-
Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Bremsanlage.
-
Aus der
DE 10 2012 205 860 A1 ist eine „Brake-by-wire“-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen bremspedalbetätigbaren Hauptbremszylinder mit nachgeschaltete Trennventilen, eine mit dem Hauptbremszylinder hydraulisch verbundene Simulationseinrichtung, eine erste elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet wird, eine zweite elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung in Form zweier Pumpen und eine Druckmodulationseinheit zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, die pro Radbremse ein Einlassventil und ein Auslassventil aufweist, umfasst. Dabei sind der Hauptbremszylinder, die nachgeschalteten Trennventile, die Simulationseinrichtung und die erste Druckbereitstellungseinrichtung in einem von einer ersten Elektronikeinheit kontrollierten Kreisdruckbereitstellungsmodul sowie die zweite Druckbereitstellungseinheit und die Druckmodulationseinheit in einem von einer zweiten Elektronikeinheit kontrollierten Raddruckbereitstellungsmodul zusammengefasst. Im Falle eines aktiven Druckaufbaus mittels der Pumpen, müssen diese Druckmittel über die Trennventile aus den Druckräumen des Hauptbremszylinders ansaugen. Aufgrund des relativ geringen Durchtrittsquerschnitts der Trennventile des Kreisdruckbereitstellungsmoduls führt dies zu einem relativ langsamen Druckaufbau, welcher für eine Bremsanlage zum automatisierten Fahren nicht ausreichend ist.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen, welche/welches für automatisiertes Fahren geeignet ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.
-
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass für zumindest einen der Bremskreisdruckleitungsabschnitte, der die Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung mit der Raddruckbereitstellungsvorrichtung verbindet, eine direkte hydraulische Verbindung zwischen dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt und dem Druckmittelvorratsbehälter vorgesehen ist, in welcher ein erstes, in Richtung des Bremskreisdruckleitungsabschnitts öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist. So ist die Raddruckbereitstellungsvorrichtung über den Bremskreisdruckleitungsabschnitt und das erste Rückschlagventil direkt mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden, wodurch ein weitgehend ungehindertes Ansaugen von Druckmittel durch die zweite Druckbereitstellungseinrichtung ermöglicht wird. Weil die am Ansaugen von Druckmittel durch die zweite Druckbereitstellungseinrichtung beteiligten hydraulischen Verbindungen und Rückschlagventile passive, im Sinne von durch die erste Elektronikeinheit (elektronische Steuer- und Regeleinheit der Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung) nicht beeinflussbare, hydraulische Komponenten sind, wird dieses weitgehend ungehinderte Ansaugen insbesondere auch bei nicht funktionsfähiger erster Elektronikeinheit ermöglicht.
-
Die erfindungsgemäße Bremsanlage bietet den Vorteil, dass ein schneller Druckaufbau mittels der Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung, insbesondere der ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung, und auch mittels der elektrisch steuerbaren Raddruckbereitstellungsvorrichtung, insbesondere der zweiten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung, möglich ist.
-
Weiterhin bietet die Bremsanlage den Vorteil, dass die Raddruckbereitstellungsvorrichtung, ohne dass die Kreisdruckbereitstellungvorrichtung einen Vordruck liefert, schnell Druck aufbauen kann.
-
Die erfindungsgemäße Bremsanlage ist so für das automatisierte Fahren besonders geeignet, weil sie zwei voneinander unabhängige Vorrichtungen besitzt, von denen jede in der Lage ist ohne Mitwirkung der anderen mit hoher Dynamik Bremsdruck aufzubauen. Damit wird erreicht, dass ein mit erster und zweiter Elektronikeinheit (erster elektronische Steuer- und Regeleinheit der Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung und zweiter elektronische Steuer- und Regeleinheit der Raddruckbereitstellungsvorrichtung) kommunizierender elektronischer Autopilot auch nach dem Auftreten eines beliebigen Erstfehlers in der Lage ist, das Kraftfahrzeug abzubremsen.
-
Die elektrohydraulische Raddruckbereitstellungsvorrichtung umfasst bevorzugt ausschließlich einen Eingangsanschluss für jeden Bremskreisdruckleitungsabschnitt und einen Ausgangsanschluss für jede Radbremse.
-
Die Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung umfasst bevorzugt einen Ausgangsanschluss für jeden Bremskreisdruckleitungsabschnitt.
-
Bevorzugt ist für den ersten und den zweiten Bremskreisdruckleitungsabschnitt jeweils eine unabhängige direkte hydraulische Verbindung zwischen dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt und dem Druckmittelvorratsbehälter vorgesehen. So kann die zweite Druckbereitstellungseinrichtung über beide Bremskreisdruckleitungsabschnitte und die zwei ersten Rückschlagventile direkt Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter ansaugen.
-
Unter einer direkten hydraulischen Verbindung ist hier eine hydraulische Verbindung zu verstehen, die (abgesehen von dem ersten Rückschlagventil) nicht durch weitere hydraulische Komponenten, wie z.B. einen der Druckräume des Hauptbremszylinders, führt.
-
In der hydraulischen Verbindung zwischen einem Bremskreisdruckleitungsabschnitt und dem Druckmittelvorratsbehälter ist bevorzugt neben dem ersten Rückschlagventil keine weiteres Ventil angeordnet.
-
Um einen schnellen Druckaufbau zu erreichen, wird die erste Druckbereitstellungseinrichtung bevorzugt durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist.
-
Bevorzugt ist die Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung als ein erstes eigenständiges Modul und die Raddruckbereitstellungsvorrichtung als ein zweites eigenständiges Modul ausgebildet, wobei das erste Modul über die Bremskreisdruckleitungsabschnitte mit dem zweiten Modul verbunden ist. Das oder die ersten Rückschlagventile ist oder sind dabei in dem ersten Modul angeordnet.
-
Bevorzugt ist die erste Druckbereitstellungseinrichtung innerhalb der Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung über jeweils ein elektrisch betätigbares, insbesondere stromlos geschlossenes, Zuschaltventil mit dem ersten und dem zweiten Bremskreisdruckleitungsabschnitt verbunden.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist für einen der Bremskreisdruckleitungsabschnitte, z.B. den ersten Bremskreisdruckleitungsabschnitt, ein elektrisch betätigbares, stromlos offenes, analog ansteuerbares Bremskraftverteilungsventil vorgesehen, welches zwischen dem entsprechenden Zuschaltventil und dem (z.B. ersten) Bremskreisdruckleitungsabschnitt angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, auch bei Druckbereitstellung durch die erste Druckbereitstellungseinrichtung unterschiedliche Drücke den beiden Bremskreisdruckleitungsabschnitten einzustellen.
-
Bevorzugt ist dem Bremskraftverteilungsventil ein in Richtung der ersten Druckbereitstellungseinrichtung öffnendes zweites Rückschlagventil parallel geschaltet.
-
Bevorzugt sind dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt mit dem Bremskraftverteilungsventil (z.B. dem ersten Bremskreisdruckleitungsabschnitt) die Radbremsen der Hinterachse des Kraftfahrzeugs zugeordnet (achsweise Bremskreisaufteilung). Hierdurch wird eine Bremsanlage bereitgestellt, welche eine Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse durchführen kann.
-
Bevorzugt ist die Parallelschaltung derart angeordnet, dass sie auch zwischen dem Trennventil und dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt angeordnet ist.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremsanlage ist für den ersten und den zweiten Bremskreisdruckleitungsabschnitt jeweils eine entsprechende Parallelschaltung von Bremskraftverteilungsventil und zweitem Rückschlagventil vorgesehen. Vorteilhafterweise sind die Radbremsen an der einen Achse des Kraftfahrzeugs dem ersten Bremskreisdruckleitungsabschnitt und die Radbremsen an der anderen Achse des Kraftfahrzeugs dem zweiten Bremskreisdruckleitungsabschnitt zugeordnet (achsweise Bremskreisaufteilung). Dies ermöglicht eine achsweise und verzögerungsabhängige Steuerung der Bremsdrücke wie sie für ein Abbremsen des Fahrzeugs mit der gewünschten Verzögerung unter Einhaltung einer idealen Bremskraftverteilung benötigt wird.
-
Bevorzugt ist die Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung als ein erstes eigenständiges Modul und die Raddruckbereitstellungsvorrichtung als ein zweites eigenständiges Modul ausgebildet, wobei erstes und zweites Modul über die Bremskreisdruckleitungsabschnitte verbunden sind. Dabei sind das oder die ersten Rückschlagventile, die Zuschaltventile und die Parallelschaltung oder Parallelschaltungen aus Bremskraftverteilungsventil und zweitem Rückschlagventil in dem ersten Modul angeordnet.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremsanlage sind das erste Modul sowie das zweite Modul mit jeweils einer separaten elektronischen Steuer- und Regeleinheit versehen. Hierdurch ist eine unabhängige Ansteuerung der ersten und zweiten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtungen gewährleistet.
-
Bevorzugt ist die Raddruckbereitstellungsvorrichtung bzw. die zweite Druckbereitstellungseinrichtung zweikreisig ausgeführt.
-
Die zweite Druckbereitstellungseinrichtung wird bevorzugt durch zwei mittels eines Elektromotors angetriebene Pumpen gebildet.
-
Die Raddruckbereitstellungsvorrichtung umfasst bevorzugt je Kreis einen Niederdruckspeicher zur Aufnahme von Druckmittel aus den Radbremsen.
-
Bevorzugt ist jeder Eingangsanschluss der elektrohydraulischen Raddruckbereitstellungsvorrichtung (angeschlossen an die zugeordneten Bremskreisdruckleitungsabschnitte) jeweils über ein elektrisch betätigbares, insbesondere stromlos geschlossenes, Ventil mit der Saugseite der zugeordneten Pumpe trennbar verbunden.
-
Weiterhin ist jeder Eingangsanschluss der elektrohydraulischen Raddruckbereitstellungsvorrichtung (angeschlossen an die zugeordneten Bremskreisdruckleitungsabschnitte) bevorzugt jeweils über eine Parallelschaltung eines analog regelbaren, stromlos offenen Ventils mit einem zu den Einlassventilen hin öffnenden dritten Rückschlagventil mit den Einlassventilen verbunden.
-
Bevorzugt werden die Ausgangsvolumenströme der Pumpen über hydraulische Dämpfungselemente unmittelbar an die den Eingangsanschlüssen der elektrohydraulischen Raddruckbereitstellungsvorrichtung abgewandten Seiten der Einlassventile abgegeben.
-
Bevorzugt ist die Raddruckbereitstellungsvorrichtung als ein an sich bekanntes ESC-Modul ausgebildet.
-
Bevorzugt handelt es sich um eine Bremsanlage, die in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, normalerweise in der „Brake-by-wire“-Betriebsart betrieben wird und in einer Rückfallbetriebsart betrieben werden kann.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Bremsanlage. Dabei umfasst die Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit und die Raddruckbereitstellungsvorrichtung eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit (210). In der ersten und der zweiten elektronische Steuer- und Regeleinheit werden Raddrehzahl- und Beschleunigungsinformationen unabhängig voneinander ausgewertet, um für eine ideale achsweise Bremskraftverteilung und/oder ein Erreichen eines Straßenhaftreibungsgrenzwerts benötigte fahrdynamische Informationen zu bestimmen.
-
Bevorzugt stellt in der ersten „Brake-by-wire“-Betriebsart die Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung mit der ersten Druckbereitstellungseinrichtung entsprechend der idealen achsweisen Bremskraftverteilung angepasste Kreisbremsdrücke zur Verfügung. Besonders bevorzugt werden diese Kreisbremsdrücke von der Raddruckbereitstellungsvorrichtung radindividuell moduliert.
-
Wenn ein elektrisch betätigbares, stromlos offenes, analog ansteuerbares Bremskraftverteilungsventil vorhanden ist, ist es bevorzugt, dass in der ersten „Brake-by-wire“-Betriebsart die Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung mit der ersten Druckbereitstellungseinrichtung und mittels des Bremskraftverteilungsventils entsprechend der idealen achsweisen Bremskraftverteilung angepasste Kreisbremsdrücke zur Verfügung stellt. Besonders bevorzugt werden diese Kreisbremsdrücke von der Raddruckbereitstellungsvorrichtung radindividuell moduliert.
-
Bevorzugt stellt in einer zweiten „Brake-by-wire“-Betriebsart, welche durch eine nicht betriebsbereite erste elektronische Steuer- und Regeleinheit charakterisiert wird, die Raddruckbereitstellungsvorrichtung mittels der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung entsprechend der idealen achsweisen Bremskraftverteilung angepasste Kreisbremsdrücke zur Verfügung. Besonders bevorzugt werden diese Kreisbremsdrücke von der Raddruckbereitstellungsvorrichtung bzw. mit Hilfe der Einlassund Auslassventile radindividuell moduliert.
-
Bevorzugt stellt in einer dritten „Brake-by-wire“-Betriebsart, welche durch eine nicht betriebsbereite zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit charakterisiert wird, die Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung entsprechend der idealen achsweisen Bremskraftverteilung angepasste Kreisbremsdrücke zur Verfügung.
-
Bevorzugt passt in der dritten „Brake-by-wire“-Betriebsart die Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung beim Erreichen des Straßenhaftreibungsgrenzwerts die beide Kreisbremsdrücke unter Beibehaltung der idealen achsweisen Bremskraftverteilung im Sinne eines Einkanal-ABS-Modulationsverfahrens an.
-
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
-
Es zeigen schematisch:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage,
-
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage, und
-
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage.
-
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage schematisch dargestellt. Die Bremsanlage umfasst im Wesentlichen einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4, eine Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung 100 mit einem mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1 betätigbaren Hauptbremszylinder 2, einer mit dem Hauptbremszylinder 2 zusammen wirkende Simulationseinrichtung 3 und einer ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum 37 gebildet wird, deren Kolben 36 durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist, und eine elektrohydraulische Raddruckbereitstellungsvorrichtung 200.
-
Raddruckbereitstellungsvorrichtung 200 ist beispielsgemäß als ein an sich, von konventionellen Bremsanlagen bekanntes ESC-Modul (ESC: Electronic Stability Control) ausgeführt.
-
Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung 100, und somit Hauptbremszylinder 2 und erste Druckbereitstellungseinrichtung 5, ist über Raddruckbereitstellungsvorrichtung 200 mit Radbremsen 8, 9, 10, 11 verbunden. Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung 100 umfasst hierzu für jeden Druckraum 17, 18 des Hauptbremszylinders 2 bzw. Bremskreis I, II einen Ausgangsanschluss. Raddruckbereitstellungsvorrichtung 200 umfasst für jeden Bremskreis I, II einen Eingangsanschluss und für jede Radbremse 8–11 einen Ausgangsanschluss. Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung 100 und Raddruckbereitstellungsvorrichtung 200 sind je Bremskreis I, II über einen Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a, 12b miteinander verbunden.
-
Hauptbremszylinder 2 weist in einem Gehäuse 21 zwei hintereinander angeordnete Kolben 15, 16 auf, die zwei hydraulische Druckräume 17, 18 begrenzen. Die Druckräume 17, 18 stehen einerseits über in den Kolben 15, 16 ausgebildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen 41a, 41b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung, wobei die Verbindungen durch eine Relativbewegung der Kolben 17, 18 im Gehäuse 21 absperrbar sind. Die Druckräume 17, 18 stehen andererseits mittels hydraulischer Leitungen 22a, 22b jeweils mit dem zugeordneten Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a, 12b in Verbindung.
-
Die Druckräume 17, 18 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 15, 16 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des ersten (Hauptbremszylinder-)Kolbens 15, dessen Betätigungsweg von einem, vorzugsweise redundant ausgeführten, Wegsensor 25 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch des Fahrzeugführers. Ein an die Leitung 22b angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den im Druckraum 18 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 16 aufgebauten Druck.
-
Je Bremskreis I, II ist zwischen der hydraulischen Leitung 22a, 22b und dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a, 12b ein Trennventil 23a, 23b geschaltet. Die Trennventile 23a, 23b sind als elektrisch betätigbare, vorzugsweise stromlos offenes 2/2-Wegeventile ausgebildet. Durch die Trennventile 23a, 23b kann die hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 2 und den Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b abgesperrt werden.
-
In der Druckausgleichsleitung 41a ist eine Parallelschaltung eines stromlos offenen Diagnoseventils 28 mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hin schließenden Rückschlagventil 27 enthalten.
-
Simulationseinrichtung 3 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 ankoppelbar und besteht beispielsgemäß im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer 29, einer Simulatorfederkammer 30 sowie einem die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden Simulatorkolben 31. Der Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in der Simulatorfederkammer 30 angeordnetes elastisches Element (z.B. eine Feder), welches vorteilhafterweise vorgespannt ist, am Gehäuse 21 ab. Die Simulatorkammer 29 ist mittels eines elektrisch betätigbaren Simulatorventils 32 mit dem ersten Druckraum 17 des Hauptbremszylinders 2 verbindbar. Bei Vorgabe einer Pedalbewegung und geöffnetem Simulatorventil 32 strömt Druckmittel vom Hauptbremszylinder-Druckraum 17 in die Simulatorkammer 29. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorventil 32 angeordnetes Rückschlagventil 34 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorventils 32 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 29 zum Hauptbremszylinder-Druckraum 17. Andere Ausführungen und Anbindungen der Simulationseinrichtung an den Hauptbremszylinder 2 sind denkbar.
-
Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet, deren/ dessen Kolben 36, welcher den Druckraum 37 begrenzt, von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden.
-
Es ist auch denkbar, dass die Druckbereitstellungseinrichtung als ein zweikreisiger elektrohydraulischer Aktuator mit zwei Druckräumen ausgebildet ist, wobei jedem der Druckräume einer der Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b zugeordnet ist bzw. jeder der Druckräume mit genau einem der Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b verbunden ist.
-
Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf das in dem Druckraum 37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in eine Systemdruckleitung 38 eingespeist und mit einem vorzugsweise redundant ausgeführten Drucksensor 19 erfasst. Die Systemdruckleitung 38 ist über jeweils ein Zuschaltventil 26a, 26b mit den Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b trennbar verbunden. Die Zuschaltventile 26a, 26b sind als elektrisch betätigbare, vorzugsweise stromlos geschlossene 2/2-Wegeventile ausgebildet. Bei geöffneten Zuschaltventilen 26a, 26b gelangt das Druckmittel in die Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b und über die Raddruckbereitstellungsvorrichtung 200 in die Radbremsen 8, 9, 10, 11 zu deren Betätigung.
-
Systemdruckleitung 38 ist beispielsgemäß über eine Druckmittelverbindung 49, in der ein in Richtung des Druckraums 37 öffnendes Rückschlagventil 52 angeordnet ist, an den Druckmittelvorratsbehälter 4 angeschlossen. Hierdurch kann Druckmittel durch Zurückfahren des Kolbens 36 (bei geschlossenen Zuschaltventilen 26a, 26b) in die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 nachgesaugt werden.
-
Je Bremskreis I, II sind die Ausgangsanschlüsse des Trennventils 23a bzw. 23b und des Zuschaltventils 26a bzw. 26b mit dem zugehörigen Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a bzw. 12b verbunden.
-
Beispielsgemäß ist jeder der Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b über eine hydraulische Verbindung 40a, 40b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden, wobei in der Verbindung ein in Richtung des Bremskreisdruckleitungsabschnitts öffnendes Rückschlagventil 51a, 51b angeordnet ist. Die Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a bzw. 12b sind jeweils direkt, d.h. ohne weitere Ventile außer dem Rückschlagventil 51a, 51b, mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden.
-
Der Hauptbremszylinder 2 mit Diagnoseventil 28 und Rückschlagventil 27, der Wegsimulator 3 mit Simulatorventil 32 und Rückschlagventil 34, die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5, die Trenn- und Zuschaltventile 23a, 23b, 26a, 26b, die Rückschlagventile 49, 51a, 51b und die Drucksensoren 19, 20 sind vorteilhafterweise in einem eigenständigen Modul (dem Kreisdruckbereitstellungsmodul) 100 angeordnet, das zur Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit 110 umfasst.
-
Raddruckbereitstellungsvorrichtung 200 ist als ein weiteres eigenständiges Modul (dem Raddruckbereitstellungsmodul) ausgebildet, das zur Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit 210 umfasst.
-
Die elektronischen Steuer- und Regeleinheiten 110, 210 sind vorteilhafterweise separat mittels elektrischer Kommunikationseinrichtungen 311, 312 mit einer Elektronikeinheit 310 (dritte elektronische Steuer- und Regeleinheit) zur Durchführung des automatisierten Fahrens verbunden.
-
Die elektronischen Steuer- und Regeleinheiten 110, 210 sind vorteilhafterweise mittels einer Kommunikationseinrichtung 313 untereinander verbunden, um Daten austauschen zu können.
-
Raddruckbereitstellungsvorrichtung 200 umfasst elektrisch steuerbare Druckmodulationsventile, d.h. je Radbremse 8, 9, 10, 11 ein Einlassventil 6a–6d und ein Auslassventil 7a–7d, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die die Radbremsen 8, 9, 10, 11 angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a–6d werden paarweise mittels Modulatorvordruckleitungen 13a, 13b mit Drücken versorgt, die als Modulatorvordrücke bezeichnet werden, während die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a–7d paarweise an je einen hydraulischen Niederdruckspeicher 65a, 65b angeschlossen sind. Den Einlassventilen 6a–6d ist jeweils ein zu den Modulatorvordruckleitungen 13a, 13b hin öffnendes Rückschlagventil 50a–50d parallel geschaltet.
-
Zum Erfassen des im Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a herrschenden Druckes ist ein vorzugsweise redundant ausgeführter Drucksensor 69 in der Raddruckbereitstellungsvorrichtung 200 vorgesehen.
-
Die Niederdruckspeicher 65a, 65b sind je über ein in Richtung des Niederdruckspeichers schließendes Rückschlagventil 63a, 63b mit der Saugseite einer hydraulischen Pumpe 60a, 60b verbunden. Die beiden Pumpen 60a, 60b werden mittels eines gemeinsamen Elektromotors (nicht dargestellt) angetrieben.
-
Je ein elektrisch betätigbares, vorteilhafterweise stromlos geschlossenes, Druckmittelzufuhrventil 62a, 62b ist zwischen dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a, 12b bzw. dem zugehörigen Einlassanschluss der Raddruckbereitstellungsvorrichtung 200 und dem Sauganschluss der Pumpe 60a, 60b angeordnet, was eine ventilgesteuerte Druckmittelzufuhr zur Pumpe ermöglicht. Die Druckanschlüsse der Pumpen 60a, 60b sind über hydraulische Pulsationsdämpfungselemente 66a, 66b an die Modulatorvordruckleitungen 13a, 13b angeschlossen.
-
Die zuvor genannten Komponenten 6a–6d, 50a–50d, 7a–7d, 13a, 13b, (60–66)a, (60–66)b sind in dem Raddruckbereitstellungsmodul 200 zusammengefasst. Der Ansteuerung sämtlicher elektrisch betätigbarer Komponenten des Raddruckbereitstellungsmoduls 200 dient die elektronische Steuer- und Regeleinheit 210.
-
Innerhalb des Raddruckbereitstellungsmoduls 200 sind die Eingangsanschlüsse für die Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b über je ein analog regelbares, stromlos offenes Ventil 61a, 61b, dem je ein in Strömungsrichtung zu den Radbremsen 8–11 öffnendes Rückschlagventil 64a, 64b parallel geschaltet ist, mit den Modulatorvordruckleitungen 13a, 13b verbunden. Diese Ventile 61a, 61b werden aktiviert (geschlossen), wenn beispielsweise für eine Bremsung mit Hilfe der Pumpen 60a, 60b Modulatorvordrücke realisiert werden. Das für einen solchen Druckaufbau mittels der Pumpen 60a, 60b benötigte Druckmittelvolumen wird diesen über die Druckmittelzufuhrventile 62a, 62b, die Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b und die Verbindungen 40a, 40b mit den Rückschlagventilen 51a, 51b aus dem Druckmittelvorratsbehälter 4 zugeführt.
-
Innerhalb des Kreisdruckbereitstellungsmoduls 100 sind die Ausgangsanschlüsse der Trennventile 23a, 23b mit denen der Zuschaltventile 26a, 26b verbunden, was die bereits erwähnte hydraulische Verbindung der beiden Module 100, 200 durch lediglich zwei hydraulische Strömungswege erlaubt, die durch die im vorstehenden Text erwähnten Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b gebildet sind. Dabei ist die hydraulische Verbindung zwischen den Ausgangsanschlüssen von Trenn- und Zuschaltventil 23a, 26a; 23b, 26b jeweils über die Verbindung 40a; 40b mit dem Rückschlagventil 51a; 51b mit der entsprechenden Druckausgleichsleitung 41a; 41b zum Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden.
-
In einer ersten “Brake-by-Wire”-Betriebsart werden die Trennventile 23a, 23b geschlossen, das Simulatorventil 32 geöffnet und die Zuschaltventile 26a, 26b geöffnet, so dass der mittels der erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 erzeugte Systemdruck auf die Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b gegeben wird.
-
In einer zweiten “Brake-by-Wire”-Betriebsart, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung des Kreisdruckbereitstellungsmoduls 100, bleiben die Trennventile 23a, 23b offen, das Simulatorventil 32 und die Zuschaltventile 26a, 26b geschlossen, so dass der vom Fahrer am Hauptbremszylinder 2 erzeugte Druck auf die Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b gegeben wird. Im Raddruckbereitstellungsmodul 200 werden die Ventile 61a, 61b geschlossen und die Ventile 62a, 62b geöffnet, so dass die zweite Druckbereitstellungseinrichtung 60a, 60b Druckmittel direkt aus dem Druckmittelvorratsbehälter 4 ansaugen kann und einen Druck in den Modulatorvordruckleitungen 13a, 13b und somit Radbremsdrücke erzeugt.
-
In einer dritten “Brake-by-Wire”-Betriebsart, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung des Raddruckbereitstellungsmoduls 200, leitet dieses in seinem durch so erzwungenen passiven Zustand die Bremskreisdrücke kreisweise als Radbremsdrücke weiter. Eine radindividuelle Regelung der Bremsdrücke ist in dieser Betriebsart nicht möglich.
-
Die Verbindungen 40a, 40b mit den Rückschlagventilen 51a, 51b ermöglichen es, dass die Druckbereitstellungseinrichtung 60a, 60b Druckmittel direkt aus dem Druckmittelvorratsbehälter 4 ansaugen kann. Bei einem aktiven Druckaufbau durch das Raddruckbereitstellungsmodul 200 ermöglicht die beispielsgemäße Bremsanlage über die Rückschlagventile 51a, 51b ein Ansaugen von Druckmittel aus dem Behälter 4 mit geringem Strömungswiderstand.
-
In der ersten, zweiten und dritten “Brake-by-Wire”-Betriebsart kann das Fahrzeug sowohl vom Fahrer als auch von der Elektronikeinheit 310 zur Durchführung des automatisierten Fahrens angesteuert werden.
-
In einer Rückfallbetriebsart, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung der gesamten Bremsanlage, bleiben im Kreisdruckbereitstellungsmodul 100 die Trennventile 23a, 23b offen, das Simulatorventil 32 und die Zuschaltventile 26a, 26b geschlossen, so dass der vom Fahrer am Hauptbremszylinder 2 erzeugte Druck auf die Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b gegeben wird und das Raddruckbereitstellungsmodul 200 leitet in seinem durch den Energieversorgungsausfall erzwungenen passiven Zustand die Bremskreisdrücke kreisweise als Radbremsdrücke weiter. Damit ist das Bremssystem auch bei völligem Ausfall der elektrischen Energieversorgung mittels des Bremspedals bremsbar, mithin vom Fahrer ansteuerbar.
-
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage schematisch dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei für den Bremskreis I zusätzlich ein elektrisch betätigbares, stromlos offenes, analog regelbares Ventil 70a vorgesehen ist, welches zwischen dem Zuschaltventil 26a und dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a angeordnet ist.
-
Beispielsgemäß ist dem Ventil 70a ein in Richtung der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5 öffnendes Rückschlagventil 71a parallel geschaltet. D.h. die Parallelschaltung von Ventil 70a mit Rückschlagventil 71a ist zwischen dem Zuschaltventil 26a und dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a angeordnet. Die Parallelschaltung von Ventil 70a mit Rückschlagventil 71a ist auch zwischen dem Trennventil 23a und dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a angeordnet. Anders ausgedrückt ist dem Ventil 70a ein in Richtung zum Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a hin schließendes Rückschlagventil 71a parallel geschaltet. Ventil 70a (und Rückschlagventil 71a) ist sozusagen zwischen einerseits dem Trennventil 23a und dem Zuschaltventil 26a und andererseits dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a und dem Rückschlagventil 51a angeordnet.
-
Ventil 70a und Rückschlagventil 71a sind vorteilhafterweise innerhalb des Kreisdruckbereitstellungsmoduls 100 angeordnet.
-
Beispielsgemäß sind die Radbremsen 8 und 9 des Bremskreises I der Hinterachse HA des Fahrzeugs zugeordnet. Die Radbremsen 10 und 11 des Bremskreises II sind der Vorderachse VA des Fahrzeugs zugeordnet.
-
Bevorzugt ist jedem Rad eine Raddrehzahlerfassungseinheit WSS zugeordnet, deren Signale den elektronischen Steuer- und Regeleinheiten 110, 210 zugeführt werden.
-
Das sogenannte Bremskraftverteilungsventil 70a der beispielsgemäße Bremsanlage der 2 ermöglicht es, dass die Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung 100 mit der ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 an den beiden Fahrzeugachsen unterschiedliche Drücke stellen kann. Ein Vorteil einer solchen Bremskraftverteilungseinrichtung ist es, ein Überbremsen der Radbremsen 8, 9 an der Hinterachse HA zu vermeiden, indem die Bremskraftverteilung der sogenannten idealen Bremskraftverteilung angenähert wird. Diese ist dadurch charakterisiert, dass beim Abbremsen eines vorwärts fahrenden Fahrzeugs die Bremskräfte der hinteren Fahrzeugräder gegenüber denen der vorderen Räder um einen von der Massengeometrie des Fahrzeugs und der aktuellen Fahrzeugverzögerung abhängigen Wert verringert sind.
-
Ein Druckaufbau an der Hinterachse HA durch die Druckbereitstellungseinrichtung 5 kann in der beispielsgemäße Bremsanlage der 2 durch ein Schießen des Bremskraftverteilungsventils 70a gestoppt werden, wobei gleichzeitig ein Druckaufbau an der Vorderachse VA weiter ausgeführt werden kann. Dadurch kann der Hinterachsbremsdruck auf einem konstanten Wert gehalten werden.
-
Für den Fall, dass in dieser Situation ein Druckabbau an der Hinterachse HA notwendig ist, wird das Zuschaltventil 26b für die Vorderachse VA geschlossen und die Druckbereitstellungseinrichtung 5 wird entsprechend dem gewünschten Druckabbau zurückgefahren, wodurch Druckmittel aus den hinteren Radbremsen 8, 9 über das Rückschlagventil 71a zur Druckbereitstellungseinrichtung 5 strömt. Danach wird das Zuschaltventil 26b wieder geöffnet.
-
Die Funktion eines achsweise unterschiedlichen Druckaufbaus des Kreisdruckbereitstellungsmoduls 100 kann bei jeder Bremsung genutzt werden. Besonders wichtig ist sie jedoch für den Betrieb des Bremssystems in der dritten “Brake-by-Wire”-Betriebsart, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung des Raddruckbereitstellungsmoduls 200. Solange das Raddruckbereitstellungsmodul 200 bestimmungsgemäß funktioniert wird es ein Überbremsen der Räder der Hinterachse durch einen entsprechenden ABS-Regelungseinsatz verhindern. Bei nicht verfügbarer Raddruckmodulation besteht dagegen die Gefahr eines Überbremsens der Räder der Hinterachse. Durch die Kreisdruckbereitstellungsmodul-Funktion des achsweise unterschiedlichen Druckaufbaus wird damit eine die Straßenreibwertverhältnisse voll ausnutzende Abbremsung des Fahrzeugs in der dritten “Brake-by-Wire”-Betriebsart verfügbar.
-
Die hierfür benötigte ideale achsweise Bremskraftverteilung hängt von der aktuellen Fahrzeugverzögerung a ab. Die entsprechende Information erhält die erste elektronische Steuerund Regeleinheit 110 des Kreisdruckbereitstellungsmoduls 100 entweder über die Raddrehzahlen (WSS: Wheel Speed Sensor) und/oder einen Beschleunigungssensor 75 [a/U].
-
In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage schematisch dargestellt. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei zusätzlich auch für den Bremskreis II der Vorderachse VA eine entsprechende, zusätzliche Parallelschaltung eines elektrisch betätigbaren, stromlos offenen, analog regelbaren Ventils 70b mit einem in Bremsdruckabbaurichtung öffnenden Rückschlagventil 71b vorgesehen ist, welche welches zwischen dem Zuschaltventil 26b und dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12b angeordnet ist. Dies ermöglicht ein „achsweises ABS“ (ABS: Antiblockiersystem), wodurch für den Fall einer nicht betriebsbereiten Kreisdruckbereitstellungsvorrichtung 200 ein verbesserter Blockierschutz erzielt wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012205860 A1 [0002]
