DE102016207888A1

DE102016207888A1 - Hydraulische Fahrzeugbremsanlage und Verfahren zu ihrem Betrieb

Info

Publication number: DE102016207888A1
Application number: DE102016207888.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Krautter; Andreas Zoebele
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2017-11-09

Abstract

Die Erfindung schlägt vor, eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage (1) mit einzeln antreibbaren, bidirektionalen Hydropumpen (3) für jede Radbremse (6) auszubilden, wodurch sich außer einer Bremskraftverstärkung Schlupf- und Schleuderschutzfunktionen ohne Magnetventile realisieren lassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und Verfahren zu ihrem Betrieb mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 8 und 9.
Stand der Technik
Die Offenlegungsschrift DE 195 27 936 A1 offenbart einen elektrohydraulischen Bremsaktuator mit einer Zahnradpumpe, die mit einem Elektromotor antreibbar und an die eine hydraulische Radbremse angeschlossen ist. Es ist weder ein muskel- oder hilfskraftbetätigbarer Hauptbremszylinder vorhanden noch offenbart, wie der Bremsaktuator bedient wird.
Für eine radindividuelle Radbremsdruckregelung werden in blockierschutzgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen Magnetventile eingesetzt. Dabei ist jeder Radbremse ein Einlassventil und ein Auslassventil zugeordnet, mit denen in jeder Radbremse ein Radbremsdruck modulierbar ist. Des weiteren ist in jedem Bremskreis eine Hydropumpe zu einem Bremsdruckaufbau und/oder zu einem Rückfördern von Bremsflüssigkeit aus den Radbremsen vorhanden, deren Saugseite durch ein Ansaugventil mit einem Hauptbremszylinder verbindbar ist. Die Hydropumpen werden gemeinsam mit einem Elektromotor angetrieben. Während einer Blockiererschutzregelung lassen sich die Bremskreise durch Trennventile hydraulisch vom Hauptbremszylinder trennen. Üblicherweise sind die Hydropumpen Kolbenpumpen, es sind allerdings auch schon Zahnradpumpen für diesen Zweck vorgeschlagen worden. Ein Beispiel offenbart die Offenlegungsschrift DE 10 2009 047 213 A1 .
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht eine radindividuelle Radbremsdruckregelung ohne Regelventile. Mit Regelventilen sind steuerbare Ventile gemeint, die zu einer Steuerung oder Regelung von Radbremsdrücken in Radbremsen der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage dienen. In bekannten, schlupfgeregelten, hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen sind die Regelventile typischerweise Magnetventile. Mit Regelventilen sind nicht nur die den Radbremsen zugeordneten Einlass- und Auslassventile sondern auch Trenn-, Ansaug- und dergleichen Ventile gemeint, mit denen Bremskreise hydraulisch von einem Hauptbremszylinder trennbar oder eine Hydropumpe mit dem Hauptbremszylinder verbindbar sind.
Die erfindungsgemäße, hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist mindestens eine hydraulische Radbremse und für jede hydraulische Radbremse eine bidirektionale Hydropumpe auf, an die eine hydraulische Radbremse angeschlossen ist. Jede Hydropumpe weist einen Pumpenantrieb, beispielsweise einen Elektromotor auf. Es ist also für jede hydraulische Radbremse einer Fahrzeugbremsanlage eine Hydropumpe vorhanden, die unabhängig von anderen Hydropumpen mit einem eigenen Antrieb antreibbar ist. Auf diese Weise ist eine radindividuelle Radbremsdruckregelung in jeder Radbremse ohne Magnet- oder sonstige Steuer- oder Regelventile mit der jeder Radbremse zugeordneten und einzeln antreibbaren Hydropumpe möglich. „Bidirektional“ bedeutet, dass eine Förderrichtung der Hydropumpe durch Umkehrung ihres Antriebs umkehrbar ist. Jede bidirektionale Hydropumpe kann wahlweise in die oder aus der angeschlossenen Radbremse fördern.
Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage einen muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder auf, an den die Hydropumpe/n angeschlossen ist/sind. Bei mehr als einer Hydropumpe kann der Hauptbremszylinder ein Zweikreis-Hauptbremszylinder sein, wobei an jeden Bremskreis mindestens eine Hydropumpe angeschlossen ist. Eine Betriebsbremsung erfolgt als Hilfskraftbremsung durch Muskelkraftbetätigung des Hauptbremszylinders, wobei die Hydropumpe/n als hydraulische Bremskraftverstärker zur Erhöhung eines Bremsdrucks angetrieben werden. Bei Ausfall einer, mehrerer oder aller Hydropumpen ist eine Hilfsbremsung ausschließlich durch Betätigung des Hauptbremszylinders mit Muskelkraft möglich.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Gemäß Anspruch 4 ist/sind die Hydropumpe/n durchströmbar, ohne dass sie (mechanisch) angetrieben werden, so dass eine Hilfsbremsung durch Betätigung des Hauptbremszylinders ohne Antrieb der Hydropumpe/n möglich ist.
Gegenstand des Anspruchs 8 ist eine hydraulische Bremskraftverstärkung, d.h. eine Hilfskraftbremsung durch Antrieb der Hydropumpe/n während einer Betätigung des Hauptbremszylinders zur Erhöhung eines Bremsdrucks.
Wie bereits eingangs erwähnt, ermöglicht die erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage eine Schlupfregelung und die Verwirklichung eines sogenannten Notbremsassistenten. Unter Schlupfregelung sind eine Antriebsschlupf-, Bremsblockierschutz-, Fahrdynamik- bzw. elektronische Stabilitätsregelung, umgangssprachlich auch Schleuderschutzregelung genannt, und dergleichen gemeint. Für diese Regelungen sind Abkürzungen wie ABS, ASR, FDR und ESP gebräuchlich. Notbremsassistent-Funktionen sind fahrerunabhängige Bremsungen ohne Betätigung des Hauptbremszylinders beispielsweise zum Abstand halten von einem vorausfahrenden Fahrzeug oder zur Vermeidung eines Unfalls. Dies ist Gegenstand des Anspruchs 9.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen hydraulischen Fahrzeugbremsanlage.
Ausführungsform der Erfindung
Die in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage 1 weist einen muskelkraftbetätigbaren hydraulischen Zweikreis-Hauptbremszylinder 2 auf, an den vier bidirektionale Hydropumpe in 3 angeschlossen sind. „Bidirektionale“ bedeutet, dass sich durch Umkehrung einer Antriebsrichtung der Hydropumpen 3 eine Förderrichtung der Hydropumpen 3 umkehren lässt. Außerdem sind die Hydropumpen 3 auch ohne mechanischen Antrieb von Bremsflüssigkeit durchströmbar. In der Ausführungsform sind die Hydropumpen 3 Zahnradpumpen, insbesondere Innenzahnradpumpen. Zahnradpumpen haben den Vorteil eines kontinuierlichen Förderstroms ohne Druckpulsationen oder Drucksprünge, die an einem Bremspedal 4 des Hauptbremszylinders 2 spürbar wären, weswegen Zahnradpumpen als Hydropumpen 3 einen Komfort der Fahrzeugbremsanlage 1 erhöhen.
Jede Hydropumpe 3 weist einen eigenen Pumpenantrieb 5 mit einem Elektromotor auf, so dass jede Hydropumpe 3 einzeln angetrieben werden kann.
An jede Hydropumpe 3 ist eine hydraulische Radbremse 6 angeschlossen. Die Fahrzeugbremsanlage 1 weist also für jede Radbremse 6 eine Hydropumpe 3 auf, die einzeln angetrieben werden kann. Das ermöglicht eine radindividuelle Radbremsdruckregelung einzeln in jeder Radbremse 6. In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform weist die Fahrzeugbremsanlage 1 vier hydraulische Radbremsen 6 und genauso viele Hydropumpen 3 auf. Die Fahrzeugbremsanlage 1 kann mehr oder weniger Radbremsen 6 und Hydropumpen 3 aufweisen, die Anzahl von vier Radbremsen 6 und vier Hydropumpe in 3 ist nicht zwingend für die Erfindung. Es sind jeweils zwei Hydropumpen 3 und zwei Radbremsen 6 an einen Kreis des Zweikreis-Hauptbremszylinders 1 angeschlossen.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage 1 weist keine Regelventile wie Magnetventile oder allgemein steuerbare Ventile zu einer Radbremsdruckregelung auf. Zwar nicht vorgesehen aber auch nicht ausgeschlossen ist ein Vorhandensein anderer Regelventile als solcher für eine Radbremsdruckregelung oder Schlupfregelung, also andere Regel- oder Magnetventile, wie sie in schlupfgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen typischer Weise vorhanden bzw. in der eingangs genannten Offenlegungsschrift DE 10 2009 047 213 A1 offenbart sind. Die Hydropumpen 3 sind unmittelbar, d.h. insbesondere ohne zwischengeschaltete (Magnet-)Ventile an den Hauptbremszylinder 2 und die Radbremsen 6 unmittelbar an die Hydropumpen 3 angeschlossen. Dabei ist ein hydraulischer Anschluss der Hydropumpen 3 an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossen und an einen anderen hydraulischen Anschluss der Hydropumpen 3 sind die Radbremsen 6 angeschlossen. Die Radbremsen 6 sind nicht, auch nicht mittelbar beispielsweise über Magnet- oder sonstige Ventile, an die einen Anschlüsse der Hydropumpen 3 angeschlossen, mit denen die Hydropumpen 3 an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossen sind. Die Anschlüsse der Hydropumpen 3 sind deren Ein- und Auslässe, die tauschen, wenn die Antriebsrichtung und damit die Förderrichtung umgekehrt wird.
Zu einer Betriebsbremsung wird der Hauptbremszylinder 2 per Muskelkraft mit dem Bremspedal 4 betätigt und der dadurch erzeugte hydraulische Druck durch Antrieb der Hydropumpen 3 erhöht. Die Hydropumpen 3 wirken als hydraulische Bremskraftverstärker. Die Betriebsbremsung ist eine Hilfskraftbremsung per Muskelkraft verstärkt durch die Hydropumpen 3. Bei Ausfall einer oder mehrerer Hydropumpen 3 erfolgt eine Hilfsbremsung durch Betätigung des Hauptbremszylinders 2 per Muskelkraft mit dem Bremspedal 4, wobei eine Bremskraft der Radbremsen 6, deren Hydropumpen 3 ausgefallen sind, nicht verstärkt wird. Weil die Hydropumpen 3 auch ohne mechanischen Antrieb durch die als Pumpenantriebe 5 dienenden Elektromotoren von Bremsflüssigkeit durchströmbar sind, lassen sich die Radbremsen 6 mit dem Hauptbremszylinder 2 auch bei Ausfall der Hydropumpen 3 oder ihrer Pumpenantriebe 5 betätigen. Im Fall von Zahnradpumpen als Hydropumpen 3 treibt eine die Hydropumpen 3 durchströmende Bremsflüssigkeit zwar die Hydropumpen 3 an, was für die Bremsung allerdings ohne Bedeutung ist.
Für eine Schlupfregelung lassen sich die Radbremsen 6 auch ohne Betätigung des Hauptbremszylinders 2 mit den Hydropumpen 3 betätigen oder bei betätigtem Hauptbremszylinder 2 Radbremszylinderdrücke in den Radbremsen 6 durch Umkehrung einer Antriebsrichtung der Hydropumpen 3 absenken. Durch die Umkehrung der Antriebsrichtung kehrt sich die Förderrichtung der Hydropumpen 3 um, sie fördern aus den Radbremsen 6 in Richtung des Hauptbremszylinders 2 und senken wie gesagt die Radbremszylinderdrücke ab. Durch den Einzelantrieb der Hydropumpen 3 ist wie gesagt eine radindividuelle Radbremsdruckregelung in jeder Radbremse 6 möglich. Die Erfindung ermöglicht Schlupfregelungen wie eine Antriebsschlupfregelung, Blockierschutzregelung und/oder Fahrdynamikregelung bzw. elektronisches Stabilitätsprogramm, wobei die beiden letzteren Regelungen umgangssprachlich auch als Schleuderschutzregelungen bezeichnet werden. Für diese Schlupfregelungen sind die Abkürzungen ABS, ASR, FDR und ESP gebräuchlich.
Ebenfalls lässt sich mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage 1 die Funktion eines sogenannten Notbremsassistenten verwirklichen, das heißt die vier Radbremsen 6 lassen sich ohne Betätigung des Hauptbremszylinders 2 durch Antrieb der Hydropumpen 3 betätigen. Ein solches Bremsen kann erfolgen um beispielsweise einen Mindestabstand von einem vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten oder zur Vermeidung von Unfällen. Die Vermeidung von Unfällen durch Fremdbetätigung der Fahrzeugbremsanlage 1 ohne Betätigung durch einen Fahrzeugführer ist der so genannte Notbremsassistent.
Für die Durchführung der in den beiden vorangegangenen Absätze beschriebenen Schlupfregelungen und Fremdbetätigung der Fahrzeugbremsanlage 1 ohne Betätigung des Hauptbremszylinders 2 weist die Fahrzeugbremsanlage 1 ein elektronisches Steuergerät 7 auf, das die Elektromotoren, die die Pumpenantriebe 5 der Hydropumpen 3 bilden, steuert beziehungsweise regelt. Als Eingangsgrößen erhält das Steuergerät 7 Signale von einem Wegsensor 8 oder alternativ einem Kraftsensor, der einen Weg oder eine Kraft an einer Kolbenstange des Hauptbremszylinders 2 oder des Bremspedals 4 misst, und/oder von einem an einen Bremskreis des Zweikreis-Hauptbremszylinders 2 angeschlossenen Hauptbremszylinder-Drucksensor 9. Grundsätzlich genügt einer dieser Sensoren 8, 9, weitere Sensoren dienen einer Redundanz. Das elektronische Steuergerät 7 steuert bzw. regelt die Pumpenantriebe 5 so, dass in den Radbremsen 6 Radbremsdrücke herrschen, die abhängig von den genannten Signalen sind. Die Abhängigkeit kann linear oder nicht-linear sein. Die Radbremsdrücke können in den Radbremsen 6 verschieden sein. Gemessen werden die Radbremsdrücke mit Radbremsdrucksensoren 10, die an die Radbremsen 6 angeschlossen sind. Die Radbremsdrücke werden also geregelt.
Für die Blockierschutz- und die Antriebsschlupfregelung weist die Fahrzeugbremsanlage Raddrehsensoren 11 für jedes Fahrzeuggrad auf, die ebenfalls Signale an das elektronische Steuergerät 7 senden. Für die Fahrdynamikregelung bzw. das elektronische Stabilitätsprogramm weist die Fahrzeugbremsanlage 1 zusätzlich einen Drehratensensor 12 und für die Funktion des Notbremsassistenten und zur Abstandsregelung einen nicht gezeichneten Abstandssensor auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19527936 A1 [0002]
DE 102009047213 A1 [0003, 0015]

Claims

Hydraulische Fahrzeugbremsanlage (1), mit mindestens einer hydraulischen Radbremse (6), mit einer bidirektionalen Hydropumpe (3) für jede hydraulische Radbremse (6), an die eine hydraulische Radbremse (6) angeschlossen ist, und mit einem Pumpenantrieb (5) für jede Hydropumpe (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbremsanlage (1) einen muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder (2) aufweist, an den die mindestens eine Hydropumpe (3) angeschlossen ist.
Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Hydropumpe (3) unmittelbar an den Hauptbremszylinder (2) angeschlossen ist und/oder dass die mindestens eine hydraulische Radbremse (6) unmittelbar an eine Hydropumpe (3) angeschlossen ist.
Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Anschluss jeder Hydropumpe (3) an den Hauptbremszylinder (2) angeschlossen ist, dass eine Radbremse (6) an einen anderen hydraulischen Anschluss jeder Hydropumpe (3) angeschlossen ist und dass an den einen hydraulischen Anschluss jeder Hydropumpe (3) keine Radbremse (6) und der andere hydraulische Anschluss jeder Hydropumpe (3) nicht an den Hauptbremszylinder (2) angeschlossen ist.
Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydropumpe (3) ohne Antrieb durchströmbar ist.
Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydropumpe (3) eine Zahnradpumpe ist.
Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbremsanlage (1) kein Regelventil für eine Radbremsdruckregelung aufweist.
Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbremsanlage (1) eine Schlupfregelung und/oder einen Notbremsassistenten aufweist.
Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radbremsdruck in der mindestens einen Radbremse (6) mit der Hydropumpe (3), an die die mindestens eine Radbremse (6) angeschlossen ist, in Abhängigkeit einer Muskelkraftbetätigung des Hauptbremszylinders (2) gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremsung ohne Betätigung des Hauptbremszylinders (2) und/oder eine Schlupfregelung mit der/den Hydropumpe/n (3) durchgeführt wird.