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Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für Kraftfahrzeuge, umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen, zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, eine mit einem Bremspedal betätigbare Betätigungseinrichtung, umfassend einen Hauptbremszylinder mit wenigstens einer Druckkammer, in die bei Betätigung des Bremspedals ein Hauptbremszylinderkolben verschoben wird, einen Druckmittelvorratsbehälter, der mit der Druckkammer des Hauptbremszylinders in seinem unbetätigten Zustand hydraulisch verbunden ist, zumindest einen Sensor zur Erfassung eines Fahrerbremswunschs, dessen Signal einen Pedalweg, einen Hauptbremszylinderkolbenweg, eine Pedalkraft, eine Hauptbremszylinderkolbenkraft oder einen durch die Hauptbremszylinderkolbenkraft erzeugten Druck repräsentiert, zwei elektronisch ansteuerbare elektrohydraulische Aktuatoren, welche jeweils durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet sind, und deren Druckkolben durch einen elektromechanischen Antrieb verschiebbar ist, wobei eine durch das Verschieben des Druckkolbens bewirkte Verkleinerung des Druckraums einen Ausstoßvolumenstrom und eine durch Verschieben des Druckkolbens bewirkte Vergrößerung des Druckraums einen Ansaugvolumenstrom bewirkt, den Aktuatoren zugeordnete Rückschlagventilen, die einen hydraulischen Ansaugvolumenstrom vom Druckmittelvorratsbehälter zum jeweiligen Druckraum zulassen und einen Ausstoßvolumenstrom vom jeweiligen Druckraum zum Druckmittelvorratsbehälter verhindern, und wenigstens eine Steuer- und Regeleinheit zum Ansteuern der Aktuatoren. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems.
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In der Kraftfahrzeugtechnik finden elektrohydraulische „Brake-by-Wire“-Bremsanlagen eine immer größere Verbreitung. Derartige Bremsanlagen umfassen oftmals neben einem durch den Fahrzeugführer betätigbaren Hauptbremszylinder eine elektrisch („by-Wire“) ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, mittels welcher in der Betriebsart „Brake-by-Wire“ eine Druckbeaufschlagung der Radbremsen stattfindet.
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Bei diesen elektrohydraulischen Bremssystemen, ist der Fahrer von dem direkten Zugriff auf die Bremsen entkoppelbar. Diese Funktion wird in einer Betriebsart „Brake-by-Wire“ genutzt. Bei einer Betätigung des Pedals wird der Bremswunsch des Fahrers erfasst und eine Pedalentkopplungseinheit und ein Simulator werden aktiviert. Das vom Fahrer durch seine Pedalbetätigung aus dem Hauptbremszylinder verdrängte Hydraulikvolumen strömt in den Simulator, der dazu dient, dem Fahrer ein möglichst vertrautes und komfortables Bremspedalgefühl zu vermitteln. Der mit Hilfe von Sensoren erfasste Bremswunsch führt zu der Bestimmung einer Sollbremswirkung, woraus dann ein Sollbremsdruck für die Bremsen ermittelt wird. Der entsprechende Ist-Bremsdruck in den Radbremsen wird dann aktiv von einer Druckbereitstellungseinrichtung zur Verfügung gestellt.
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Das tatsächliche Bremsen erfolgt also durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe einer Druckbereitstellungseinrichtung, die von einer Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Durch die hydraulische Entkopplung der Bremspedalbetätigung von dem Druckaufbau lassen sich in derartigen Bremssystemen viele Funktionalitäten wie ABS, ESC, TCS, Hanganfahrhilfe etc. in einer technisch effizienten und für den Fahrer aufgrund der Pedalentkopplung besonders komfortable Weise verwirklichen.
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In derartigen Bremssystemen ist gewöhnlich eine hydraulische Rückfallebene vorgesehen, in der der Fahrer durch Muskelkraft bei Betätigung des Bremspedals das Fahrzeug abbremsen bzw. zum Stehen bringen kann, wenn die „by-Wire“-Betriebsart ausfällt oder gestört ist. Während im Normalbetrieb durch eine Pedalentkopplungseinheit die oben beschriebene hydraulische Entkopplung zwischen Bremspedalbetätigung und Bremsdruckaufbau erfolgt, wird in der Rückfallebene diese Entkopplung aufgehoben, so dass der Fahrer direkt Druckmittel in die Bremskreise verschieben kann. In die Rückfallebene wird geschaltet, wenn mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung kein Druckaufbau mehr möglich ist. Dies ist u.a. dann der Fall, wenn das Rückschlagventil, welches die Druckbereitstellungseinrichtung mit dem Reservoir verbindet, nicht mehr zuverlässig sperrt, so dass ein Druckaufbau nicht mehr zuverlässig möglich ist.
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Die Druckbereitstellungseinrichtung in oben beschriebenen Bremssystemen wird auch als Aktuator bzw. elektrohydraulischer Aktuator bezeichnet. Beispielsweise wird ein elektrohydraulischer Aktuator durch einen elektromechanischen Linearaktuator gebildet, der zum Druckaufbau ein Kolben axial in einen hydraulischen Druckraum verschiebt. Der elektromechanische Linearaktuator wird meist durch die Kombination eines Elektromotors mit einem Rotations-Translationsgetriebe gebildet.
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Aus der
DE 10 2013 204 778 A1 ist eine „Brake-by-Wire“-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen bremspedalbetätigbaren Tandem-Hauptbremszylinder, dessen Druckräume jeweils über ein elektrisch betätigbares Trennventil trennbar mit einem Bremskreis mit zwei Radbremsen verbunden sind, eine mit dem Hauptbremszylinder hydraulisch verbundene, zu- und abschaltbare Simulationseinrichtung, und eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet wird, deren Kolben durch einen elektromechanischen Linearaktuator verschiebbar ist, umfasst, wobei die Druckbereitstellungseinrichtung über zwei elektrisch betätigbare Zuschaltventile mit Bremskreisversorgungsleitungen verbindbar ist.
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Zum Nachladen von Bremsflüssigkeit ist bei bekannten Bremsanlagen gewöhnlich die Druckbereitstellungseinrichtung über eine hydraulische Leitung, in die ein Rückschlagventil geschaltet ist, mit einem Reservoir verbunden. Das Rückschlagventil lässt eine Durchströmung vom Reservoir zur Druckbereitstellungseinrichtung zu und sperrt ein Abströmen von Druckmittel von der Druckbereitstellungseinrichtung zum Reservoir.
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Nachteilig bei derartigen Bremsanlagen mit nur einem Aktuator ist, dass dieser erschöpfbar ist, so dass eine druckmittelverbrauchende Radbremsdruckregelung immer dann unterbrochen werden muss, wenn der Aktuatorkolben sich der vorderen Anschlagsposition nähert, um den Kolben zurückzufahren und neues Druckmittel anzusaugen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass der Aktuator bei einem Systemdruckabbau hydraulische Energie rekuperieren kann, die dann als überschüssige elektrische Energie vorhanden ist. Diese elektrische Energie kann vom Fahrzeugbordnetz nicht aufgenommen werden und muss daher elektrothermisch entsorgt werden. Dies führt zu einer unerwünschten thermischen Belastung der Bremssystemelektronik. Um wenigstens Normalbremsungen, d. h. Bremsungen ohne Radbremsdruckregelaktivität, ohne ein Nachsaugen durchführen zu können, wird gewöhnlich der Aktuator derart dimensioniert, dass er ein genügend großes Aktuatorvolumen bereitstellt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine sowohl für Simulatorbremssysteme als auch für Hilfskraftbremssysteme geeignete Druckbereitstellungseinheit anzugeben. Weiterhin soll ein Bremssystem angegeben werden, welches Bremssystemdruck auch bei geregelten Bremsvorgängen unterbrechungsfrei bereitstellen kann. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems angegeben werden, welches zu Beginn einer Bremsung möglichst schnell einen hohen Volumenstrom bereitzustellen kann.
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In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgaben erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass den beiden elektronisch ansteuerbaren Aktuatoren jeweils ein Ausstoßhydraulikanschluss zugeordnet ist, an den jeweils ein Ausstoßvolumenstrom-Rückschlagventil angeschlossen ist, das einen Ausstoßvolumenstrom aus dem Druckraum des Aktuators heraus zulässt und einen Ansaugvolumenstrom durch diesen Ausstoß-Hydraulikanschluss verhindert, wobei die den beiden Aktuatoren abgewandten Anschlüsse der Ausstoßvolumenstrom-Rückschlagventile gemeinsam an eine Druckbereitstellungsleitung angeschlossen sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein wesentlicher Nachteil bekannter elektrohydraulischer Bremssysteme mit aktivem Druckaufbau durch einen Aktuator ist, dass eine vollkommen kontinuierliche Druckbereitstellung nicht erfolgen kann, da das Druckmittelvolumen im Aktuator erschöpfbar ist und nachgesaugt werden muss. Während des Nachsaugvorganges steht der Aktuator nicht für einen Druckaufbau zur Verfügung. Insbesondere bei lang andauernden und intensiven Regelvorgängen, bei denen Bremsmittel radindividuell aus den Radbremsen im Wechsel abgelassen und wieder aufgebaut wird, können zeitliche Intervalle entstehen, in denen ein Nachsaugen erforderlich wird und kurzzeitig kein Bremsdruck aufgebaut werden kann.
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Wie nunmehr erkannt wurde, können diese Nachteile behoben werden durch zwei hydraulisch parallel geschaltete Aktuatoren in Verbindung mit einer geeigneten Rückschlagventilkonfiguration. Durch diese kann somit nicht nur wie im Stand der Technik eine Redundanz erreicht werden, sondern es wird sowohl für Simulatorbremssysteme als auch für Hilfskraftbremssysteme pulsationsfrei Druck- und Volumen bereitgestellt, wobei zu Beginn einer Bremsung temporär ein besonders hoher Volumenstrom darstellbar ist um das in dieser Phase benötigte große Druckmittelvolumen zum Überwinden des Bremsenlüftspiels bereitzustellen.
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Dadurch wird das bekannte Problem einer Erschöpfbarkeit der Druck- und Volumenbereitstellung mittels eines elektrohydraulischen Kolbenaktuators gelöst. Diese Erschöpfbarkeit wurde bisher in Kauf genommen, weil die alternative Druckbereitstellung mittels einer von einem einzigen elektrischen Antrieb angetriebenen Kolbenpumpe lediglich eine pulsationsbehaftete Druck- und Volumenbereitstellung erlaubt.
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Die Erfindung kann daher auch unter dem Aspekt betrachtet werden, dass die Druck- und Volumenbereitstellung mittels einer an sich bekannten Pumpe erfolgt, wobei diese Pumpe zwei Kolben aufweist, die im Gegensatz zu den bekannten Pumpen jedoch separat angetrieben sind. Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum aufeinander abgestimmten Antrieb der beiden Kolben wird die angestrebte Pulsationsfreiheit erreicht.
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Vorteilhafterweise ist zwischen Druckbereitstellungsleitung und einem Behälteranschluss ein hydraulisches Systemdruckventil geschaltet, das dazu eingerichtet ist, zum Zwecke eines elektronisch kontrollierten Abbaus des in der Druckbereitstellungsleitung bereitgestellten Drucks einen Volumenstrom von der Druckbereitstellungsleitung zum Behälteranschluss analog zu steuern.
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Bevorzugt ist ein Drucksensor zur Erfassung des in der Druckbereitstellungsleitung herrschenden Drucks vorgesehen. Der Drucksensor ist bevorzugt redundant ausgelegt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bremssystem einen Simulator, der in einer Normalbetriebsart von der Betätigungseinheit betätigt wird, weiterhin umfasst es eine Steuer- und Regeleinheit zur Verarbeitung des erfassten Fahrerbremswunsches, weiterhin umfasst es eine Anordnung aus vier elektrisch angesteuerten Schaltventilen, die unbestromt die Kammern des Hauptbremszylinders mit den Radbremsen verbinden und bestromt den Hauptbremszylinder von ihnen hydraulisch abtrennen sowie die Druckbereitstellungsleitung mit den Radbremsen verbinden, wobei die Steuer- und Regeleinheit den bereitgestellten Druck in Abhängigkeit des erfassten Fahrerbremswunsches und/oder eines von wenigstens einem Assistenzsystem berechneten Sollwertes regelt. Zur Druckerhöhung wird bevorzugt mit Hilfe der Aktuatoren Druckmittel in die Druckbereitstellungsleitung eingespeist. Ein höherer Einspeisevolumenstrom bewirkt dabei eine schnellere Druckerhöhung. Zur Absenkung des Drucks in der Druckbereitstellungsleitung wird wie oben beschrieben das Systemdruckventil verwendet. Das Bremssystem kann auf diese Weise in einer Brake-by-Wire-Betriebsart betrieben werden. Dabei wird bei einer Betätigung des Bremspedals der Fahrerbremswunsch erfasst, der bei der aktiven Bereitstellung von Radbremsdruck mit Hilfe der Aktuatoren berücksichtigt wird.
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In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist das Bremssystem als Hilfskraftbremssystem ausgebildet, wobei die Betätigungseinheit eine hydraulische Antriebskammer aufweist, und wobei die Antriebskammer mit der Druckbereitstellungsleitung verbunden ist, weiterhin umfasst es eine Steuer- und Regeleinheit, die in Abhängigkeit von dem erfassten Fahrerbremswunsch den bereitgestellten Druck in Abhängigkeit des erfassten Fahrerbremswunsches und/oder eines von wenigstens einem Assistenzsystem berechneten Sollwert regelt. Zur Druckerhöhung wird bevorzugt mit Hilfe der Aktuatoren Druckmittel in die Druckbereitstellungsleitung eingespeist. Ein höherer Einspeisevolumenstrom bewirkt dabei eine schnellere Druckerhöhung. Zur Absenkung des Drucks in der Druckbereitstellungsleitung wird wie oben beschrieben das Systemdruckventil verwendet.
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Die Betätigungseinheit umfasst bevorzugt einen Tandemhauptbremszylinder mit einem Primärkolben, der in eine Primärdruckkammer verschiebbar ist und einen Sekundärkolben, der in eine Sekundärdruckkammer verschiebbar ist, und wobei die Hilfsbremskammer an der der dem Bremspedal zugewandten Seite des Tandemhauptbremszylinders angeordnet ist.
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Zur radindividuellen Abführung von Druckmittel aus der jeweiligen Radbremse ist vorteilhafterweise je Radbremse ein stromlos geschlossenes Druckabbauventil vorgesehen.
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Zu Beginn einer Bremsung steuert die Steuer- und Regeleinheit vorteilhafterweise beide Aktuatoren an, um in der Breitstellungsleitung die Summe beider Abgabevolumenströme zur Verfügung zu stellen.
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Wenn beide Aktuatoren oder zumindest einer der beiden Aktuatoren einen Verfahrweg zurückgelegt haben, der größer als ein vorgegebener Grenzverfahrweg ist, fährt bevorzugt einer der Aktuatoren zurück, um Druckmittelvolumen aus dem Druckmittelvorratsbehälter anzusaugen, während der andere Aktuator mit der Druckbereitstellung fortfährt. Der Verfahrweg des Aktuators bezeichnet hierbei den Verfahrweg des jeweiligen Druckkolbens im Druckraum. Der Grenzverfahrweg ist bevorzugt größer oder gleich dem halben maximalen Verfahrweg des jeweiligen Aktuators.
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Die beiden Aktuatoren sind bevorzugt gleich ausgebildet hinsichtlich der Dimensionierung der Druckkammer. Bei speziellen Anforderungen an das Bremssystem können die Aktuatoren auch asymmetrisch gebaut sein. Ein Aktuator mit geringerer Kolbenquerschnittsfläche kann bei gleicher Aktuatorkraft einen höheren Druck aufbauen, allerdings liefert ein solcher Aktuator aber auch bei gleicher Verfahrgeschwindigkeit einen geringeren Volumenstrom. Mit unterschiedlichen Aktuatoren kann daher der Aktuator mit der kleineren Querschnittsfläche die Aufgabe übernehmen, einen besonders hohen Druck zu stellen. Dieser besonders hohe Druck steht dann allerdings nicht zur Verfügung, während dieser Aktuator Flüssigkeit nachladen muss.
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Nach dem anfänglichen Druckaufbau führt die Steuer- und Regeleinheit bevorzugt abwechselnd mit einem der beiden Aktuatoren die Druckbereitstellung durch, während der jeweils andere Aktuator Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter ansaugt. Das bedeutet, dass immer ein Aktuator zur Druckbereitstellung zur Verfügung steht, während der andere nachsaugt und danach wieder die Druckbereitstellung übernehmen kann. Auf diese Weise wird das System nicht erschöpft, und ein unterbrechungsfreier Druckaufbau ist möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedem der beiden Aktuatoren eine separate Steuer- und Regeleinheit zugeordnet, die den Aktuator ansteuert. Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise eine Redundanz geschaffen, da bei dem Ausfall einer der beiden Steuer- und Regeleinheiten die andere Steuer- und Regeleinheit noch den ihr zugeordneten Aktuator ansteuern kann, um aktiv Druck aufzubauen. Dass in diesem Fall die Druckmittelversorgung nicht länger unterbrechungsfrei, sondern nur noch stoßweise erfolgt, ist insofern vorteilhaft, dass der Fahrer durch dieses unkomfortable Verhalten seines Bremssystems darauf aufmerksam gemacht wird, dass eine Störung vorliegt.
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Bevorzugt wird jede der beiden Steuer- und Regeleinheiten von einem separaten Bordnetz gespeist. Bei einem Ausfall eines der beiden Bordnetze kann weiterhin die andere Steuer- und Regeleinheit betrieben werden.
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In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zu Beginn des Druckaufbaus beide elektrohydraulische Aktuatoren gleichzeitig Volumenströme ausstoßen.
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Bevorzugt wird nach einem anfänglichen Druckaufbau durch beide Aktuatoren weiter Druck von einem der beiden Aktuatoren aufgebaut, indem dieser Druckmittel ausstößt, während der andere Aktuator Druckmittel ansaugt und keinen Druck aufbaut.
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Nach einem anfänglichen Druckaufbau durch beide Aktuatoren bauen vorteilhafterweise die beiden Aktuatoren abwechselnd Druck auf.
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Bevorzugt wird der Anhaltevorgang eines Kolbens eines der beiden Aktuatoren zum Zweck der Richtungsumkehr durch einen darauf abgestimmten Beschleunigungsvorgang des Kolbens des anderen Aktuators derart kompensiert, dass sich in Summe ein vorgegebener Summen-Ausstoßvolumenstrom einstellt.
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Die aus den beiden elektrohydraulischen Aktuatoren, den ihnen zugeordneten vier Rückschlagventilen und dem Systemdruckventil gebildete Druck- und Volumenbereitstellungseinrichtung, insbesondere in Abhängigkeit von einem Fahrerbremswunsch und/oder einer Bremsanforderung eines Assistenzsystems, baut bei einem Brake-by-Wire-Bremssystem vorzugsweise Druck in wenigstens einer Radbremse auf, indem sie ein entsprechendes Druckmittelvolumen abgibt.
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Bei einem Hilfskraftbremssystem baut die Druck- und Volumenbereitstellungseinrichtung, insbesondere in Abhängigkeit von einem Fahrerbremswunsch und/oder einer Bremsanforderung eines Assistenzsystems, bevorzugt Druck in einer Antriebskammer der Betätigungseinheit auf, wodurch der Fahrer bei der Betätigung der Betätigungseinrichtung unterstützt und/oder aufgrund einer Fahrerassistenzfunktion des Fahrzeugs oder des Bremssystems betätigt wird.
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Ein erster Vorteil der Erfindung ist, dass durch die gleichzeitige Bremsmittelabgabe durch beide Aktuatoren ein besonders hoher Volumenstrom bereitgestellt wird, was in vorteilhafter Weise der Überwindung der Lüftspiele der Radbremsen zugutekommt. Ein zweiter Vorteil der Erfindung ist, dass die vorgeschlagene Aktuatorkombination nicht erschöpfbar ist, solange bei ihrem Betrieb darauf geachtet wird, dass jederzeit wenigstens einer der Aktuatoren dazu bereit ist, ohne eine Richtungsumkehr einen Verdrängungshub durchzuführen bzw. im Umkehrschluss niemals beide Aktuatoren gleichzeitig einen Saughub durchführen. Dies gewährleistet die Verfügbarkeit einer unterbrechungsfreien Druckmittelversorgung. Ein dritter Vorteil der Erfindung ist, dass die die Summe der beiden Aktuatorvolumina deutlich geringer ausgelegt werden kann als das Aktuatorvolumen im Stand der Technik, weil dort das Volumen so dimensioniert wird, dass für eine standardisierte ABS-Bremsung aus einer Geschwindigkeit von 100 km/h in den Stillstand kein Nachsaugen von Druckmittel mit der damit verbundenen Unterbrechung der Druckmittelversorgung notwendig ist. Der daraus resultierende Zwang zur Wahl eines ausreichend groß bemessenen Aktuatorvolumens entfällt durch die Erfindung.
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Eine Verwendung des gleichen Druckbereitstellungsmoduls für sowohl Simulatorbremssysteme als auch Hilfskraftbremssysteme bietet ökonomische und produktionstechnische Vorteile. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:
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1 ein elektrohydraulisches Bremssystem mit zwei Aktuatoren in einer bevorzugten Ausführungsform; und
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2 ein Hilfsbremssystem mit zwei Aktuatoren in einer bevorzugten Ausführungsform.
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Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage bzw. eines erfindungsgemäßen Bremssystems 2 dargestellt. Das Bremssystem 2 ist elektrohydraulisch ausgebildet im Sinne einer in einer bevorzugten Betriebsart vorgesehenen ausschließlichen Verwendung elektrischer Energie zur Erzeugung der in den Radbremsen benötigten hydraulischen Stellenergie. Das Bremssystem 2 umfasst einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 6 betätigbaren Hauptbremszylinder 10, eine mit dem Hauptbremszylinder 10 zusammenwirkende Simulationseinrichtung 16, einen dem Hauptbremszylinder 10 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 20.
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Eine nicht näher bezeichnete Druckmodulationseinrichtung umfasst beispielsgemäß hydraulisch betätigbare Radbremsen 30, 34, 36, 38 und je betätigbarer Radbremse 30, 34, 36, 38 ein Differenzdruckventil 40, 44, 46, 48 und ein Druckabbauventil 50, 54, 56, 58, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremsen 30, 34, 36, 38 angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Differenzdruckventile 40, 44, 46, 48 werden mittels Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 mit Drücken versorgt, die in einer „Brake-by-Wire“-Betriebsart aus einem Systemdruck abgeleitet werden, der in einer Systemdruckleitung 62 vorliegt.
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Den Differenzdruckventilen 40, 44, 46, 48 ist jeweils ein zu den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 hin öffnendes Rückschlagventil 60, 64, 66, 68 parallel geschaltet. In einer Rückfallbetriebsart werden die Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 über hydraulische Leitungen 70, 76 und die in der Rückfallbetriebsart nicht aktivierten (nicht bestromten) Trennventile 150, 156 mit den Drücken von Druckräumen 17, 18 des Hauptbremszylinders 10 beaufschlagt. Die Ausgangsanschlüsse der Druckabbauventile 50, 54, 56, 58 sind über eine Rücklaufleitung 90 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 20 verbunden.
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Der Hauptbremszylinder 10 weist zwei hintereinander angeordnete Kolben 100, 106 auf, die die hydraulischen Druckräume 80, 86 begrenzen. Die Druckräume 80, 86 stehen einerseits über in den Kolben 100, 106 ausgebildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen 110, 116 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 20 in Verbindung, wobei die Verbindungen durch eine Bewegung der Kolben 100, 106 absperrbar sind. Diese Bewegung ist insbesondere eine Bewegung des Kolbens relativ zum Gehäuse des Hauptbremszylinders 10. Die Druckräume 80, 86 stehen bei Vorliegen der dargestellten Ventilstellungen andererseits mittels der hydraulischen Leitungen 70, 76 mit den bereits genannten Bremskreisversorgungsleitungen 50, 56 in Verbindung. Diese hydraulischen Verbindungen können in der bevorzugten Betriebsart unterbrochen werden.
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In die Druckausgleichsleitung 110 ist ein stromlos offenes Ventil 120 geschaltet, zu dem ein Rückschlagventil 126 hydraulisch parallel geschaltet ist, welches den Fluss von Bremsflüssigkeit vom Druckraum 80 in den Druckmittelvorratsbehälter 20 sperrt und in umgekehrter Rücksicht freigibt. Die Druckräume 80, 86 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 100, 106 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 10 in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange 130 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 6 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des ersten Hauptbremszylinderkolbens 100, dessen Betätigungsweg von einem, vorzugsweise redundant ausgeführten, Wegsensor 140 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Esrepräsentiert einen Bremswunsch des Fahrzeugführers. Anstelle des Kolbenwegs können auch andere äquivalente Größen, wie beispielsweise der Bremspedalschwenkwinkel, erfasst werden. Der Kolbenwegsensor wird bevorzugt, weil seine elektrische Verbindung mit der Elektronikeinheit weniger aufwändig ist. Im besonders bevorzugten Fall ist der Sensor in die Elektronikeinheit integriert.
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Die an die Druckräume 80, 86 angeschlossenen Leitungsabschnitte 70, 76 sind über jeweils ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise als stromlos offenes, 2/2-Wegeventil ausgebildetes Trennventil 150, 156 mit den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 verbunden. Durch ein Bestromen (Aktivieren) der Trennventile 150, 156 kann die hydraulische Verbindung zwischen den Druckräumen 80, 86 des Hauptbremszylinders 10 und den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt 76 angeschlossener Drucksensor 160 erfasst den im Druckraum 86 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 106 aufgebauten Druck.
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Die Simulationseinrichtung 16 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder 10 ankoppelbar und umfasst beispielsgemäß im Wesentlichen eine Simulatorkammer 166, eine Simulatorfederkammer 170 sowie einen die beiden Kammern 166, 170 voneinander trennenden Simulatorkolben 174. Der Simulatorkolben 174 stützt sich durch ein in der Simulatorfederkammer 170 angeordnetes elastisches Element 180 (z. B. eine Feder), welches vorteilhafterweise vorgespannt ist, ab. Die Simulatorkammer 166 ist mittels eines elektrisch betätigbaren Simulatorfreigabeventils 182 mit dem ersten Druckraum 86 des Hauptbremszylinders 10 verbindbar. Bei Vorgabe eines Pedalhubs und geöffnetem Simulatorfreigabeventil 182 strömt Druckmittel vom Druckraum 80 des Hauptbremszylinders 10 in die Simulatorkammer 166. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorfreigabeventil 182 angeordnetes Rückschlagventil 188 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorfreigabeventils 182 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 166 zum Druckraum 86. Andere Ausführungen und Anbindungen der Simulationseinrichtung an den Hauptbremszylinder 10 sind denkbar.
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Die Bremsanlage 2 umfasst zwei elektrisch ansteuerbare Aktuatoren 190, 196. Der Aktuator 190 umfasst eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum 198, in den ein Druckkolben 200 durch einen Antrieb 204 verschiebbar ist, der einen elektrischen Motor 208 und ein Rotations-Translationsgetriebe 210 umfasst, das eine Rotation der Motorwelle in eine Translationsbewegung des Druckkolbens 200 umwandelt. Das Rotations-Translationsgetriebe 210 ist bevorzugt als Kugelgewindetrieb (KGT) ausgebildet. Der Aktuator 196 ist gleichermaßen wie der Aktuator 190 ausgebildet mit einem Druckraum 220, einem in diesen verschiebbaren Druckkolben 226 und einem Antrieb 230 mit einem elektrischen Motor 236 und einem Rotations-Translationsgetriebe 240.
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Der Druckraum 198 des Aktuators 190 ist hydraulisch über eine Nachsaugzuleitung 250 mit einer Nachsaugleitung 256 verbunden, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Aktuator 190 und dem Druckmittelvorratsbehälter 20 herstellt. In die Nachsaugzuleitung 250 ist ein Rückschlagventil 260 geschaltet, welches den Rückfluss aus dem Druckraum 198 in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters 20 verhindert. Der Druckraum 220 des Aktuators 196 ist hydraulisch über eine Nachsaugzuleitung 264 mit der Nachsaugleitung 256 verbunden, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Aktuator 196 und dem Druckmittelvorratsbehälter 20 herstellt. In die Nachsaugzuleitung 264 ist ein Rückschlagventil 268 geschaltet, welches den Rückfluss aus dem Druckraum 220 in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters 20 verhindert.
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Zur Erfassung der Rotorlage des jeweiligen Elektromotors 208, 236 ist jeweils ein Rotorlagensensor vorgesehen. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden.
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Der Druckraum 198 des Aktuators 190 ist über einen Ausstoßhydraulikanschluss 270 mit einer Druckbereitstellungsleitung 274 verbunden. In den Ausstoßhydraulikanschluss 270 ist ein Rückschlagventil 276 geschaltet, welches den Fluss von Druckmittel aus dem Druckraum 198 in die Druckbereitstellungsleitung 274 erlaubt und in umgekehrter Richtung sperrt. Der Druckraum 220 des Aktuators 196 ist über einen Ausstoßhydraulikanschluss 278 mit der Druckbereitstellungsleitung 274, welche ein Abschnitt der Systemdruckleitung 62 ist, verbunden. In den Ausstoßhydraulikanschluss 278 ist ein Rückschlagventil 268 geschaltet, welches den Fluss von Druckmittel aus dem Druckraum 220 in die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62 erlaubt und in umgekehrter Richtung sperrt. In Bezug auf die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62 sind beide Aktuatoren 190, 196 hydraulisch parallel geschaltet. Die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62 fungiert als Volumen- und Druckbereitstellungsleitung.
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Die Bremsanlage bzw. das Bremssystem 2 weist eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 300 auf. Zur Steuerung der elektronischen Komponenten, die ihrerseits die elektromechanischen Aktuatoren in Form der Elektromotoren und Ventile steuern, werden bevorzugt Mikroprozessoren (und/oder FPGAs und/oder ASICs) eingesetzt. Das Bremssystem 2 weist weiterhin zwei stromlos geschlossene Zuschaltventile 310, 314 auf, durch die die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62 hydraulisch mit den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 verbunden werden kann. In seinem (in der Zeichnung dargestellten) nicht aktivierten (unbestromten) Zustand trennt das Zuschaltventil 310 die Bremskreisversorgungsleitung 52 von der Systemdruckleitung 62. In seinem (in der Zeichnung dargestellten) nicht aktivierten (unbestromten) Zustand trennt das Zuschaltventil 314 die Bremskreisversorgungsleitung 72 von der Systemdruckleitung 62. Druckbereitstellungsleitung.
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Über ein bevorzugt stromlos offenes Systemdruckventil kann elektronisch gesteuert Druckmittel von der Systemdruckleitung 62 zum Behälter abgelassen werden – zweckmäßigerweise über die Nachsaugleitung 256, oder alternativ über eine separate (nicht dargestellte) Rücklaufleitung zum Behälter 20. Ein Drucksensor 330 misst den in der Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62 vorherrschenden Druck bzw. Systemdruck.
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Das Bremssystem 2 ist dazu ausgebildet, bedarfsweise einen zu Beginn des Bremsvorganges hohen Volumenstrom bereitstellen zu können. Es ist weiterhin dazu ausgebildet, bei Bedarf einen unterbrechungsfreien Volumenstrom bereitzustellen, im Sinne dass es im vorgesehenen Betrieb des Bremssystems inklusive der Betriebssituation einer lang anhaltenden ABS-Bremsung nicht zu einer Erschöpfung der Druckmittelversorgung kommt.
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Die Steuer- und Regeleinheit 300 ist dazu derart konfiguriert, dass sie bei einer Druckanforderung, die aufgrund der Pedalbetätigung durch den Fahrer und/oder Anforderungen von einem Fahrsicherheits- und/oder Fahrassistenzsystem gestellt wird, bei einem Druckaufbau zu Beginn einer Bremsung zunächst beide Aktuatoren 190, 196 ansteuert. Das heißt, die Motoren 208, 236 werden derart angesteuert, dass beiden Druckkolben 200, 226 gleichzeitig in den jeweiligen Druckraum 198, 220 verfahren werden. Dabei strömt Druckmittel aus dem Druckraum 198 durch den Ausstoßhydraulikanschluss 270 in die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62 und Druckmittel aus dem Druckraum 220 durch den Ausstoßhydraulikanschluss 278 in die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62. Auf diese Weise kann zu Beginn der Bremsung ein hoher Summen-Volumenstrom bereitgestellt werden. Dies ermöglicht es, das sogenannte Lüftspiel der Radbremsen in der Hälfte der Zeit zu überwinden, die dafür mit nur einem einzelnen Volumenstrom benötigt wird.
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Wenn dabei der Verfahrweg wenigstens eines Aktuators 190, 196 größer wird als ein vorgegebener Grenzverfahrweg – zum Beispiel die Hälfte des möglichen Verfahrwegs, steuert die Steuer- und Regeleinheit 300 einen der beiden Aktuatoren 190, 196 derart an, dass dieser den Druckkolben 200, 226 zurückfährt und dabei über die Nachsaugleitung 256 Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter 20 nachsaugt.
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Währenddessen kann der andere Aktuator 190, 196 den Druck halten oder noch weiter Druck aufbauen indem er weiter Druckmittel in die Systemdruckleitung 62 abgibt. Wenn der Nachsaugvorgang abgeschlossen ist, wird bei Volumenbedarf der Druckkolben 200, 226 wieder vorgefahren, so dass durch ihn weiter oder erneut Volumen in die Systemdruckleitung 62 abgegeben und Druck aufgebaut werden kann. Der andere Druckkolben 200, 226 kann nun in einem Nachsaugvorgang zurückgefahren werden. Auf diese Weise werden die beiden Aktuatoren 190, 196 alternierend dazu eingesetzt, das benötigte Druckmittelvolumen unterbrechungsfrei zur Verfügung zu stellen.
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Im Gegensatz zu Systemen mit nur einem Aktuator, dessen Druckmittelvolumen erschöpfbar ist und der deshalb während eines Nachsaugvorganges kein Volumen abgeben und daher auch keinen Druck aufbauen kann, ist das Druckmittelvolumen bei dem dargestellten Bremssystem 2, welches eine auf die zwei Druckräume 198, 220 aufgeteilte Volumenbereitstellung verwendet, effektiv nicht erschöpfbar. Dies liegt insbesondere daran, dass immer einer der beiden Aktuatoren 190, 196 einen Druckmittelvolumenstrom in die Systemdruckleitung 62 abgeben kann.
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Der durch die Kraftwirkung der Kolbens 200, 226 auf das in dem jeweiligen Druckraum 198, 220 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62 eingespeist und mit einem vorzugsweise redundant ausgeführten Drucksensor 330 erfasst. Bei geöffneten Zuschaltventilen 310, 314 und unbestromten Radventilen 40, 44, 46, 48, 50, 54, 56, 58 gelangt der Druck (Systemdruck) in die Radbremsen 30, 34, 36, 38.
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Während einer „Normalbremsung“ in der „Brake-by-Wire“-Betriebsart wird zur Erhöhung des Drucks in den Radbremsen 30, 34, 36, 38 durch ein Vorschieben wenigstens eines Kolbens 200, 206 Druckmittel in die Systemdruckleitung 62 eingespeist und für eine Absenkung des Drucks durch ein dosiertes Öffnen des Systemdruckventils 320 aus der Systemdruckleitung 62 in den Behälter 20 abgelassen. Während einer ABS- oder ESC-Bremsung mit dem Bedarf radindividuell unterschiedlicher Drücke wird in der Systemdruckleitung 62 durch ein Vorschieben wenigstens eines Kolbens 200, 206 ein Druck aufgebaut, der gleich oder höher ist als das Maximum der benötigten vier Radbremsdrücke und mit Hilfe der Radventilpaare 40, 50; 44, 54; 46, 56; 48, 58; werden daraus die benötigten radindividuellen Radbremsdrücke abgeleitet. Dabei wird überschüssiges Druckmittel über die Rücklaufleitung 90 in den Behälter 20 abgelassen.
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Weil erfindungsgemäß das Einspeisen von Druckmittel in die Systemdruckleitung 62 von zwei Aktuatoren 190, 196 bewerkstelligt wird kann erstens temporär ein erhöhter Druckmittelvolumenstrom bereitgestellt werden, indem beide Aktuatoren 190, 196 gemeinsam Volumen ausstoßen und zweitens kann ein regulärer Druckmittelvolumenstrom unterbrechungsfrei bereitgestellt werden, indem phasenweise nur einer der Aktuatoren 190, 196 den gerade benötigten Druckmittelvolumenstrom bereitstellt, wodurch dem anderen Aktuator 190, 196 die Gelegenheit gegeben ist, sein internes Druckmittelvolumen durch ein Nachsaugen aus dem Behälter 20 wieder zu erhöhen. Die dafür benötigte Umkehr der Bewegungsrichtung der Aktuator-Kolben 200, 206 führt dabei nicht zu einer Pulsation des Gesamtvolumenstroms, weil es vorgesehen ist, dass der Anhaltevorgang eines Kolbens 200, 206 zum Zweck der Richtungsumkehr durch einen darauf abgestimmten Beschleunigungsvorgang des anderen Kolbens 200, 206 derart kompensiert wird, dass sich in Summe der benötigte Summen-Ausstoßvolumenstrom einstellt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Bremssystem mehrere Steuer- und Regeleinheiten 300, 342, 344 auf, die elektrisch voneinander entkoppelt sind, in dem Sinne, dass eine elektrische Störung in einer der Elektronikeinheiten, wie beispielsweise ein Kurzschluss oder eine Leitungsunterbrechung die Funktion der anderen Elektronikeinheiten nicht beeinflusst. Dabei ist jedem der beiden Aktuatoren 190, 196 eine separate ECU bzw. Steuer- und Regeleinheit 342, 344 zugeordnet, die den jeweiligen Aktuator ansteuert. Beispielsgemäß steuert die Steuer- und Regeleinheit 342 den Aktuator 190 an und die Steuer- und Regeleinheit 344 steuert den Aktuator 196 an. Die Ventile werden von der ECU 300 angesteuert. Dabei sind Kommunikationsverbindungen 322 zwischen den ECUs vorgesehen, über die die Steuerungs-Aktionen der ECUs miteinander koordiniert werden, wobei die Kommunikationsverbindungen eine galvanische Trennung aufweisen, so dass die oben erwähnte elektrische Entkopplung gewährleistet ist.
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Besonders bevorzugt ist dabei, dass jede der beiden Aktuator-ECUs 342, 344 von einem separaten Bordnetz BN1, BN2 elektrisch gespeist wird und ECU 300 aus beiden Bordnetzen. Selbstverständlich muss auch für die beiden Bordnetze darauf geachtet werden, dass diese voneinander galvanisch getrennt sind. Es muss beispielsweise zuverlässig verhindert werden, dass ein Kurzschluss in einem Bordnetz auf einem elektrischen Wege ein Versagen des anderen Bordnetzes bewirken kann. In Bezug auf die elektrische Energieversorgung der ECU 300 wird dies bevorzugt durch einen DC-DC-Wandler mit zwei Eingängen erreicht, die an die beiden Bordnetze angeschlossen sind. So lange eines der Bordnetze elektrische Energie liefern kann versorgt dieser DC-DC-Wandler die ECU 300 mit elektrischer Energie. Auf diese Weise kann die Verfügbarkeit der Funktionen des Bremssystems 2 noch weiter gesteigert werden.
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Die häufigste Ursache für eine Nicht-Verfügbarkeit einer Teilfunktion eines elektrohydraulischen Bremssystems ist nämlich erfahrungsgemäß, dass eine Elektronikeinheit bzw. ECU nicht betriebsbereit ist – sei es durch einen Ausfall ihrer elektrischen Energieversorgung oder eines diagnostizierten Fehlers. Daher wird hier vorgeschlagen, die beiden Aktuatoren 190, 196 an separate Elektronikeinheiten anzuschießen und diese aus zwei unterschiedlichen elektrischen Fahrzeugbordnetzen zu versorgen. Wenn eine ECU oder ein Aktuator 190, 196 nicht betriebsbereit ist arbeitet der jeweils andere alleine weiter mit der Folge, dass bei einem Nachsaugprozess die Druckbereitstellung pausieren muss. Das sich dadurch ergebende ruppige Bremsverhalten des Fahrzeugs gibt den Fahrzeuginsassen eine unmissverständliche Information, dass mit dem Bremssystem etwas nicht in Ordnung ist. Erfahrungsgemäß wird ein solcher, den Komfort vermindernder Effekt wesentlich besser wahrgenommen als ein Warnhinweis in Form einer aufleuchtenden Warnlampe im Armaturenbrett.
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Ein Sollwert für den Systemdruck, mit dem bei einer Normalbremsung alle Radbremsen beaufschlagt werden und der bei ABS- und ESC Bremsungen die Druckversorgung für den Radbremsdruckmodulator liefert, wird bevorzugt mit Hilfe von Algorithmen berechnet, die den Fahrerbremswunsch und/oder Bremsanforderungen von Assistenzsystemen als Eingangsgrößen verwenden.
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Ein Bremssystem 2, welches als Hilfskraftbremssystem ausgebildet ist, ist in einer bevorzugten Ausführungsform in der 2 dargestellt. Das Bremssystem 2 gliedert sich in ein Kreisbremsdruckbereitstellungsmodul 4 und ein Radbremsdruckbereitstellungsmodul 12. Das Kreisbremsdruckbereitstellungsmodul 4 umfasst einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 6 betätigbaren Hauptbremszylinder 10 und einen dem Hauptbremszylinder 10 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 20.
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Das Radbremsdruckbereitstellungsmodul 12 ist zum Einstellen radindividueller Radbremsdrücke für hydraulisch betätigbare Radbremsen 30, 34, 36, 38 eingerichtet und umfasst je betätigbarer Radbremse 30, 34, 36, 38 ein Differenzdruckventil 40, 44, 46, 48 und ein Druckabbauventil 50, 54, 56, 58, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und über Bremsleitungen und Bremsschläuche an die Radbremsen 30, 34, 36, 38 angeschlossen sind.
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Den Differenzdruckventilen 40, 44, 46, 48 ist jeweils ein zu den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 hin öffnendes Rückschlagventil 60, 64, 66, 68 parallel geschaltet. Die Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 sind über Staudruckventile 460, 464 mit hydraulischen Leitungen 70, 76 verbunden, die mit den Drücken von Druckräumen 80, 86 des Hauptbremszylinders 10 beaufschlagt sind.
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Der Hauptbremszylinder 10 des Kreisbremsdruckbereitstellungsmoduls 4 weist zwei hintereinander angeordnete Kolben 100, 106 auf, die die hydraulischen Druckräume 80, 86 begrenzen. Die Druckräume 80, 86 stehen einerseits über in den Kolben 100, 106 ausgebildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen 110, 116 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 20 in Verbindung, wobei die Verbindungen durch eine Bewegung der Kolben 100, 106 relativ zum Gehäuse des Hauptbremszylinders 10 absperrbar sind. Weiterhin weist der Hauptbremszylinder 10 eine hydraulische Antriebsstufe auf, die einen Stufenkolben 420 und eine vom Stufenkolben begrenzte hydraulische Antriebskammer 430 umfasst. Der Stufenkolben prägt über einen mechanischen Kontakt dem Primärkolben 100 seinen Verfahrweg relativ zum Gehäuse des Hauptbremszylinders 10 auf.
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Die Druckräume 80, 86 des Hauptbremszylinders 10 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 100, 106 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 10 in einer Ausgangslage positionieren.
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Bei einer Kraftbeaufschlagung des Bremspedals drückt die Kolbenstange 130 mit einem dem Hauptbremszylinder 20 zugewandten Endstück 402 über ein Kraftübertragungselement 404 gegen den Stufenkolben 420. Das Kraftübertragungselement 404 hat die Aufgabe, den Stufenkolben von Schwenkbewegungen der Kolbenstange 130 zu entkoppeln. Der Stufenkolben 420 leitet die Pedalkraft über einen mechanischen Kontakt mit dem Primärkolben bzw. Kolben 100 auf diesen weiter. Bei einer Druckbeaufschlagung der hydraulischen Antriebskammer 430 übt dieser Antriebskammerdruck eine zusätzliche Kraft auf den Stufenkolben 420 aus, so dass im mechanischen Kontakt des Stufenkolbens 420 mit dem Primärkolben 412 die Summe aus Pedalkraft und hydraulischer Antriebskraft wirkt und in den Druckräume 80, 86 des Hauptbremszylinders 10 der Summenkraft entsprechende Drücke aufgebaut werden.
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Zur Erfassung der Pedalkraft kann das Kraftübertragungselement 404 als ein Kraftsensor 406 ausgebildet sein. Alternativ ist in die Kolbenstange 130 ein Kraftsensor eingefügt oder die Kolbenstange selbst dient als Sensorelement, indem ihre elastische Deformation als Maß für ihre Kraftbeaufschlagung erfasst wird. Die von dem Kraftsensor 406 gemessene Kraft repräsentiert die vom Fahrzeugführer auf das Bremspedal ausgeübte Pedalbetätigungskraft.
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Zur Erfassung des Verfahrweges des Stufenkolbens 420 relativ zum Gehäuse des Hauptbremszylinders 10 kann ein Wegsensor 408 verwendet werden, der den Weg des Stufenkolbens erfasst. Alternativ kann auch der Verfahrweg des Primärkolbens 100 oder der Schwenkwinkel des Bremspedals 6 erfasst werden. Das entsprechende Signal repräsentiert den Bremspedalbetätigungsweg.
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Mit dem in 2 dargestellten Hauptbremszylinder 10 kann die Funktionalität eines Bremskraftverstärkers dargestellt werden. Hierfür steuert eine Boost-ECU 436 die durch die elektrohydraulischen Aktuatoren 190, 196 und das Systemdruckventil (320) gebildete Druckbereitstellungshydraulik so an, dass in der mit der Druckbereitstellungsleitung 274 verbundenen Antriebskammer 430 einer Verstärkungskraft entspricht, die über entsprechende Algorithmen aus den die Bremspedalkraft und den Bremspedalweg repräsentierenden Signalen berechnet wird.
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Außerdem kann mit dem in 2 dargestellten Hauptbremszylinder 10 eine automatisierte Bremsung durchgeführt werden, wie sie beispielsweise für das in der Entwicklung befindliche Automatisierte Fahren benötigt wird aber auch für heute schon übliche Fahrerassistenzfunktionen wie eine automatische Abstandsregelung. Für eine solche rein elektronisch gesteuerte Bremsung wird einfach mit Hilfe der Druckbereitstellungshydraulik ein entsprechender Druck in der Antriebskammer 430 aufgebaut.
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Im Unterschied zum Bremssystem 2 gemäß 1 mit einem Simulator wird hier die vom Fahrzeugführer über das Bremspedal eingebrachte Betätigungsenergie zum Betätigen der Radbremsen genutzt.
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Das Bremssystem der 2 weist ein an sich bekanntes elektrohydraulisches ESC-Modul auf, das eine Hydraulikeinheit und eine Elektronikeinheit umfasst. Die Hydraulikeinheit umfasst Ventile, Pumpen, Niederdruckspeicher und einen Elektromotor zum Antrieb der Pumpen. Die Elektronikeinheit umfasst eine elektronische Signalverarbeitungseinheit und Spulen zum Aktivieren der Ventile.
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Die Hydraulikeinheit weist vier Radbremsdruckanschlüsse auf, an die über Bremsleitungen und Bremsschläuche die Radbremsen 30, 34, 36, 38 angeschlossen sind. Außerdem weist die Hydraulikeinheit zwei weitere Druckanschlüsse auf, die über die Hydraulikleitungen 70, 76 mit den Kammern 80, 86 des Hautbremszylinders 10 verbunden sind. Das Bremssystem der 2 ist zweikreisig aufgebaut, was sich darin manifestiert, dass es in den druckbeaufschlagbaren Abschnitten des Bremssystem keine hydraulische Verbindung zwischen den beiden Bremskreisen 442, 446 gibt, wobei dem Bremskreis 442 die Radbremsen 30, 34 und dem Bremskreis 446 die Radbremsen 36, 38 zugeordnet sind.
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Innerhalb der Hydraulikeinheit sind den hydraulisch betätigbaren Radbremsen 30, 34, 36, 38 je ein Differenzdruckventil 40, 44, 46, 48 und ein Druckabbauventil 50, 54, 56, 58, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremsen 30, 34, 36, 38 angeschlossen sind, zugeordnet. Die Eingangsanschlüsse der Differenzdruckventile 40, 44, 46, 48 werden mittels Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 mit Drücken versorgt, die entweder über Hydraulikleitungen 70, 76 vom Hauptbremszylinder 10 geliefert werden oder über die internen Pumpen 480, 482 erzeugt werden. Hierfür münden die Ausgangsseiten der Pumpen 480, 482 über Pulsationsdämpfungselemente 416, 418 in die Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72. Den Differenzdruckventilen 40, 44, 46, 48 ist jeweils ein zu den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 hin öffnendes Rückschlagventil 60, 64, 66, 68 parallel geschaltet. Das von den Druckabbauventilen 50, 54, 56, 58, im Rahmen von ABS- oder ESC-Regelungsvorgängen abgelassene Druckmittel wird in Niederdruckspeichern 470, 472 gesammelt.
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Die Pumpensaugseiten sind über Pumpenzufuhrventile 496, 502 mit den Hydraulikleitungen 70, 76 verbindbar. Außerdem fördern zu diesem Zweck federbeaufschlagte Kolben in den Niederdruckspeichern das gegebenenfalls in den Niederdruckspeichern angesammelte Druckmittel über Rückschlagventile 486, 488 zur Pumpensaugseite. Von den Pumpen im Überschuss gefördertes Druckmittel, d. h. Druckmittel das nicht zum Druckaufbau in den Radbremsen benötigt wird strömt von den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 über Staudruckventile 460, 464 zu den Hydraulikleitungen 70, 76. Dabei stellt die ECU den Druck in den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 kreisweise entsprechend dem momentanen Bedarf über die Bestromung der Staudruckventile ein.
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Während Normalbremsungen, d. h. wenn keine radindividuell unterschiedliche Drücke benötigt werden bleibt das ESC-Modul hydraulisch inaktiv. Eine Ausnahme von dieser Regel gilt für eine Betriebssituation des Bremssystems, in das Bremskraftverstärkermodul die benötigten Kreisbremsdrücke aufgrund des Vorliegens eines Fehlers nicht liefern kann. In dieser Situation können über die Pumpen des ESC-Moduls alle Radbremsen 30, 34, 36, 38 auch mit gleichen Drücken beaufschlagt werden. Weil das ESC-Modul demnach nur in Ausnahmefällen aktiv wird, das Bremskraftverstärkermodul dagegen bei jeder Normalbremsung ist es für das Bremskraftverstärkermodul wichtiger als für das ESC-Modul, dass es für einen leisen und komfortablen Betrieb ausgelegt wird. Weiterhin ist es sinnvoll, das ESC-Modul räumlich und schwingungstechnisch getrennt vom Bremskraftverstärkermodul anzuordnen. Dass beide Module über lediglich zwei Hydraulikleitungen 70, 76, miteinander verbunden sind kommt dem entgegen.
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Ein bevorzugt redundant ausgebildeter Drucksensor 490 misst den Druck in einer der Hydraulikleitungen 70, 76, in der in 2 dargestellten Ausführung in der Leitung 76.
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Das Bremssystem der 2 weist eine dem ESC-Modul zugeordnete Steuer- und Regeleinheit 520 auf, welche insbesondere bei Regelvorgängen bedarfsweise die Ventile 50, 54, 56, 58, 40, 44, 46, 48 und die Pumpen 480, 482 ansteuert. Die dem Bremskraftverstärkungsmodul zugeordnete Steuer- und Regeleinheit 436 steuert die Aktuatoren 190, 196 und das Systemdruckventil 320 an.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist das Bremssystem zwei Steuer- und Regeleinheiten 528, 526 auf, wobei die Steuer- und Regeleinheit 528 den Aktuator 190 ansteuert und die Steuer- und Regeleinheit 526 den Aktuator 196 ansteuert. Fällt eine der beiden Steuer- und Regeleinheiten 528, 526 aus, kann die andere, noch funktionierende Steuer- und Regeleinheit 528, 526 den anderen Aktuator 190, 196 ansteuern, so dass noch aktiv Druck aufgebaut werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013204778 A1 [0007]
