DE102017006636A1

DE102017006636A1 - Hydraulik-Aktuator, Fahrzeugachs-Anordnung mit einem Hydraulik-Aktuator sowie elektronisch steuerbares hydraulisches Bremssystem

Info

Publication number: DE102017006636A1
Application number: DE102017006636.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dieckmann
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2019-01-17
Also published as: US20190016322A1; US10899331B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulik-Aktuator (12a, 12b) zum Bereitstellen eines hydraulischen Bremsdruckes (pBa, pBb) an Betriebsbremsen (5a, 5b) eines Fahrzeuges (2), mindestens aufweisend,
einen Aktuator-Zylinder mit einem Kolben, wobei in Abhängigkeit einer Stellung des Kolbens ein in einem Arbeitsraum des Aktuator-Zylinders vorherrschender hydraulischer Arbeitsdruck eines Bremsfluids einstellbar ist, wobei in Abhängigkeit des hydraulischen Arbeitsdruckes der hydraulische Bremsdruck (pBa, pBb) bereitgestellt werden kann, und einen elektrisch ansteuerbaren Motor, wobei eine vom Motor verursachte Drehbewegung über eine Übersetzungsmechanik in eine Translationsbewegung des Kolbens umgesetzt werden kann, so dass in Abhängigkeit einer elektrischen Ansteuerung des Motors ein hydraulischer Bremsdruck (pBa, pBb) bereitgestellt werden kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Translationsbewegung des Kolbens lediglich aufgrund einer elektrischen Ansteuerung des Motors bewirkt werden kann, und
der Hydraulik-Aktuator (12a, 12b) an einer Fahrzeugachse (3a, 3b) des Fahrzeuges (2), der die mit hydraulischem Bremsdruck (pBa, pBb) zu versorgenden Betriebsbremsen (5a, 5b) zugeordnet sind, angeordnet und betrieben werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulik-Aktuator, eine Fahrzeugachs-Anordnung mit einem derartigen Hydraulik-Aktuator sowie ein elektronisch steuerbares hydraulisches Bremssystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug.
Herkömmliche Bremssysteme in Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, können einen Druckluft führenden pneumatischen oder einen ein Bremsfluid führenden hydraulischen Bremskreis pro Fahrzeugachse aufweisen, über den eine von einer Betätigungsvorrichtung, beispielsweise einem Bremspedal mit einem Bremswertgeber, erfasste Bremsvorgabe direkt umgesetzt werden kann, indem in dem jeweiligen Bremskreis ein der Bremsvorgabe entsprechender pneumatischer bzw. hydraulischer Bremsdruck erzeugt und an Betriebsbremsen des Bremssystems ausgesteuert wird.
In einem pneumatisch betriebenen Bremssystem kann zudem auch eine elektropneumatische Ansteuerung der Betriebsbremsen vorgesehen sein, indem die Bremsvorgabe vom Bremswertgeber zunächst elektrisch erfasst und nachfolgend ein entsprechender Bremsdruck elektrisch gesteuert eingestellt wird. Dies erfolgt beispielsweise über einen an den jeweiligen Fahrzeugachsen angeordneten Druckmodulator bzw. Achsmodulator, der insbesondere elektrisch angesteuert werden kann, um einen bestimmten pneumatischen Bremsdruck mit Druckluft aus einem Druckmittelvorrat zu erzeugen. Auf den rein pneumatischen Kanal, der ebenfalls über den Achsmodulator verläuft, wird bei einer derartigen Ausführung lediglich bei einem Ausfall der elektronischen Ansteuerung zurückgegriffen.
In derartigen (elektro-)pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Bremssystemen werden entsprechende die Druckluft führende Bremsleitungen durch das Fahrzeug verlegt, wobei von der Betätigungsvorrichtung, d.h. von einem zentralen Punkt, ausgehend zunächst ein Steuerdruck erzeugt wird, der je nach Ausführung des Bremssystems dann an der jeweiligen Fahrzeugachse in den Bremsdruck überführt wird, der an Bremszylinder der Betriebsbremsen ausgesteuert wird, um die gewollte Bremswirkung des Fahrzeuges, d.h. eine Fahrzeug-Soll-Verzögerung, zu erreichen.
Nachteilig bei diesen Bremssystemen ist also, dass zumindest für die rein pneumatische oder hydraulische Ansteuerung die die Druckluft bzw. das Bremsfluid führenden Bremsleitungen von einem zentralen Punkt durch das gesamte Fahrzeug verlaufen, um den Betriebsbremsen an den einzelnen Fahrzeugachsen einen Bremsdruck zuzuführen. Weiterhin sind zentrale Druckmittelvorräte vorgesehen, die das entsprechende Druckmittel an die Fahrzeugachsen bereitstellen. Somit ist das jeweilige Druckmittel über eine Vielzahl an Bremsleitungen zu übertragen, was aufwändig und auch fehleranfällig ist.
Um dies zu vermeiden sind auch rein elektrisch betriebene Bremssysteme angedacht, die ohne Druckluft bzw. ohne ein Bremsfluid auskommen und in denen eine brake-by-wire Ansteuerung zum Tragen kommt, bei der die Betriebsbremsen elektromechanisch beispielsweise über einen an den Betriebsbremsen angeordneten Motor, der in Abhängigkeit eines Steuersignals über eine Motor-Steuereinheit gesteuert wird, betätigt werden.
Nachteilig bei diesen rein elektrisch betätigten Bremssystemen ist, dass an jedem Rad des Fahrzeuges ein elektrisch gesteuerter mechanischer Aktuator vorzusehen ist, der aufgrund der radnahen Anordnung robust auszulegen ist, da am Rad im Fahrbetrieb hohe mechanische Belastungen sowie Wärmeentwicklungen auftreten können. Dies ist jedoch sehr kostenintensiv.
Im Zusammenhang mit pneumatischen und hydraulischen Bremssystemen ist weiterhin ein Bremskraftverstärker bekannt, der für ein hydraulisches Bremssystem beispielhaft in DE 10 2014 221 901 A1 oder DE 10 2014 205 645 A1 gezeigt ist. Demnach ist als zentrale Betätigungsvorrichtung ein Bremspedal vorgesehen, über das eine manuelle Bremsvorgabe vom Fahrer erfolgen kann. In Abhängigkeit der Bremsvorgabe wird durch mechanisches Verstellen eines Kolbens in einem Zylinder ein hydraulischer Bremsdruck erzeugt, der über Bremsleitungen den hydraulisch betätigbaren Betriebsbremsen zugeführt wird. Über zusätzliche Hydraulikeinheiten, die eine Einlassventil-Auslassventil-Kombination mit einer Rückförderpumpe und einem Zwischenspeicher aufweisen, kann im Bedarfsfall ein elektrisch gesteuertes Druckhalten oder ein Druckreduzieren durch gepumptes Ableiten der Hydraulikflüssigkeit in den Zwischenspeicher erreicht werden. Dadurch kann ergänzend oder zusätzlich zur manuellen Bremsvorgabe auch eine automatisierte Bremsvorgabe elektrisch gesteuert beispielsweise im Rahmen einer ESP-Funktionalität und/oder einer ABS-Funktionalität im Fahrzeug umgesetzt werden.
Über die Betätigungsvorrichtung, die mit einem Bremskraftverstärker zusammenwirkt, kann ein hydraulischer Bremsdruck wie folgt bereitgestellt werden: Bei einer Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer wird eine mit dem Bremspedal zusammenwirkende Eingangsstange gegen eine Ausgangsstange gedrückt, deren Bewegung direkt auf den längsverstellbaren Kolben im Zylinder übertragen wird. Gegen die Ausgangsstange wirkt hierbei eine Rückstellkraft einer Feder sowie eine Druckkraft, die durch einen Arbeitsdruck im Zylinder erzeugt wird. Beide Kräfte stehen einer Fahrerbremskraft entgegen, die der Fahrer bei seiner manuellen Betätigung auf das Bremspedal ausübt.
Bei einer Betätigung des Bremspedals wird über die Stangen und den Kolben eine Volumenänderung in einem Arbeitsraum des Zylinders bewirkt, wodurch sich der Arbeitsdruck im Zylinder verändert. In Abhängigkeit des Arbeitsdrucks wird über Bremsleitungen und die zusätzlichen Hydraulikeinheiten der hydraulische Bremsdruck an die jeweilige Betriebsbremse ausgesteuert. Zusätzlich zu einer Verstellung der Ausgangsstange bzw. des Kolbens über die Eingangsstange kann diese auch über einen Verstärkerkörper des Bremskraftverstärkers verstellt werden, so dass die Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer unterstützt bzw. erleichtert wird, da die vom Verstärkerkörper mit einer Verstärkerkraft bewirkte Verstellung in dieselbe Richtung wirkt wie die Fahrerbremskraft, die dadurch angepasst werden kann, um insbesondere ein bestimmtes Bremsfeeling einzustellen. Der Verstärkerkörper kann hierbei über einen Motor in Abhängigkeit der elektronisch erfassten Stellung des Bremspedals verstellt werden.
Ausgehend davon ist die Aufgabe der Erfindung, einen Hydraulik-Aktuator bereitzustellen, mithilfe dessen in einfacher und zuverlässiger Weise eine hydraulische Betätigung von Betriebsbremsen ermöglicht wird. Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeugachs-Anordnung mit einem derartigen Hydraulik-Aktuator bereitzustellen sowie ein elektronisch steuerbares hydraulisches Bremssystem, mit denen in einfacher und zuverlässiger Weise eine hydraulische Betätigung von Betriebsbremsen in einem Fahrzeug ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Hydraulik-Aktuator nach Anspruch 1, eine Fahrzeugachs-Anordnung nach Anspruch 6 sowie ein elektrisch steuerbares hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 7 erreicht.
Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, einen rein elektrisch ansteuerbaren Hydraulik-Aktuator, der über eine Übersetzungsmechanik eine Drehbewegung eines Motors in eine Translationsbewegung eines Kolbens in einem Aktuator-Zylinder bewirkt, um dadurch einen hydraulischen Arbeitsdruck in einem Arbeitsraum des Aktuator-Zylinders einzustellen, in Abhängigkeit dessen wiederum ein hydraulischer Bremsdruck an Betriebsbremsen an einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges ausgesteuert werden kann, derartig auszubilden, dass dieser direkt an der Fahrzeugachse angeordnet werden kann, an der auch die Betriebsbremsen angeordnet sind, denen der hydraulische Bremsdruck zugeführt werden soll.
Dadurch wird erfindungsgemäß bereits erkannt, dass mit einem derartigen Hydraulik-Aktuator ein Bremsfluid führende hydraulische Bremsleitungen im Fahrzeug reduziert werden können, da im Gegensatz zu einem herkömmlichen hydraulischen Bremssystem keine Bremsleitungen bzw. Steuerleitungen von einem zentralen Punkt, beispielsweise von einer Betätigungsvorrichtung ausgehend, zu den Fahrzeugachsen zu verlegen sind.
Dadurch können zum einen Kosten gespart werden zum anderen kann aber auch die Zuverlässigkeit erhöht werden, da Undichtigkeiten der hydraulischen Bremsleitungen an kritischen Punkten im Fahrzeug, die im Fahrbetrieb einer ständigen Bewegung und somit hohen Belastungen ausgesetzt sind, vermieden werden können. Denn für den Betrieb des erfindungsgemäßen Hydraulik-Aktuators in einem Bremssystem sind lediglich Bremsleitungen direkt an der jeweiligen Fahrzeugachse, d.h. zwischen dem Hydraulik-Aktuator und der jeweiligen Betriebsbremse, der vom Hydraulik-Aktuator ein hydraulischer Bremsdruck zugeführt werden soll, nötig, wodurch hohe Belastungen auf die hydraulischen Bremsleitungen minimiert sind.
Der Hydraulik-Aktuator ist derartig ausgeführt, dass in Abhängigkeit einer elektrischen Ansteuerung über ein Steuersignal ein Motor des Hydraulik-Aktuators angesteuert wird, wobei eine vom Motor verursachte Drehbewegung über eine Übersetzungsmechanik in eine Translationsbewegung eines Kolbens parallel zu einer Längsrichtung umgesetzt werden kann. Der Kolben ist hierbei längsverschieblich in einem Aktuator-Zylinder angeordnet, wobei in Abhängigkeit einer Stellung des Kolbens ein in einem Arbeitsraum des Aktuator-Zylinders vorherrschender hydraulischer Arbeitsdruck einstellbar ist, wobei der hydraulische Arbeitsdruck über einen Aktuator-Ausgangsanschluss am Aktuator-Zylinder ausgesteuert werden kann, um einen hydraulischen Bremsdruck in Abhängigkeit des hydraulischen Arbeitsdruckes bereitzustellen. Das Bremsfluid im Aktuator-Zylinder wird hierbei aus einem dem Hydraulik-Aktuator zugeordneten Hydraulikreservoir bereitgestellt, das vorzugsweise ebenfalls direkt am Hydraulik-Aktuator angeordnet ist, so dass die hydraulischen Leitungen zur Übertragung kurz gehalten werden können. Somit kann durch ein Betreiben des Hydraulik-Aktuators in Abhängigkeit einer elektrischen Ansteuerung des Motors in einfacher Weise direkt an der Fahrzeugachse ein hydraulischer Bremsdruck eingestellt und ausgesteuert werden.
Erfindungsgemäß wird somit erkannt, dass mit einer derartigen Anordnung an der Fahrzeugachse zum einen die Anzahl bzw. der Umfang an hydraulischen Bremsleitungen reduziert werden kann, an der Fahrzeugachse aber weiterhin ein Aktuator vorhanden ist, über den in einfacher und zuverlässiger Weise ein hydraulischer Bremsdruck bereitgestellt werden kann, so dass auch weiterhin auf die Vorteile einer bekannten hydraulischen Betätigung der Betriebsbremsen zurückgegriffen werden kann.
Um einen einfachen Aufbau des Hydraulik-Aktuators an der Fahrzeugachse sowie eine einfache Übertragbarkeit einer Bremsvorgabe an den Hydraulik-Aktuator zu gewährleisten, ist lediglich ein elektrisches Interface für eine elektrische Ansteuerung des Hydraulik-Aktuators vorgesehen, um den letztlich ausgesteuerten hydraulischen Bremsdruck einzustellen. D.h. eine ggf. redundant-hydraulische oder auch eine mechanische Ansteuerung des Hydraulik-Aktuators ist nicht vorgesehen, um einen möglichst kompakten Hydraulik-Aktuator bereitzustellen, der wenig Bauraum einnimmt sowie ein geringes Gewicht aufweist.
Gegenüber einem rein elektrischen Bremssystem mit einer brake-by-wire Ansteuerung wird der Vorteil erreicht, dass die Motorik sowie die elektrische Ansteuerung zum Betreiben des Hydraulik-Aktuators nicht derartig robust auszulegen ist, dass im Fahrbetrieb hohe mechanische Belastungen sowie Wärmeentwicklungen auszugleichen sind, da der Hydraulik-Aktuator nicht gezwungenermaßen radnah anzuordnen ist. Vielmehr findet eine hydraulische Übertragung über die Bremsleitungen an die radnahen Betriebsbremsen statt. Mechanische Belastungen in Radnähe können somit durch die Fahrzeugachse abgefangen werden und wirken demnach nicht direkt auf den Hydraulik-Aktuator, so dass bei der mechanischen und thermischen Auslegung entsprechend Kosten gespart werden können, um dennoch einen zuverlässigen Betrieb bei hoher Langlebigkeit zu gewährleisten.
Die elektrische Ansteuerung des Motors im Hydraulik-Aktuator erfolgt vorzugsweise über ein an den Hydraulik-Aktuator über einen Aktuator-Steueranschluss elektrisch übermitteltes Steuersignal, wobei das Steuersignal in Abhängigkeit einer Bremsvorgabe achsweise und/oder radweise erzeugt werden kann.
Dazu kann der Hydraulik-Aktuator mehreren - vorzugsweise beiden - Betriebsbremsen der jeweiligen Fahrzeugachse zugeordnet werden, so dass vorteilhafterweise ein achsindividuelles Bereitstellen eines hydraulischen Bremsdruckes erfolgen kann. D. h. es kann ein Steuersignal vorgegeben werden, in Abhängigkeit dessen von dem Hydraulik-Aktuator ein hydraulischer Bremsdruck bereitgestellt werden kann, der an vorzugsweise zwei Betriebsbremsen der Fahrzeugachse - links und rechts, an der auch der Hydraulik-Aktuator angeordnet ist, ausgesteuert werden kann.
Somit ist für beide Betriebsbremsen lediglich ein Hydraulik-Aktuator nötig, so dass Kosten gespart werden können, da insbesondere lediglich ein Motor nötig ist. Um je nach Anwendung auch eine radindividuelle Bereitstellung eines hydraulischen Bremsdruckes zu ermöglichen, ist alternativ vorgesehen, jeder Betriebsbremse der Räder der jeweiligen Fahrzeugachse einen Hydraulik-Aktuator zuzuordnen. D.h. in dem Fall sind an einer Fahrzeugachse mit zwei Betriebsbremsen zwei Hydraulik-Aktuatoren angeordnet, die jeweils einen hydraulischen Bremsdruck aussteuern, der jeweils an die dieser Fahrzeugachse zugeordneten Betriebsbremsen ausgesteuert werden kann.
Somit kann erfindungsgemäß eine Fahrzeugachs-Anordnung, beispielsweise als zusammengebaute Einheit, bereitgestellt werden, die Betriebsbremsen, mindestens einen Hydraulik-Aktuator - wie oben beschrieben - sowie die Betriebsbremsen mit dem mindestens einen Hydraulik-Aktuator verbindende hydraulische Bremsleitungen zum Übertragen des von dem jeweiligen Hydraulik-Aktuator bereitgestellten hydraulischen Bremsdruckes an die Betriebsbremsen aufweist.
Dadurch kann vorteilhafterweise eine kompakte Baueinheit ausgebildet werden, die die benötigten Elemente zur hydraulischen Betätigung der Betriebsbremsen aufweist, so dass nach der Montage der Fahrzeugachs-Anordnung am Fahrzeug lediglich eine elektrische Aktuator-Leitung mit dem Aktuator-Steueranschluss des mindestens einen Hydraulik-Aktuators zu verbinden ist, um eine elektrische Ansteuerung vom Fahrzeug aus zu gewährleisten. Eine weitere Verlegung hydraulischer Leitungen kann somit entfallen.
Ein zugrundeliegendes elektronisch steuerbares hydraulisches Bremssystem ist erfindungsgemäß derartig aufgebaut, dass an mindestens einer der Fahrzeugachsen des Fahrzeuges, an der hydraulisch betätigbare Betriebsbremsen vorhanden sind, mindestens ein erfindungsgemäßer Hydraulik-Aktuator angeordnet ist. Weiterhin ist ein Zentralmodul im Bremssystem vorgesehen, wobei das Zentralmodul ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer Bremsvorgabe das Steuersignal zu erzeugen und über die Aktuator-Leitung an den mindestens einen an der Fahrzeugachse angeordneten Hydraulik-Aktuator auszugeben, so dass von dem Hydraulik-Aktuator wie oben beschrieben in Abhängigkeit des Steuersignals ein hydraulischer Bremsdruck bereitgestellt werden kann, der über mindestens eine hydraulische Bremsleitung an mindestens eine Betriebsbremse an der Fahrzeugachse übertragen werden kann.
Demnach kann mit dem erfindungsgemäßen Hydraulik-Aktuator, der direkt an der jeweiligen Fahrzeugachse angeordnet ist, in einfacher und zuverlässiger Weise ein elektronisch steuerbares Bremssystem ausgebildet werden, über das die Bremsvorgabe elektrisch eingelesen und erst auf der Fahrzeugachse hydraulisch umgesetzt werden kann, um anschließend eine hydraulische Betätigung der Betriebsbremse(n) dieser Fahrzeugachse zu erreichen. Dabei können aufgrund der o.g. Vorteile Kosten gespart und zudem ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet werden.
Die Bremsvorgabe kann hierbei vorteilhafterweise eine manuelle Bremsvorgabe sein, die über eine Betätigungsvorrichtung des Bremssystems, beispielsweise einem Bremspedal, von einem Fahrer manuell vorgegeben werden kann. Ergänzend oder alternativ kann auch eine automatisierte Bremsanforderung vorliegen, die von einer Assistenz-Steuereinrichtung eines mit dem Bremssystem zusammenwirkenden Assistenzsystems automatisiert vorgegeben werden kann. Somit kann mit einem derartigen Bremssystem sowohl ein manueller Fahrbetrieb als auch ein automatisierter Fahrbetrieb gewährleistet werden, wobei beide Bremsvorgabe über den Hydraulik-Aktuator umgesetzt werden.
Zum elektronischen Erfassen der manuellen Bremsvorgabe kann die Betätigungsvorrichtung eine Sensorik, beispielsweise einen Wegsensor und/oder einen Kraftsensor, aufweisen, die in Abhängigkeit der Betätigung durch den Fahrer ein Fahrerbremswunschsignal ausgibt und an das Zentralmodul aussteuert, das in Abhängigkeit davon das Steuersignal erzeugt.
Das Zentralmodul dient somit als zentrale Ansteuerlogik, die ergänzend auch weitere Regelaufgaben, beispielsweise eine Stabilitätsregelung (ESP) oder eine Schlupfregelung (ABS, ASR), durch Eingriff in die Betriebsbremsen über das Steuersignal und/oder über zusätzliche ABS-Hydraulikeinheiten in den hydraulischen Bremsleitungen zwischen dem Hydraulik-Aktuator und den Betriebsbremsen vornehmen kann, wobei die ABS-Hydraulikeinheit ausgebildet ist, den hydraulischen Bremsdruck insbesondere in Abhängigkeit eines Radschlupfes anzupassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Bremssystem mit achsweise zugeordneten Hydraulik-Aktuatoren;
2 ein Hydraulik-Aktuator gemäß 1 in einer Detailansicht; und
3 eine Fahrzeugachs-Anordnung mit radweise zugeordneten Hydraulik-Aktuatoren.

1 zeigt ein elektronisch steuerbares hydraulisches Bremssystem 1 eines Fahrzeuges 2, insbesondere Nutzfahrzeuges, mit zwei Fahrzeugachsen 3a, 3b an denen jeweils zwei Räder 4a, 4b angeordnet sind, wobei jedem Rad 4a, 4b eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse 5a, 5b zugeordnet ist. Wird demnach ein hydraulischer Bremsdruck pBa, pBb über hydraulische Bremsleitungen 6a, 6b an die jeweiligen Betriebsbremsen 5a, 5b ausgesteuert, so kann über das jeweilige Rad 4a, 4b eine vom Bremsdruck pBa, pBb abhängige Fahrzeug-Ist-Verzögerung zlst des Fahrzeuges 2 eingestellt werden.
Die elektrohydraulische Ansteuerung des Bremssystems 1 wird hierbei dadurch ausgebildet, dass in dem Bremssystem 1 eine Bremsvorgabe BV, beispielsweise in Form einer Fahrzeug-Soll-Verzögerung zSoll, zunächst rein elektrisch übertragen und anschließend an der jeweiligen Fahrzeugachse 3a, 3b hydraulisch über eine Hydraulikflüssigkeit bzw. ein Bremsfluid ausgesteuert wird. Die Bremsvorgabe BV kann hierbei eine manuelle Bremsvorgabe BVm sein, die vom Fahrer manuell über eine Betätigungsvorrichtung 7, beispielsweise eine Bremspedaleinheit, vorgegeben wird, und/oder eine automatisierte Bremsvorgabe BVa, die von einer Assistenz-Steuereinrichtung 8 eines Assistenzsystems im Fahrzeug 2 automatisiert vorgegeben wird.
Die Betätigungsvorrichtung 7 weist dazu eine Sensorik 7a, beispielsweise einen Wegsensor oder einen Kraftsensor auf, die die manuelle Betätigung durch den Fahrer erfasst und in ein Fahrerbremssignal S1 umwandelt, das beispielsweise eine die manuelle Bremsvorgabe BVm charakterisierende Fahrzeug-Soll-Verzögerung zSoll enthält.
Das Assistenzsystem kann beispielsweise ein Abstandsregelsystem, ein Notbremsassistent, eine Umkippverhinderung oder ein beliebiges anderes Assistenzsystem sein, das ausgebildet ist, anhand von Umgebungsinformationen und/oder der aktuellen Fahrsituation des Fahrzeuges 2 eine automatisierte Bremsung einzuleiten. Die Assistenz-Steuereinrichtung 8 gibt dazu entsprechend einer gewissen Auswertelogik des entsprechenden Assistenzsystems ein Assistenzbremssignal S2 aus, das eine die automatisierte Bremsvorgabe BVa charakterisierende Fahrzeug-Soll-Verzögerung zSoll enthält.
Das Fahrerbremssignal S1 und/oder das Assistenzbremssignal S2 werden von der Betätigungsvorrichtung 7 bzw. von der Assistenz-Steuereinrichtung 8 kommend an ein Zentralmodul 10 des elektrohydraulischen Bremssystems 1 übertragen und darin weiterverarbeitet. Das Zentralmodul 10 dient hierbei als zentrale Steuerelektronik des elektronisch steuerbaren hydraulischen Bremssystems 1 und kann auch weitere Funktionen wie beispielsweise eine Stabilitätsregelung (ESP) und/oder eine Bremsschlupfregelung (ABS) und/oder eine Antriebsschlupfregelung (ASR) übernehmen. Das Zentralmodul 10 gibt nach der Verarbeitung der Bremssignale S1, S2 in Abhängigkeit der jeweils elektrisch vorgegebenen Bremsvorgabe BVm, BVa bzw. der angeforderten Fahrzeug-Soll-Verzögerung zSoll achsweise ein Steuersignal Sa, Sb jeweils über eine Aktuator-Leitung 11a, 11b an Hydraulik-Aktuatoren 12a, 12b an der jeweiligen Fahrzeugachse 3a, 3b aus.
Beispielhaft ist ein derartiger Hydraulik-Aktuator 12a, 12b in 2 dargestellt. Dieser weist einen Aktuator-Zylinder 13 auf, in dessen Arbeitsraum 14 ein hydraulischer Arbeitsdruck pl vorherrscht, der durch die Stellung eines Kolbens 15 stufenlos eingestellt werden kann. Über einen Aktuator-Versorgungsanschluss 16 kann Hydraulikflüssigkeit bzw. das Bremsfluid aus einem dem jeweiligen Hydraulik-Aktuator 12a, 12b zugeordneten Hydraulikreservoir 17 bereitgestellt werden. Über einen Aktuator-Ausgangsanschluss 18 kann der hydraulische Arbeitsdruck pl als hydraulischer Bremsdruck pBa, pBb über die Bremsleitungen 6a, 6b an die jeweilige Betriebsbremse 5a, 5b ausgesteuert werden.
Der hydraulische Arbeitsdruck pl wird über eine Kolbenstange 19 eingestellt, die den Kolben 15 stufenlos verstellen kann, so dass sich das Arbeitsvolumen V des Arbeitsraums 14, das durch den Kolben 15 definiert wird, für eine Druckeinstellung entsprechend verkleinert oder vergrößert. Die Kolbenstange 19 steht mit einem Aktuator-Körper 20 in Wirkverbindung, der in einem Aktuator-Lager 21 längsverschieblich gelagert ist und dadurch parallel zu einer Längsrichtung x, in der auch der Kolben 15 im Aktuator-Zylinder 13 verstellt wird, verstellt werden kann.
Die Längsverstellung erfolgt hierbei über einen Motor 22, der in diesem Ausführungsbeispiel ein Schneckenrad 23 antreibt, das wiederum mit einer Verzahnung 24 an dem Aktuator-Körper 20 kämmt, so dass eine Drehbewegung w des Motors 22 in eine Translationsbewegung des Aktuator-Körpers 20 entlang der Längsrichtung x umgewandelt wird. Diese Translationsbewegung wird über die Kolbenstange 19 auf den Kolben 15 übertragen, so dass über den Motor 22 der letztlich ausgesteuerte hydraulische Bremsdruck pBa, pBb an der entsprechenden Fahrzeugachse 3a, 3b eingestellt werden kann. Es kann aber auch eine beliebige andere Übersetzungsmechanik zur Übersetzung der Drehbewegung des Motors 22 in eine Translationsbewegung der Kolbenstange 19 bzw. des Kolbens 15 vorgesehen sein.
Der Motor 22 wird in Abhängigkeit des jeweiligen Steuersignals Sa, Sb angesteuert, das über einen Aktuator-Steueranschluss 25 eingelesen wird, so dass mit dem Hydraulik-Aktuator 12a, 12b eine Umsetzung der elektrischen Bremsvorgabe BV, BVa, BVm in einen hydraulischen Bremsdruck pBa, pBb erfolgen kann. Der Motor 22 weist hierbei zur Verarbeitung der Steuersignale Sa, Sb eine Motor-Steuereinheit 22a auf. Da der Hydraulik-Aktuator 12a, 12b an der jeweiligen Fahrzeugachse 3a, 3b angeordnet ist, sind die Hydraulikflüssigkeit führenden Bremsleitungen 6a, 6b lediglich direkt an der Fahrzeugachse 3a, 3b zu den Betriebsbremsen 5a, 5b zu verlegen. Von einem zentralen Punkt des Fahrzeuges 2 aus, d.h. vom Zentralmodul 10 in 1, sind dann lediglich die elektrischen Aktuator-Leitungen 11a, 11b zu den Aktuator-Steueranschlüssen 25 der Hydraulik-Aktuatoren 12a, 12b zu führen, um das Steuersignal Sa, Sb darauf übertragen zu können. Ggf. kann auch eine redundante Übertragung der Steuersignale Sa, Sb über zusätzliche Leitungen vorgesehen sein.
Der Hydraulik-Aktuator 12a, 12b, die entsprechende Fahrzeugachse 3a, 3b, die Bremsleitungen 6a, 6b sowie die Betriebsbremsen 5a, 5b der jeweiligen Fahrzeugachse 3a, 3b bilden hierbei eine Fahrzeugachs-Anordnung 40 aus, die derartig montiert ausgeliefert werden kann, so dass nach deren Einbau am Fahrzeug 2 zum elektrischen Ansteuern lediglich die Aktuator-Leitungen 11a, 11b über ein entsprechendes Interface, beispielsweise eine standardisierte Steckverbindung, mit dem Hydraulik-Aktuator 12a, 12b über den Aktuator-Steueranschluss 25 zu verbinden ist.
Weiterhin kann jedem der Räder 4a, 4b des Fahrzeuges 2 zusätzlich eine ABS-Hydraulikeinheit 9a, 9b zugeordnet sein, über die der von den Hydraulik-Aktuatoren 12a, 12b vorgegebene hydraulische Bremsdruck pBa, pBb beispielsweise im Rahmen einer Bremsschlupf-Regelung begrenzt oder reduziert werden kann. Die ABS-Hydraulikeinheit 9a, 9b weist dazu insbesondere eine Einlassventil-Auslassventil-Kombination mit einer Rückförderpumpe und einem Zwischenspeicher auf, über die im Bedarfsfall in bekannter Weise ein Druckhalten oder ein Druckreduzieren durch gepumptes Ableiten der Hydraulikflüssigkeit in den Zwischenspeicher erreicht werden kann. Die ABS-Hydraulikeinheit 9a, 9b wird hierbei gemäß der gezeigten Ausführungsform vom Zentralmodul 10 elektrisch gesteuert, wobei dem Zentralmodul 10 dabei in bekannter Weise das über Raddrehzahlsensoren 30 ermittelte Raddrehverhalten der einzelnen Räder 4a, 4b zugeführt wird, so dass das Zentralmodul 10 auf einen Bremsschlupffall schließen und entsprechend durch eine Ansteuerung der ABS-Hydraulikeinheit 9a, 9b eingreifen kann. Auch ein Antriebsschlupffall kann dadurch erkannt und entsprechend durch den Aufbau des Bremsdruckes pBa, pBb an den entsprechenden Rädern 4a, 4b reagiert werden. Auf diese Weise können aber auch andere Stabilitätsregelfunktionen vom Zentralmodul 10 über die ABS-Hydraulikeinheiten 9a, 9b übernommen werden.
Wie in 3 beispielhaft für die Vorderachse 3a gezeigt, können in der Fahrzeugachs-Anordnung 40 auch jedem der Räder 4a Hydraulik-Aktuatoren 12a.1, 12a.2 zugeordnet sein, um eine radindividuelle Vorgabe eines hydraulischen Bremsdruckes pBa.1, pBa.2 zu ermöglichen. Werden die Hydraulik-Aktuatoren 12a.1, 12a.2 in dem Fall radnah angeordnet, kann zudem die Länge der Bremsleitungen 6a.1, 6a.2 weiter reduziert werden, wobei dann darauf zu achten ist, dass mechanische Belastungen und Belastungen aufgrund von in Radnähe verursachter Wärmeentwicklung auf den Hydraulik-Aktuator 12a.1, 12a.2 vermieden werden.
Bezugszeichenliste

1: Bremssystem
2: Fahrzeug
3a, 3b: Fahrzeugachsen
4a, 4b: Räder
5a, 5b: Betriebsbremsen
6a, 6a.1, 6a.2, 6b: Bremsleitungen
7: Betätigungsvorrichtung
7a: Sensorik
8: Assistenz-Steuereinrichtung
9a, 9b: ABS-Hydraulikeinheit
10: Zentralmodul
11a, 11b: Aktuator-Leitung
12a, 12a.1, 12a.2, 12b: Hydraulik-Aktuator
13: Aktuator-Zylinder
14: Arbeitsraum
15: Kolben
16: Aktuator-Versorgungsanschluss
17: Hydraulikreservoir
18: Aktuator-Ausgangsanschluss
19: Kolbenstange
20: Aktuator-Körper
21: Aktuator-Lager
22: Motor
22a: Motor-Steuereinheit
23: Schneckenrad
24: Verzahnung
25: Aktuator-Steueranschluss
30: Raddrehzahlsensoren
40: Fahrzeugachs-Anordnung
BV: Bremsvorgabe
BVa: automatisierte Bremsvorgabe
BVm: manuelle Bremsvorgabe
pBa, pBa.1, pBa.2, pBb: hydraulischer Bremsdruck
pl: Arbeitsdruck
S1: Fahrerbremssignal
S2: Assistenzbremssignal
Sa, Sb: Steuersignal
V: Arbeitsvolumen
w: Drehbewegung
x: Längsrichtung
zlst: Fahrzeug-Ist-Verzögerung
zSoll: Fahrzeug-Soll-Verzögerung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014221901 A1 [0008]
DE 102014205645 A1 [0008]

Claims

Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) zum Bereitstellen eines hydraulischen Bremsdruckes (pBa, pBb; pBa.1, pBa.2) an Betriebsbremsen (5a, 5b) eines Fahrzeuges (2), insbesondere Nutzfahrzeuges (2), mindestens aufweisend, einen Aktuator-Zylinder (13) mit einem Kolben (15), wobei in Abhängigkeit einer Stellung des Kolbens (15) ein in einem Arbeitsraum (14) des Aktuator-Zylinders (13) vorherrschender hydraulischer Arbeitsdruck (pl) eines aus einem dem jeweiligen Hydraulik-Aktuator (12a, 12b) zugeordneten Hydraulikreservoir (17) bereitgestellten Bremsfluids einstellbar ist, wobei der hydraulische Arbeitsdruck (pl) über einen Aktuator-Ausgangsanschluss (18) am Aktuator-Zylinder (13) ausgesteuert werden kann zum Bereitstellen eines hydraulischen Bremsdruckes (pBa, pBb; pBa.1, pBa.2) in Abhängigkeit des hydraulischen Arbeitsdruckes (pl), und einen elektrisch ansteuerbaren Motor (22), wobei eine vom Motor (22) verursachte Drehbewegung (w) über eine Übersetzungsmechanik (19, 20, 21, 23, 24) in eine Translationsbewegung des Kolbens (15) parallel zu einer Längsrichtung (x) umgesetzt werden kann, so dass durch eine elektrische Ansteuerung des Motors (22) ein hydraulischer Bremsdruck (pBa, pBb; pBa.1, pBa.2) bereitgestellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Translationsbewegung des Kolbens (15) im Aktuator-Zylinder (13) des Hydraulik-Aktuators (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) lediglich aufgrund einer elektrischen Ansteuerung des Motor (22) bewirkt werden kann, und der Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) an einer Fahrzeugachse (3a, 3b) des Fahrzeuges (2), der die mit hydraulischem Bremsdruck (pBa, pBb; pBa.1, pBa.2) zu versorgenden Betriebsbremsen (5a, 5b) zugeordnet sind, angeordnet und betrieben werden kann.
Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (22) in Abhängigkeit eines dem Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) elektrisch übermittelten Steuersignals (Sa, Sb) ansteuerbar ist, wobei das Steuersignal (Sa, Sb) in Abhängigkeit einer Bremsvorgabe (BV, BVa, BVm) achsweise und/oder radweise erzeugt werden kann.
Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) - mehreren Betriebsbremsen (5a, 5b) der jeweiligen Fahrzeugachse (3a, 3b) zugeordnet werden kann zum achsindividuellen Bereitstellen eines hydraulischen Bremsdruckes (pBa, pBb; pBa.1, pBa.2), oder - einer Betriebsbremse (5a, 5b) an einem Rad (4a, 4b) der Fahrzeugachse (3a, 3b) zugeordnet werden kann zum radindividuellen Bereitstellen eines hydraulischen Bremsdruckes (pBa, pBb; pBa.1, pBa.2).
Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) mehreren Betriebsbremsen (5a, 5b) genau einer Fahrzeugachse (3a, 3b) oder der Betriebsbremse (5a, 5b) an genau einem Rad (4a, 4b) der Fahrzeugachse (3a, 3b) zugeordnet werden kann.
Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Hydraulikreservoir (17) nur einem Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) zugeordnet und das Hydraulikreservoir (17) am jeweiligen Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) angeordnet ist.
Fahrzeugachs-Anordnung (40) mit Betriebsbremsen (5a, 5b), mindestens einem Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie die Betriebsbremsen (5a, 5b) mit dem mindestens einen Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) verbindende hydraulische Bremsleitungen (6a, 6b) zum Übertragen des von dem Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) bereitgestellten hydraulischen Bremsdruckes (pBa, pBb; pBa.1, pBa.2) an die Betriebsbremsen (5a, 5b), wobei der Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) einen Aktuator-Steueranschluss (25) aufweist, über den der Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) mit einem Steuersignal (Sa, Sb) elektrisch ansteuerbar ist.
Elektronisch steuerbares hydraulisches Bremssystem (1) für ein Fahrzeug (2), insbesondere Nutzfahrzeug, mit an Fahrzeugachsen (3a, 3b) des Fahrzeuges (2) angeordneten hydraulisch betätigbaren Betriebsbremsen (5a, 5b), mindestens einem Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 sowie einem Zentralmodul (10), wobei das Zentralmodul (10) ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer Bremsvorgabe (BV, BVa, BVm) ein Steuersignal (Sa, Sb) zu erzeugen und über Aktuator-Leitungen (11a, 11b) und einen Aktuator-Steueranschluss (25) an den mindestens einen Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2), der an einer der Fahrzeugachsen (3a, 3b) angeordnet ist, zu übertragen, so dass von dem Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) in Abhängigkeit des Steuersignals (Sa, Sb) ein hydraulischer Bremsdruck (pBa, pBb; pBa.1, pBa.2) bereitgestellt werden kann, wobei der Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) über mindestens eine hydraulische Bremsleitung (6a, 6b) mit mindestens einer Betriebsbremse (5a, 5b) an der Fahrzeugachse (3a, 3b), an der der Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) angeordnet ist, verbunden ist zum Übertragen des bereitgestellten hydraulischen Bremsdruckes (pBa, pBb; pBa.1, pBa.2) an die jeweilige Betriebsbremse (5a, 5b).
Elektronisch steuerbares hydraulisches Bremssystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorgabe (BV) eine manuelle Bremsvorgabe (BVm), die über eine Betätigungsvorrichtung (7) des Bremssystems (1) von einem Fahrer manuell vorgegeben werden kann, und/oder eine automatisierte Bremsanforderung (BVa), die von einer Assistenz-Steuereinrichtung (8) eines mit dem Bremssystem (1) verbundenen Assistenzsystems automatisiert vorgegeben werden kann, ist.
Elektronisch steuerbares hydraulisches Bremssystem (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (7) eine Sensorik (7a) aufweist zum Erfassen der manuellen Bremsvorgabe (BVm) und Ausgeben eines Fahrerbremswunschsignals (S1) in Abhängigkeit der manuellen Bremsvorgabe (BVm) an das Zentralmodul (10), wobei die Sensorik (7a) einen Wegsensor und/oder einen Kraftsensor aufweist.
Elektronisch steuerbares hydraulisches Bremssystem (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorgabe (BV, BVm, BVa) lediglich elektrisch an den Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) übertragbar ist.
Elektronisch steuerbares hydraulisches Bremssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hydraulik-Aktuator (12a, 12b; 12a.1, 12a.2) nachgeschaltet in der hydraulischen Bremsleitung (6a, 6b) eine ABS-Hydraulikeinheit (9a, 9b) angeordnet ist, wobei die ABS-Hydraulikeinheit (9a, 9b) ausgebildet ist, den hydraulischen Bremsdruck (pBa, pBb; pBa.1, pBa.2) in Abhängigkeit eines Radschlupfes anzupassen.
Fahrzeug (2) mit einem elektronisch steuerbaren hydraulischen Bremssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11.