DE102017221422A1

DE102017221422A1 - Druckbereitstellungseinheit für Bremssysteme und Bremssystem

Info

Publication number: DE102017221422A1
Application number: DE102017221422.8A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Briesewitz; Harald Biller; Boris Holzherr; Matthias Kraus; Christian Courth; Matthias Marcks; Michael Doericht; Theo Baukholt; Michael Richter
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-05-29

Abstract

Druckbereitstellungseinheit (2) für Bremssysteme, umfassend einen Druckraum (10), der von einem, von einem Motor über eine Druckstange (24) angetriebenen, Druckkolben (20) begrenzt wird, wobei der Druckkolben (20) von wenigstens zwei Motoren antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckbereitstellungseinheit für Bremssysteme, umfassend einen Druckraum, der von einem, von einem Motor über eine Druckstange angetriebenen, Druckkolben begrenzt wird. Sie betrifft weiterhin ein zugehöriges Bremssystem.
Bei Brake-by-Wire-Bremssystemen, insbesondere elektrohydraulischen Bremssystemen mit der Betriebsart „Brake-by-Wire“, ist der Fahrer von dem direkten Zugriff auf die Bremsen entkoppelt. Bei Betätigung des Pedals werden gewöhnlich eine Pedalentkopplungseinheit und ein Simulator betätigt, wobei durch eine Sensorik der Bremswunsch des Fahrers erfasst wird. Der gewöhnlich als Hauptbremszylinder ausgebildete Pedalsimulator dient dazu, dem Fahrer ein möglichst vertrautes und komfortables Bremspedalgefühl zu vermitteln.
Der erfasste Bremswunsch führt zu der Bestimmung eines Sollbremsmomentes, woraus dann der Sollbremsdruck für die Bremsen ermittelt wird. Der Bremsdruck wird dann aktiv von einer Druckbereitstellungseinrichtung in den Bremsen aufgebaut.
Das tatsächliche Bremsen bei einer Normalbremsung erfolgt durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe einer Druckbereitstellungseinrichtung bzw. Druckbereitstellungseinheit, 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. für den Fahrer komfortabel verwirklichen.
Die Druckbereitstellungseinheit in oben beschriebenen Bremssystemen wird auch als Aktuator bzw. hydraulischer Aktuator bezeichnet. Insbesondere werden Aktuatoren als Linearaktuatoren bzw. Lineareinheiten ausgebildet, bei denen zum Druckaufbau ein Kolben axial in einen hydraulischen Druckraum verschoben wird, der in Reihe mit einem Rotations-Translationsgetriebe gebaut ist. Die Motorwelle eines Elektromotors wird durch das Rotations-Translationsgetriebe in eine axiale Verschiebung des Kolbens umgewandelt.
Aus der DE 10 2013 204 778 A1 ist eine „Brake-by-Wire“-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen bremspedalbetätigbaren Tandemhauptbremszylinder, dessen Druckräume jeweils über ein elektrisch betätigbares Trennventil trennbar mit einem Bremskreis mit zwei Radbremsen verbunden sind, eine mit dem Hauptbremszylinder hydraulisch verbundene und eine zu- und abschaltbare Simulationseinrichtung.
Das Bremssystem umfasst eine elektrisch ansteuerbare Druckbereitstellungseinheit, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet wird, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckbereitstellungseinheit dahingehend zu verbessern, dass sie bei gleichzeitiger Redundanz präzisen Druckaufbau ermöglicht. Weiterhin soll ein vorteilhaftes Bremssystem bereitgestellt werden.
In Bezug auf die Druckbereitstellungseinheit wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Druckkolben von wenigstens zwei Motoren antreibbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass Druckbereitstellungseinheiten in modernen Bremssystemen hohen Anforderungen genügen müssen. Auf der einen Seite muss eine Redundanz realisiert werden, auf der anderen Seite werden präzise, flexible und schnelle Druckaufbau- und Druckabbauvorgänge gefordert.
Wie nunmehr erkannt wurde, lassen sich diese Anforderungen erfüllen, indem wenigstens zwei Motoren vorgesehen sind, die unabhängig voneinander oder auch gemeinsam einen Druckkolben betätigen können. Es greift also mehr als ein Motor, bevorzugt mit unterschiedlichen Übersetzungen, auf die gleiche Druckstange bzw. Zahnstange zu. Die Motoren selbst können bevorzugt baugleich ausgebildet werden und die Betätigungskraft des Fahrers kann genutzt werden. Es kann beispielsweise nur ein Motor zu einer bestimmten Zeit betrieben werden, so dass der andere Motor bei einem Ausfall des ersten Motors genutzt werden kann. Bedarfsweise können beide Motoren gleichzeitig betrieben werden. Dies ist vorteilhaft in einem HAD-System einsetzbar, bei dem aus Auslegungsgründen im Normalmodus beide Motoren laufen und in einem Rückfallebenenmodus nur ein Motor läuft.
Vorteilhafterweise weist die Druckstange wenigstens eine Verzahnung auf, mit der jeweils ein von einem Motor angetriebenes Zahnrad in Eingriff steht.
Bevorzugt sind zwei Motoren vorgesehen. Bevorzugt wird von jedem der beiden Motoren ein Zahnrad angetrieben, welches mit einer Verzahnung der Druckstange in Eingriff steht.
Die beiden Motoren sind bevorzugt gleich dimensioniert, insbesondere auch im Hinblick auf die Verfügbarkeit. Dies bedeutet bevorzugt, dass die Motorstärke gleich ist, was insbesondere bedeutet, dass maximale Leistung und/oder maximal verfügbares Drehmoment gleich sind.
Die beiden Zahnräder sind vorteilhafterweise unterschiedlich groß und/oder haben unterschiedliche Übersetzungen.
Die Druckstange ist bevorzugt mit einer Wegsensierungsvorrichtung versehen.
Die Wegsensierungsvorrichtung ist vorteilhafterweise als, bevorzugt redundant ausgebildeter, Wegsensor ausgebildet.
Der Druckraum ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Druckraum eines mit einem Bremspedal betätigbaren Hauptbremszylinders.
Der Hauptbremszylinder ist vorteilhafterweise als Tandemhauptbremszylinder ausgebildet, wobei der Druckraum dessen Primärkammer bildet. Der Tandemhauptbremszylinder weist bevorzugt eine Sekundärkammer und einen schwimmend gelagerten Sekundärkolben auf.
In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit einer oben beschriebenen Druckbereitstellungseinheit.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass eine flexible und redundante Druckbereitstellungseinheit in einfacher Bauweise unter zumindest teilweiser Verwendung von Standardkomponenten realisiert werden kann.
Bei einer kombinierten Bauweise als Hauptbremszylinder kann die Fahrerfußkraft auch bei Normalbremsungen genutzt werden, so dass die Motoren entsprechend klein dimensioniert werden. Durch die redundante Ausbildung mit wenigstens zwei Motoren wird eine probate und konventionelle Rückfallebene bereitgestellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur in stark schematisierter Darstellung eine Druckbereitstellungseinheit 2, welche umfasst einen Hauptbremszylinder 6, der als Tandemhauptbremszylinder ausgebildet, ist mit einer Primärkammer 10 und einer Sekundärkammer 14. Die Primärkammer 10 wird von einem Primärkolben 20 begrenzt, welcher mit einer Druckstange 24, insbesondere starr, gekoppelt ist. Weiterhin ist ein schwimmend gelagerter Sekundärkolben 22 vorgesehen, welcher die Sekundärkammer 14 begrenzt. Die jeweilige Druckkammer 10, 14 weist jeweils einen Anschluss 30, 34 auf, mit dem die Druckkammer 10, 14 mit einem Druckmittelvorratsbehälter eines Bremssystems verbunden werden kann. Der jeweilige Kolben 20, 22 weist dazu Ausgleichsöffnungen („Schnüffellöcher“) auf, die im unbetätigten Zustand des jeweiligen Kolbens 20, 22 über den jeweiligen Anschluss 30, 34 einen Druckmittelausgleich ermöglichen.
Weiterhin weist jede der Druckkammern 10, 14 einen Anschluss 60, 61 zur Verbindung mit einem Bremskreis mit zumindest einer hydraulisch betätigbaren Radbremse auf.
Zur Ermittlung der Position bzw. des zurückgelegten Weges der Druckstange 24 ist eine Wegsensorik vorgesehen, die vorliegend als, bevorzugt redundant ausgebildeter, Wegsensor 38 ausgebildet ist.
Die Druckstange 24 ist mit einer Verzahnung versehen. In diese Verzahnung greifen zwei, insbesondere unterschiedlich große, Zahnräder 40, 42 ein. Jedes der beiden Zahnräder 40, 42 wird jeweils von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben bzw. ist bedarfsweise antreibbar.
Ein Bremspedal 50 ist über eine Pedalkoppelstange 54 mit der Druckstange 24, insbesondere starr, gekoppelt derart, dass eine Drehbewegung des Bremspedals 50 in eine Translation der Pedalkoppelstange 54 und damit der Druckstange 24 umgesetzt wird.
Zum aktiven Druckaufbau ohne Mithilfe des Fahrers wird wenigstens einer der beiden Motoren derart angesteuert, dass der Primärkolben 20 in einer Betätigungsrichtung 70 bewegt wird, so dass Druckmittel aus den beiden Kammern 10, 14 gefördert werden kann. Mit Hilfe der beiden Motoren wird eine Redundanz geschaffen (wenn ein Motor ausfällt, kann der andere noch weiterlaufen), zum anderen werden über die beiden unterschiedlich großen Zahnräder 40, 42 unterschiedliche Verstärkungskräfte auf die Zahnstange geleitet. Diese können einzeln oder durch geschickte Ansteuerung gemeinsam
aufgebracht werden und liefern somit verschiedene Verstärkungen als auch Dynamiken.
Bei einer Normalbremsung betätigt der Fahrer das Bremspedal 50, wodurch Druckstange 24 und damit Primärkolben 20 in Betätigungsrichtung 70 bewegt werden. Der jeweilige Motor kann parallel dazu unterstützend angesteuert werden, wodurch gewissermaßen die Funktonalität eines Bremskraftverstärkers realisiert werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf den Einsatz von zwei Motoren beschränkt. Es können beispielsweise auch mehr als zwei Motoren eingesetzt werden.
Bevorzugt ist in allen Fällen die Nutzung der Fußkraft des Fahrers und bei Ausfall aller Systeme die Rückfallebene des einfachen mechanischen Durchgriffs des Fahrers direkt in den Tandemhauptbremszylinder.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013204778 A1 [0006]

Claims

Druckbereitstellungseinheit (2) für Bremssysteme, umfassend einen Druckraum (10), der von einem, von einem Motor über eine Druckstange (24) angetriebenen, Druckkolben (20) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (20) von wenigstens zwei Motoren antreibbar ist oder angetrieben wird.
Druckbereitstellungseinheit (2) nach Anspruch 1, wobei die Druckstange (24) wenigstens eine Verzahnung aufweist, mit der jeweils ein von einem der Motoren angetriebenes Zahnrad (40, 42) in Eingriff steht.
Druckbereitstellungseinheit (2) nach Anspruch 2, wobei zwei Motoren oder zwei Verzahnungen vorgesehen sind.
Druckbereitstellungseinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die beiden Motoren gleich dimensioniert sind.
Druckbereitstellungseinheit (2) einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zumindest zwei Zahnräder (40, 42) vorgesehen sind, welche mit der Druckstange (24) in Eingriff stehen, und wobei das eine der Zahnräder (40) von lediglich dem einen der Motoren angetrieben wird und das andere Zahnrad (42) von lediglich dem anderen Motor angetrieben wird.
Druckbereitstellungseinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Zahnräder (40, 42) unterschiedlich groß sind und/oder unterschiedliche Übersetzungen haben.
Druckbereitstellungseinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Druckstange (24) mit einer Wegsensierungsvorrichtung versehen ist.
Druckbereitstellungseinheit (2) nach Anspruch 7, wobei die Wegsensierungsvorrichtung als, insbesondere redundant ausgebildeter, Wegsensor (38) ausgebildet ist.
Druckbereitstellungseinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Druckraum (10) ein Druckraum eines mit einem Bremspedal (50) betätigbaren Hauptbremszylinders (6) ist.
Druckbereitstellungseinheit (2) nach Anspruch 9, wobei der Hauptbremszylinder (6) als Tandemhauptbremszylinder ausgebildet ist, und wobei der Druckraum (20) dessen Primärkammer bildet.
Bremssystem mit einer Druckbereitstellungseinheit (2) nach einem der vorherigen Ansprüche.