-
Die Erfindung geht aus von einem zweikreisigen Druckerzeuger für ein mehrkreisiges hydraulisches Bremssystem nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein mehrkreisiges hydraulisch offenes Bremssystem, insbesondere für ein hochautomatisiertes oder autonomes Fahrzeug, mit einem solchen zweikreisigen Druckerzeuger.
-
Aus dem Stand der Technik sind Bremssysteme für Fahrzeuge, welchen zum Druckaufbau im Bremssystem einen vom Fahrer betätigbaren Hauptbremszylinder sowie ein ESP-System aufweisen, welches ohne Fahrereinfluss ebenfalls Druck im Bremssystem aufbauen kann. Zudem sind Fahrzeuge mit mindestens einer hochautomatisierten oder autonomen Fahrfunktion bekannt, welche zumindest teilweise eine tatsächliche Fahraufgabe übernehmen können. Dadurch können die Fahrzeuge hochautomatisiert oder autonom fahren, indem die Fahrzeuge beispielsweise den Straßenverlauf, andere Verkehrsteilnehmer oder Hindernisse selbständig erkennen und die entsprechenden Ansteuerbefehle im Fahrzeug berechnen sowie diese an die Aktuatoren im Fahrzeug weiterleitet, wodurch der Fahrverlauf des Fahrzeugs korrekt beeinflusst wird. Der Fahrer ist bei einem solchen hochautomatisierten oder autonomen Fahrzeug in der Regel nicht am Fahrgeschehen beteiligt. Bei hochautomatisierten Fahrzeugen sind trotzdem Maßnahmen und Mittel vorgesehen, die es dem Fahrer ermöglichen, jederzeit selbst in das Fahrgeschehen eingreifen zu können.
-
Da bei Fahrzeugen mit mindestens einer hochautomatisierten oder autonomen Fahrfunktion Redundanz erforderlich ist, wird der Hauptbremszylinder, welcher als ausfallsicher betrachtet wird, durch ein weiteres hydraulisches System als Backup-System ergänzt. Das bedeutet, dass diese für eine Ansteuerung durch einen Fahrzeugführer mit einem hydraulischen Durchgriff ausgelegt sind. Dadurch ist bei Ausfall des Bremssystems gewährleistet, dass der Fahrer durch Betätigen des Bremspedals noch ausreichend Bremskraft auf die Räder des Fahrzeugs bringen kann. Diese Auslegung beeinflusst maßgeblich die Topologie heutiger Bremssysteme. So lässt sich beispielsweise die Größe eines Tandemhauptbremszylinders durch die Aufrechterhaltung einer guten Performance in der Rückfallebene begründen. Zudem können die Bremssysteme als sogenannte gekoppelte Bremssysteme oder Hilfskraftbremssysteme ausgeführt werden. Allerdings sind auch diese Systeme so realisiert, dass als Rückfallebene nach wie vor ein hydraulischer Durchgriff durch den Fahrer gegeben ist. Hilfskraftbremsanalagen sind für hochautomatisierte oder autonome Fahrzeuge ungeeignet, da dort während einer hochautomatisierten oder autonomen Fahrfunktion kein Fahrer mehr zum Verstärken da ist und das Bremssystem die Bremsenergie komplett selbstständig aufbauen muss.
-
Aus der
DE 10 2013 227 065 A1 sind beispielsweise ein hydraulisches Bremssystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Bremssystems bekannt. Das hydraulische Bremssystem umfasst einen Hauptbremszylinder, wenigstens einen Radbremszylinder, einen ersten Bremsdruckerzeuger und einen zweiten Bremsdruckerzeuger. Hierbei ist der Hauptbremszylinder über den zweiten Bremsdruckerzeuger mit dem wenigstens einen Radbremszylinder hydraulisch verbindbar. Hierbei können der erste Bremsdruckerzeuger und der zweite Bremsdruckerzeuger zwischen dem Hauptbremszylinder und dem wenigstens einen Radbremszylinder hydraulisch parallel oder in Reihe geschaltet sein.
-
Aus der
DE 10 2007 016 864 A1 ist ein Bremssystem für ein Fahrzeug, mit einer Aktuatoreinheit, die ein Bremspedal, einen Pedalsimulator und einen Bremskraftverstärker umfasst, und einem Hauptbremszylinder, über den mindestens eine Radbremse mit einem vorgebbaren Bremsdruck ansteuerbar ist, wobei das Bremspedal oder der Bremskraftverstärker zum Aufbau oder Abbau eines Bremsdrucks auf den Hauptbremszylinder wirken. Hierbei erzeugt während einer ersten Betriebsart, vorzugsweise einer Brake-by-Wire-Betriebsart, der Bremskraftverstärker, gesteuert von einer Auswerte- und Steuereinheit, eine Fremdkraft, die auf einen Kolben des Hauptbremszylinders wirkt, wobei die Aktuatoreinheit eine erste Übertragungsvorrichtung umfasst, die, gesteuert von der Auswerte- und Steuereinheit, das Bremspedal in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien während der ersten Betriebsart vom Kolben des Hauptbremszylinders mechanisch entkoppelt oder das Bremspedal so mit dem Kolben des Hauptbremszylinders koppelt, dass die am Bremspedal erzeugte Pedalkraft wenigstens teilweise zusätzlich auf den Kolben des Hauptbremszylinders wirkt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der zweikreisige Druckerzeuger für ein mehrkreisiges hydraulisches Bremssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das mehrkreisige hydraulisch offene Bremssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 12 haben gegenüber herkömmlichen Bremssystemen den Vorteil, dass eine einfache, robuste und kostengünstige Bremssystemarchitektur ohne mechanischen und/oder hydraulischen Durchgriff über den Fahrer zur Verfügung gestellt wird, welche auch im Fehlerfall durch ein geeignetes Redundanzkonzept eine ausreichende Bremsperformance ermöglicht. Zudem können redundante hydraulische Bauteile eingespart werden und stattdessen der als ausfallsicher angesehene Hauptbremszylinder mit mindestens zwei elektrischen Aktuatoren betrieben werden, welche die gewünschte Redundanz zur Verfügung stellen und den Hauptbremszylinder gemeinsam betätigen können. Die mindestens zwei elektrischen Aktoren sind mechanisch anstatt hydraulisch so gekoppelt, dass ein Ausfall eines Aktors die anderen Aktuatoren nicht in ihrer Funktion behindert.
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen zweikreisigen Druckerzeuger für ein mehrkreisiges hydraulisches Bremssystem, mit einer Zylinder-Kolbeneinheit, welche zwei Kolben und zwei Kammern aufweist, und einer Aktuatoreinheit zur Verfügung, welche mit mindestens zwei Aktuatoren die Kolben gegen die Kraft von korrespondierenden Rückstellfedern zur Druckeinstellung in den Kammern bewegt. Hierbei sind die mindestens zwei Aktuatoren jeweils als elektrische Antriebe ausgeführt, welche über eine Übertragungseinheit unabhängig voneinander auf die beiden Kolben wirken.
-
Zudem wird ein mehrkreisiges hydraulisch offenes Bremssystem, insbesondere für ein hochautomatisiertes oder autonomes Fahrzeug, mit mindestens zwei Radbremsen, welche jeweils einem Bremskreis mit einem Druckablasspfad zugeordnet sind, und einem solchen zweikreisigen Druckerzeuger vorgeschlagen, welcher zwischen mindestens einem Fluidbehälter und den mindestens zwei Radbremsen eingeschleift ist.
-
Unter einem hydraulisch offenen Bremssystem, wird ein Bremssystem verstanden, bei welchem während einer individuellen Bremsdruckmodulation abgelassenes Bremsfluid aus den Radbremsen über einen Druckablasspfad zum Fluidbehälter zurückgeführt werden kann.
-
Als Aktoren werden vorzugsweise rotatorische Elektromotoren verwendet, welche jeweils über ein die Drehbewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung umwandelndes Übertragungselement mit den Kolben zur Druckeinstellung gekoppelt sind. Zur Ansteuerung der mindestens zwei Aktuatoren können beispielsweise mindestens zwei Auswerte- und Steuereinheiten verwendet werden, welche von mindestens zwei unabhängigen Energieversorgungseinheiten mit Energie versorgt werden können. So kann beispielweise eine erste Auswerte- und Steuereinheit von einer ersten Energieversorgungseinheit mit Energie versorgt werden und einen ersten Aktuator ansteuern, und eine zweite Auswerte- und Steuereinheit kann von einer zweiten Energieversorgungseinheit mit Energie versorgt werden und einen zweiten Aktuator ansteuern. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen zweikreisigen Druckerzeugers umfassen eine Übertragungseinheit, welche aus mehreren translatorischen Bewegungen am Eingang eine einzelne translatorische Bewegung am Ausgang macht, auch wenn sich nur ein Aktuator an einem Eingang bewegt und die anderen Aktoren in Ruhelage sind. Es kann zwischen seriellen Verschaltungen, bei denen sich die Kräfte der Aktoren addieren, und parallelen Verschaltungen unterschieden werden, bei denen die größte Eingangskraft übertragen wird.
-
Die erfindungsgemäße mechanische Verschaltung von mehreren elektrischen Aktuatoren hat gegenüber der bekannten hydraulischen Verschaltung von mehreren hydraulischen Druckerzeugern den Vorteil, dass weniger hydraulische Komponenten, wie beispielsweise Magnetventile, Speicher usw. verbaut werden müssen. Dadurch entfallen auch die Nachteile bei einer parallelen Verschaltung von hydraulischen Druckerzeugern, bei welcher zusätzliche Kosten verursachende elektrische Trennventile eingebaut werden müssen, welche die inaktiven Druckerzeuger abtrennen. Ansonsten würde der von einem aktiven Druckerzeuger aufgebaute Druck durch den inaktiven Druckerzeuger entweichen. Außerdem ist bei paralleler Verschaltung keine Kraft- bzw. Druckaddition möglich, die als besonders wünschenswert eingeschätzt wird. Bei einer seriellen Verschaltung von hydraulischen Druckerzeugern ist die bevorzugte Lösung, dass ein in Strömungsrichtung nachfolgend angeordneter als Plungersystem ausgeführter Hauptdruckerzeuger nur mit einem aufwendigen doppelseitigen Hydraulikzylinder realisierbar werden kann. Ist der Hauptdruckerzeuger in Strömungsrichtung vor dem Nebendruckerzeuger angeordnet, entstehen jedoch bei jeder Betätigung durch die erforderliche Durchströmung des Nebendruckerzeugers Druckverluste.
-
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen mehrkreisigen hydraulisch offenen Bremssystem weisen weniger Komponenten als bekannte Bremssysteme auf, da nur ein hydraulischen Druckerzeuger, weniger Ventile, keine Niederdruckspeicherkammern, kein Pedalsimulator und kein Mechanismus, um den Fahrerdruck zu erzeugen, zu verstärken und weiterzuleiten, erforderlich ist, so dass insgesamt geringere Bremssystemkosten entstehen. Zudem ergeben sich geringere Systemkosten, da an den Radbremsen nur ein hydraulischer Anschluss vorhanden ist und keine Alternativlösungen mit zwei Anschlüssen im Bremssattel erforderlich sind, die auf unterschiedliche Kolben wirken.
-
Außerdem ergeben sich geringere Integrationskosten beim Fahrzeughersteller, da die Ausführungsformen der Erfindung aufgrund der elektrischen Ansteuerung ohne mechanischen und/oder hydraulischen Durchgriff über den Fahrer einen einfachen Einbau, insbesondere für Rechts- und Linkslenker, ermöglichen und Einbauraum an der Spritzwand zwischen Motorraum und Fahrzeuginnenraum freigeben. Da keiner der Bremssystemaktuatoren an der Spritzwand montiert sein muss, können sich auch NVH-Vorteile (NVH: Noise, Vibration, Harshness „Geräusch, Vibration, Rauigkeit“) ergeben. Aufgrund der kleineren Anzahl von Komponenten ergibt sich zudem ein geringeres Gewicht und Volumen im Vergleich zu bekannten Bremssystemen.
-
Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
-
Zur Erfassung der Sensorsignale sind Sensoreinheiten vorgesehen, unter welchen vorliegend Baugruppen verstanden werden, welche mindestens ein Sensorelement umfassen, welches eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfasst und vorzugsweise in ein elektrisches Sensorsignal umwandelt. Dies kann beispielsweise über das Aussenden und/oder das Empfangen von Schallwellen und/oder elektromagnetischen Wellen und/oder über ein Magnetfeld bzw. die Änderung eines Magnetfelds und/oder das Empfangen von Satellitensignalen beispielsweise eines GPS-Signals erfolgen. Eine solche Sensoreinheit kann beispielsweise Beschleunigungssensorelemente, welche beschleunigungsrelevante Informationen des Fahrzeugs erfassen, und/oder Sensorelemente umfassen, welche Gegenstände und/oder Hindernisse und/oder andere crashrelevante Fahrzeugumfelddaten ermitteln und zur Auswertung zur Verfügung stellen. Solche Sensorelemente können beispielsweise auf Video- und/oder Radar- und/oder Lidar und/oder PMD- und/oder Ultraschall-Technologien basieren. Zudem können auch Signale und Informationen einer vorhandenen ABS-Sensorik und die im dafür vorgesehenen Steuergerät abgeleiteten Größen ausgewertet werden. Basierend auf den beschleunigungsrelevanten Informationen und/oder daraus ermittelten Größen können beispielsweise eine Fahrzeugbewegung und eine Fahrzeuglage im dreidimensionalen Raum geschätzt werden und zur Unfallerkennung ausgewertet werden.
-
Zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs können beispielsweise globale Navigationssatellitensysteme GNSS (GNSS: Global Navigation Satellite System) eingesetzt werden. Hierbei wird GNSS als Sammelbegriff für die Verwendung bestehender und künftiger globaler Satellitensysteme wie NAVSTAR GPS (Global Positioning System) der Vereinigten Staaten von Amerika, GLONASS (Global Navigation Satellite System) der Russischen Föderation, Galileo der Europäischen Union, Beidou der Volksrepublik China usw. eingesetzt.
-
Unter einem hochautomatisierten oder autonomen Fahrzeug, wird ein Fahrzeug verstanden, welches mindestens eine hochautomatisierte oder autonome Fahrfunktion aufweist, welche zumindest teilweise eine tatsächliche Fahraufgabe übernehmen kann. Über diese mindestens eine hochautomatisierte oder autonome Fahrfunktion erkennt das Fahrzeug beispielsweise den Straßenverlauf, andere Verkehrsteilnehmer oder Hindernisse selbständig und berechnet die entsprechenden Ansteuerbefehle, welche an die Aktuatoren im Fahrzeug weiterleitet werden, wodurch der Fahrverlauf des Fahrzeugs korrekt beeinflusst wird. Der Fahrer ist bei einem solchen hochautomatisierten oder autonomen Fahrzeug in der Regel nicht am Fahrgeschehen beteiligt. Trotzdem können Maßnahmen und Mittel, beispielsweise in Form von elektrischen oder elektronischen Betätigungselementen, vorgesehen werden, die es dem Fahrer ermöglichen, jederzeit selbst in das Fahrgeschehen eingreifen zu können. Der vom Fahrer mittels der Betätigungselemente erzeugte Bremswunsch wird dann über elektrische Signale an das Hauptsystem und/oder das Sekundärsystem weitergeleitet. Ein mechanischer und/oder hydraulischen Durchgriff durch den Fahrer ist jedoch nicht vorhanden.
-
Die mindestens eine Fahrfunktion wertet zur Trajektorienplanung von internen Sensoreinheiten erfasste Fahrzeugdaten wie ABS-Eingriffe, Lenkwinkel, Position, Richtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung usw. und/oder Fahrzeugumfelddaten aus, welche beispielsweise über Kamera-, Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensoreinheiten erfasst werden, und steuert die Auswerte- und Steuereinheiten des Hauptsystems und des Sekundärsystems entsprechend an, um einen gewünschten Bremsdruck zu erzeugen und/oder Stabilisierungsvorgänge in Längs- und/oder Querrichtung durch individuelle Bremsdruckmodulation in den Radbremsen zu realisieren.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen zweikreisigen Druckerzeugers für ein mehrkreisiges hydraulisches Bremssystem, und des im unabhängigen Patentanspruch 14 angegebenen mehrkreisigen hydraulisch offenen Bremssystems, insbesondere für ein hochautomatisiertes oder autonomes Fahrzeug, möglich.
-
Besonders vorteilhaft ist, dass die Übertragungseinheit auf eine mit den Kolben gekoppelte Antriebsstange wirken kann. Zudem kann die Übertragungseinheit mindestens zwei Übertragungselemente aufweisen, welche jeweils einem Aktuator zugeordnet sein können.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des zweikreisigen Druckerzeugers können die elektrischen Antriebe als Elektromotoren ausgeführt werden, wobei die einzelnen Übertragungselemente jeweils eine Drehbewegung des zugeordneten als Elektromotor ausgeführten Aktuators in eine Translationsbewegung umwandeln können.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des zweikreisigen Druckerzeugers können die mindestens zwei Übertragungselemente einer ersten Übertragungseinheit in Reihe geschaltet werden, so dass eine Summe von Antriebskräften übertragen werden kann, welche von den mindestens zwei Aktuatoren erzeugt werden. So kann eine wirksame Übertragungsfläche der ersten Übertragungseinheit beispielsweise auf die mindestens zwei Übertragungselemente aufgeteilt werden. Hierbei ist die wirksame Übertragungsfläche mit der Antriebsstange der Kolben gekoppelt. Die mindestens zwei Übertragungselemente können beispielsweise konzentrisch oder geteilt oder verzahnt oder verschachtelt oder kammförmig oder schneckenförmig verschlungen angeordnet sein. Zudem können mindestens zwei Übertragungselemente hintereinander angeordnet werden. Das bedeutet, dass zwei beabstandet zueinander angeordnete Ankoppelstellen vorgesehen sind, an welchen die von den Aktuatoren erzeugten Antriebskräfte auf die Koppelstange wirken können. So können beispielsweise mehrere Übertragungsflächen vorgesehen werden, an welche jeweils mindestens ein Übertragungselement angekoppelt ist.
-
Alternativ können die mindestens zwei Übertragungselemente einer zweiten Übertragungseinheit parallelgeschaltet werden, so dass von den mindestens zwei Aktuatoren erzeugte einzelne Antriebskräfte entsprechend der Hebelgesetzte addiert und übertragen werden können. So können die mindestens zwei Übertragungselemente beispielsweise an verschiedenen Angriffspunkten auf ein schwenkbeweglich mit der Antriebstange verbundenes Koppelelement wirken. Das Koppelelement kann beispielsweise mindestens einen Hebel oder eine Scheibe umfassen, wobei die mindestens zwei Übertragungselemente schwenkbeweglich mit dem Koppelelement verbunden werden können. Bei der Ausführung als Scheibe können mehr als zwei Aktuatoren mechanisch parallelgeschaltet werden. Des Weiteren können die Hebelarme, an welche die Übertragungselemente angreifen, verschieden sein. Außerdem können auch mehrere Hebel vorgesehen werden, so dass mehr als zwei Aktuatoren mechanisch parallelgeschaltet werden können. Zudem können mehrere zweite Übertragungseinheiten mit parallelgeschalteten Übertragungselementen in Reihe geschaltet werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bremssystems kann eine Modulationseinheit den zweikreisigen Druckerzeuger mit den mindestens zwei Radbremsen hydraulisch verbinden und eine individuelle Bremsdruckmodulation in den mindestens zwei Radbremsen durchführen. Zudem kann für die Kammern des zweikreisigen Druckerzeugers jeweils eine Saugleitung mit Rückschlagventil vorgesehen sein, welche die Kammern des zweikreisigen Druckerzeugers zusätzlich mit dem mindesten einen Fluidbehälter hydraulisch verbinden können. Dadurch kann ein Nachladevorgang des Hauptbremszylinders insbesondere bei Tieftemperaturen schneller durchgeführt werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bremssystems kann die Modulationseinheit für jede Radbremse zur individuellen Bremsdruckmodulation jeweils ein Einlassventil und jeweils ein Auslassventil umfassen. Die Einlassventile können beispielsweise als regelbare stromlos offene Magnetventile ausgeführt werden.
-
Die Auslassventile können beispielsweise als elektromagnetische stromlos geschlossene Schaltventile ausgeführt werden. Alternativ können die Auslassventile als regelbare stromlos geschlossene Magnetventile ausgeführt werden. Durch diese Ausführung der Modulationseinheit ist es in vorteilhafter Weise möglich, Einlassventile und/oder Auslassventile von bereits bekannten ESP-Systemen einzusetzen und über bereits existierenden Skaleneffekt (ESP wird millionenfach gebaut) sehr niedrige Gesamtsystemkosten zu erzielen. Des Weiteren kann eine erste Radbremse und eine zweite Radbremse dem ersten Bremskreis und eine dritte Radbremse und eine vierte Radbremse dem zweiten Bremskreis zugeordnet werden. Hierbei ist sowohl eine X-Aufteilung, d.h. die Radbremse des linken Vorderrads und die Radbremse des rechten Hinterrads sind dem ersten Bremskreis und die Radbremse des rechten Vorderrads und die Radbremse des linken Hinterrads sind dem zweiten Bremskreis zugeordnet, als auch eine II-Aufteilung der Bremskreise möglich, d.h. die Radbremse des linken Vorderrads und die Radbremse des rechten Vorderrads sind dem ersten Bremskreis und die Radbremse des linken Hinterrads und die Radbremse des rechten Hinterrads sind dem zweiten Bremskreis zugeordnet.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt ein schematisches hydraulisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen mehrkreisigen hydraulisch offenen Bremssystems, insbesondere für ein hochautomatisiertes oder autonomes Fahrzeug.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Aktuatoreinheit für einen erfindungsgemäßen zweikreisigen Druckerzeuger für das mehrkreisige hydraulische Bremssystem aus 1.
- 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Übertragungseinheit der Aktuatoreinheit aus 2 entlang der Schnittlinie III - III.
- 4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Aktuatoreinheit für einen erfindungsgemäßen zweikreisigen Druckerzeuger für das mehrkreisige hydraulische Bremssystem aus 1.
- 5 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Übertragungseinheit der Aktuatoreinheit aus 4 entlang der Schnittlinie V - V.
- 6 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Aktuatoreinheit für einen erfindungsgemäßen zweikreisigen Druckerzeuger für das mehrkreisige hydraulische Bremssystem aus 1.
- 7 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Übertragungseinheit der Aktuatoreinheit aus 6 entlang der Schnittlinie VII - VII.
- 8 zeigt eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Aktuatoreinheit für einen erfindungsgemäßen zweikreisigen Druckerzeuger für das mehrkreisige hydraulische Bremssystem aus 1.
- 9 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Übertragungseinheit der Aktuatoreinheit aus 8 entlang der Schnittlinie IX - IX.
- 10 bis 14 zeigen jeweils eine Schnittdarstellung von weiteren Ausführungsformen von Übertragungseinheiten für Aktuatoreinheiten für das mehrkreisige hydraulisch offene Bremssystems aus 1.
- 15 zeigt eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels einer Aktuatoreinheit für einen erfindungsgemäßen zweikreisigen Druckerzeuger für das mehrkreisige hydraulische Bremssystem aus 1.
- 16 zeigt eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Aktuatoreinheit für einen erfindungsgemäßen zweikreisigen Druckerzeuger für das mehrkreisige hydraulische Bremssystem aus 1.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen mehrkreisigen hydraulisch offenes Bremssystems 1, insbesondere für ein hochautomatisiertes oder autonomes Fahrzeug, mindestens zwei Radbremsen RB1, RB2, RB3, RB4, welche jeweils einem Bremskreis BK1, BK2 mit einem Druckablasspfad 9.1, 9.2 zugeordnet sind, und einen zweikreisigen Druckerzeuger HZ, welcher zwischen mindestens einem Fluidbehälter 7 und den mindestens zwei Radbremsen RB1, RB2, RB3, RB4 eingeschleift ist.
-
Wie aus 1 bis 16 ersichtlich ist, umfasst der zweikreisige Druckerzeuger HZ eine Zylinder-Kolbeneinheit, welche zwei Kolben 3.1, 3.2 und zwei Kammern 5.1, 5.2 aufweist, und eine Aktuatoreinheit 10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, welche mit mindestens zwei Aktuatoren A1, A2, A3, A4, A5, A6 die Kolben 3.1, 3.2 gegen die Kraft von korrespondierenden Rückstellfedern zur Druckeinstellung in den Kammern 5.1, 5.2 bewegt. Hierbei sind die mindestens zwei Aktuatoren A1, A2, A3, A4, A5, A6 jeweils als elektrische Antriebe ausgeführt, welche über eine Übertragungseinheit 14 unabhängig voneinander auf die beiden Kolben 3.1, 3.2 wirken.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Bremssystem 1 zwei Bremskreise BK1, BK2 mit jeweils einem Druckablasspfad 9.1, 9.2 und vier Radbremsen RB1, RB2, RB3, RB4, wobei eine erste Radbremse RB1 und eine zweite Radbremse RB2 und ein erster Druckablasspfad 9.1 einem ersten Bremskreis BK1 und eine dritte Radbremse RB3 und eine vierte Radbremse RB4 und ein zweiter Druckablasspfad 9.2 einem zweiten Bremskreis zugeordnet sind. Hierbei ist eine X-Aufteilung der Radbremsen RB1, RB2, RB3, RB4 auf die beiden Bremskreise BK1, BK2 möglich, d.h. die erste Radbremse RB1 ist am linken Vorderrad und die zweite Radbremse RB2 ist am rechten Hinterrad und die dritte Radbremse RB2 ist am rechten Vorderrad und die vierte Radbremse RB4 ist am linken Hinterrad angeordnet. Alternativ ist auch eine II-Aufteilung der Radbremsen RB1, RB2, RB3, RB4 auf die beiden Bremskreise BK1, BK2 möglich, d.h. die erste Radbremse RB1 ist am linken Vorderrad und die zweite Radbremse RB2 ist am rechten Vorderrad und die dritte Radbremse RB3 ist am linken Hinterrad und die vierte Radbremse RB4 ist am rechten Hinterrad angeordnet. Zudem ist der erste Bremskreis BK1 über ein erstes Absperrventil V1 mit einer ersten Kammer 5.1 des zweikreisigen Druckerzeugers HZ verbunden, welche wiederum mit einer ersten Fluidkammer 7.1 des Fluidbehälters 7 verbunden ist. Der zweite Bremskreis BK2 ist über ein zweites Absperrventil V2 mit einer zweiten Kammer 5.2 des zweikreisigen Druckerzeugers HZ verbunden, welche wiederum mit einer zweiten Fluidkammer 7.2 des Fluidbehälters 7 verbunden ist. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind die beiden Absperrventile V1, V2 jeweils als stromlos offene Magnetventile ausgeführt, so dass die Radbremsen RB1, RB2, RB3, RB4 im stromlosen Zustand mit dem Fluidbehälter 7 verbunden sind, um im stromlosen bzw. passiven Zustand eine temperaturbedingte Ausdehnung des Bremsfluids durch sogenanntes „Atmen“ kompensieren zu können.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst das Bremssystem 1 eine Modulationseinheit 2, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel für jede Radbremse RB1, RB2, RB3, RB4 jeweils ein Einlassventil IV1, IV2, IV3, IV4, welche als regelbare stromlos offene Magnetventile ausgeführt sind, und jeweils ein Auslassventil OV1, OV2, OV3, OV4 umfasst, welche als elektromagnetische stromlos geschlossene Schaltventile ausgeführt sind. Hierbei sind ein erstes Einlassventil IV1 und ein erstes Auslassventil OV1 der ersten Radbremse RB1 zugeordnet. Ein zweites Einlassventil IV2 und ein zweites Auslassventil OV2 sind der zweiten Radbremse RB2 zugeordnet. Ein drittes Einlassventil IV3 und ein drittes Auslassventil OV3 sind der dritten Radbremse RB3 zugeordnet, und ein viertes Einlassventil IV4 und ein viertes Auslassventil OV4 sind der vierten Radbremse RB4 zugeordnet. Zudem wird während einer individuellen Bremsdruckmodulation in der mindestens einen Radbremse RB1, RB2, RB3, RB4 über ein zugeordnetes Auslassventil OV1, OV2, OV3, OV4 abgelassenes Bremsfluid aus der mindestens einen Radbremse RB1, RB2, RB3, RB4 über die Druckablasspfade 9.1, 9.2 in den Fluidbehälter 7 zurückgeführt. In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird das Bremsfluid bzw. Hydraulikfluid aus den Radbremsen RB1, RB2 des ersten Bremskreises BK1 in die erste Fluidkammer 7.1 des Fluidbehälters 7 zurückgeführt, und das Bremsfluid bzw. Hydraulikfluid aus den Radbremsen RB3, RB4 des zweiten Bremskreises BK2 wir in zweite Fluidkammer 7.2 des Fluidbehälters 7 zurückgeführt.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel für die Kammern 5.1, 5.2 des zweikreisigen Druckerzeugers HZ jeweils eine Saugleitung mit Rückschlagventil vorgesehen, welche die Kammern 5.1, 5.2 des zweikreisigen Druckerzeugers HZ zusätzlich mit dem Fluidbehälter 7 hydraulisch verbinden. Hierbei ist die erste Kammer 5.1 über eine erste Saugleitung mit Rückschlagventil mit der ersten Fluidkammer 7.1, und die zweite Kammer 5.2 ist über eine zweite Saugleitung mit Rückschlagventil mit der zweiten Fluidkammer 7.2 verbunden.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die Aktuatoreinheit 10 im dargestellten Ausführungsbeispiele drei Aktuatoren A1, A2, A3, welche über die Übertragungseinheit 14 auf eine Antriebsstange 12 des zweikreisigen Druckerzeugers HZ wirken.
-
Wie aus 1 bis 16 weiter ersichtlich ist, weist die Übertragungseinheit 14 in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils mindestens zwei Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5. 14.6 auf, welche jeweils einem Aktuator A1, A2, A3, A4, A6, A6 zugeordnet sind. Die elektrischen Antriebe sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen als rotatorische Elektromotoren ausgeführt, wobei die einzelnen Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5. 14.6 jeweils eine Drehbewegung des zugeordneten als Elektromotor ausgeführten Aktuators A1, A2, A3, A4, A6, A6 in eine Translationsbewegung umwandeln.
-
Wie aus 2 bis 15 weiter ersichtlich ist, sind die mindestens zwei Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 bei Ausführungsbeispielen einer ersten Übertragungseinheit 14A in Reihe geschaltet, so dass eine Summe von Antriebskräften übertragen wird, welche von den mindestens zwei Aktuatoren A1, A2, A3, A4 erzeugt werden. Zur Addition der Antriebskräfte ist eine wirksame Übertragungsfläche der ersten Übertragungseinheit 14A auf die mindestens zwei Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3 aufgeteilt.
-
Wie aus 2 bis 5 weiter ersichtlich ist, sind die mindestens zwei Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3 in den dargestellten Ausführungsbeispielen konzentrisch angeordnet. Die konzentrische Anordnung der Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3 ermöglicht auf Kosten eines erhöhten Montageaufwands eine mittige Krafteinleitung in den zweikreisigen Druckerzeuger HZ mit einem geringen Anteil an Querkräften. Wie aus 2 und 3 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Aktuatoreinheit 10A zwei Aktuatoren A1, A2 und eine erste Übertragungseinheit 14A mit zwei konzentrisch angeordneten Übertragungselementen 14.1, 14.2. Hierbei wandelt ein inneres erstes Übertragungselement 14.1 die Drehbewegung eines ersten Aktuators A1 in eine erste translatorische Bewegung um und bildet eine Verlängerung der Antriebsstange 12 aus. Ein äußeres zweites Übertragungselement 14.2 wandelt die Drehbewegung eines zweiten Aktuators A2 in eine zweite translatorische Bewegung um und wirkt über eine Übertragungsfläche auf die Antriebsstange 12. Die Antriebskräfte der beiden Aktuatoren A1, A2 addieren sich und werden als Summe auf die Antriebsstange 12 übertragen. Wie aus 4 und 5 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Aktuatoreinheit 10B drei Aktuatoren A1, A2, A3 und eine erste Übertragungseinheit 14A mit drei konzentrisch angeordneten Übertragungselementen 14.1, 14.2, 14.3. Hierbei wandelt ein inneres erstes Übertragungselement 14.1 die Drehbewegung eines ersten Aktuators A1 in eine erste translatorische Bewegung um und bildet eine Verlängerung der Antriebsstange 12 aus. Ein mittleres zweites Übertragungselement 14.2 wandelt die Drehbewegung eines zweiten Aktuators A2 in eine zweite translatorische Bewegung um und wirkt über eine Übertragungsfläche auf die Antriebsstange 12. Ein äußeres drittes Übertragungselement 14.3 wandelt die Drehbewegung eines dritten Aktuators A3 in eine dritte translatorische Bewegung um und wirkt über die gemeinsame Übertragungsfläche auf die Antriebsstange 12. Die Antriebskräfte der drei Aktuatoren A1, A2, A2 addieren sich und werden als Summe auf die Antriebsstange 12 übertragen.
-
Wie aus 6 bis 9 weiter ersichtlich ist, teilen sich die mindestens zwei Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3 die gemeinsame Übertragungsfläche gleichmäßig auf. Die gleichmäßige Aufteilung der gemeinsamen Übertragungsfläche der Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3 ermöglicht eine einfache Montage auf Kosten von nicht völlig vermeidbaren Querkräften, welche abgestützt werden müssen. Wie aus 6 und 7 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte dritte Ausführungsbeispiel der Aktuatoreinheit 10C zwei Aktuatoren A1, A2 und eine erste Übertragungseinheit 14A mit zwei Übertragungselementen 14.1, 14.2, welche jeweils eine Hälfte der gemeinsamen Übertragungsfläche ausbilden. Hierbei wandelt ein erstes Übertragungselement 14.1 die Drehbewegung eines ersten Aktuators A1 in eine erste translatorische Bewegung um, und ein zweites Übertragungselement 14.2 wandelt die Drehbewegung eines zweiten Aktuators A2 in eine zweite translatorische Bewegung um. Die Antriebskräfte der beiden Aktuatoren A1, A2 addieren sich an der gemeinsamen Übertragungsfläche und werden als Summe auf die Antriebsstange 12 übertragen. Wie aus 8 und 9 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte vierte Ausführungsbeispiel der Aktuatoreinheit 10D drei Aktuatoren A1, A2, A3 und eine erste Übertragungseinheit 14A mit drei Übertragungselementen 14.1, 14.2, 14.3, welche jeweils ein Drittel der gemeinsamen Übertragungsfläche ausbilden. Hierbei wandelt ein erstes Übertragungselement 14.1 die Drehbewegung eines ersten Aktuators A1 in eine erste translatorische Bewegung um, ein zweites Übertragungselement 14.2 wandelt die Drehbewegung eines zweiten Aktuators A2 in eine zweite translatorische Bewegung um, und ein drittes Übertragungselement 14.3 wandelt die Drehbewegung eines dritten Aktuators A3 in eine dritte translatorische Bewegung um. Die Antriebskräfte der drei Aktuatoren A1, A2, A2 addieren sich an der gemeinsamen Übertragungsfläche und werden als Summe auf die Antriebsstange 12 übertragen.
-
Wie aus 10 und 11 weiter ersichtlich ist, sind die mindestens zwei Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3 in den dargestellten Ausführungsbeispielen schneckenförmig verschlungen angeordnet. Hierbei sind bei dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Übertragungselemente 14.1, 14.2 und bei dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel drei Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3 schneckenförmig verschlungen angeordnet. Die schneckenförmig verschlungene Anordnung der Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3 ermöglicht auf Kosten einer sehr komplizierten Geometrie eine einfache Montage unter Vermeidung von Querkräften.
-
Wie aus 12 bis 14 weiter ersichtlich ist, ist die Übertragungsfläche im Gegensatz zu den Übertragungsflächen in 2 bis 11 nicht kreisförmig, sondern eckig ausgeführt. Wie aus 12 weiter ersichtlich ist, sind die beiden Übertragungselemente 14.1, 14.2 im dargestellten Ausführungsbeispiel verzahnt angeordnet. Dies ermöglicht auf Kosten einer komplizierten Geometrie eine einfache Montage unter Vermeidung von Querkräften. Wie aus 13 weiter ersichtlich ist, sind die beiden Übertragungselemente 14.1, 14.2 im dargestellten Ausführungsbeispiel kammförmig angeordnet. Dies ermöglicht auf Kosten einer komplizierten Geometrie eine einfache Montage unter Vermeidung von Querkräften. Wie aus 14 weiter ersichtlich ist, sind die beiden Übertragungselemente 14.1, 14.2 im dargestellten Ausführungsbeispiel verschachtelt angeordnet, wobei ein inneres Übertragungselement 14.1 von einem U-förmigen äußeren Übertragungselement 14.2 aufgenommen ist. Dies ermöglicht auf Kosten einer schwierigen Krafteinleitung auf das innere Übertragungselement 14.1 eine einfache Montage unter Vermeidung von Querkräften.
-
Wie aus 15 weiter ersichtlich ist, sind die mindestens zwei Übertragungselemente 14.1, 14.2, 14.3, 14.4 im dargestellten Ausführungsbeispiel hintereinander angeordnet. Hierbei umfasst das dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel der Aktuatoreinheit 10E vier Aktuatoren A1, A2, A3, A4 und eine erste Übertragungseinheit 14A mit drei hintereinander angeordneten Übertragungselementen 14.2, 14.3, 14.4, welche konzentrisch zu einem mittigen ersten Übertragungselement 14.1 angeordnet sind, welches die Drehbewegung eines ersten Aktuators A1 in eine erste translatorische Bewegung umwandelt und eine Verlängerung der Antriebsstange 12 ausbildet. Hierbei wandelt ein zweites Übertragungselement 14.2 die Drehbewegung eines zweiten Aktuators A2 in eine zweite translatorische Bewegung um und wirkt über eine erste Übertragungsfläche auf das erste Übertragungselement 14.1 bzw. die Antriebsstange 12. Ein drittes Übertragungselement 14.3 wandelt die Drehbewegung eines dritten Aktuators A3 in eine dritte translatorische Bewegung um und wirkt über eine zweite Übertragungsfläche auf das erste Übertragungselement 14.1 bzw. die Antriebsstange 12. Ein viertes Übertragungselement 14.4 wandelt die Drehbewegung eines vierten Aktuators A4 in eine vierte translatorische Bewegung um und wirkt über eine dritte Übertragungsfläche auf das erste Übertragungselement 14.1 bzw. die Antriebsstange 12. Die Antriebskräfte der vier Aktuatoren A1, A2, A3, A4 addieren sich und werden als Summe auf die Antriebsstange 12 übertragen. Weitere Aktoren lassen sich grundsätzlich durch Hintereinanderschaltung hinzufügen.
-
Wie aus 16 weiter ersichtlich ist, sind die mindestens zwei Übertragungselemente 14.5, 14.6 im dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel der Aktuatoreinheit 10F parallelgeschaltet. Hierbei umfasst das dargestellte sechste Ausführungsbeispiel der Aktuatoreinheit 10E zwei Aktuatoren A5, A6 und eine zweite Übertragungseinheit 14B mit zwei parallel angeordneten Übertragungselementen 14.5, 14.6, welche jeweils auf ein schwenkbeweglich mit der Antriebstange 12 verbundenes Koppelelement 16 wirken.
-
Wie aus 16 weiter ersichtlich ist, ist das Koppelelement 16 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Hebel ausgeführt und über ein Gelenk 18 mit der Antriebsstange 12 verbunden. Hierbei wandelt ein erstes Übertragungselement 14.5 die Drehbewegung eines ersten Aktuators A5 in eine erste translatorische Bewegung um, und wirkt über ein Gelenk 18 an einem ersten Angriffspunkt auf das als Hebel ausgeführte Koppelelement 16. Ein zweites Übertragungselement 14.6 wandelt die Drehbewegung eines zweiten Aktuators A6 in eine zweite translatorische Bewegung um, und wirkt über ein Gelenk 18 an einem zweiten Angriffspunkt auf das als Hebel ausgeführte Koppelelement 16. Durch diese Anordnung werden die von den zwei Aktuatoren A5, A6 erzeugten einzelnen Antriebskräfte entsprechend der Hebelgesetzte addiert und auf die Antriebsstange 12 übertragen. Durch das als Hebel ausgeführte Koppelelement 16 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die wirksame Kraft im zweikreisigen Druckerzeuger HZ doppelt so groß und der wirksame Weg aber nur halb so groß wie bei nur einem Aktuator. Dies kann über einen zweikreisigen Druckerzeuger HZ mit doppelter Kolbenfläche kompensiert werden. Zudem müssen die Hebelarme, an welchen die Aktoren A5, A6 wirken, nicht identisch sein, auch können mehrere Hebel bzw. Hebelarme verwendet werden. Alternativ kann das Koppelelement 16 als Scheibe ausgeführt werden, wobei die einzelnen Übertragungselemente 14.5, 14.6 dann beispielsweise am Umfang der Scheibe angreifen können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Gelenke 18 als Drehgelenke ausgeführt. Selbstverständlich können die einzelnen Gelenke 18 beispielsweise auch als Gleitschuh oder kugelgelagert ausgeführt werden.
-
Die mindestens zwei Aktuatoren A1, A2, A3, A4, A5, A6 werden im dargestellten Ausführungsbeispiel von mindestens zwei nicht dargestellten Auswerte- und Steuereinheiten angesteuert, welche von mindestens zwei unabhängigen Energieversorgungseinheiten mit Energie versorgt werden. Dadurch kann eine durchgängige Redundanz umgesetzt werden.
-
Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der zweikreisige Druckerzeuger HZ ausschließlich von elektrisch angesteuerten Aktuatoren A1, A2, A3, A4, A5, A6 betätigt, so dass der Hydraulikschaltplan entsprechend vereinfacht werden kann. Da der aktive Druckaufbau in den Radbremsen RB1, RB2, RB3, RB4 mit dem zweikreisigen Druckerzeuger HZ durchgeführt wird, können entsprechende Umschalt- und Druckregelventile entfallen. Durch die hydraulisch offene Ausführung kann eine ABS-Rückförderpumpe entfallen und der zweikreisige Druckerzeuger HZ kann bei geschlossenen Absperrventilen V1, V2 Hydraulikfluid bzw. Bremsfluid nachschnüffeln.
-
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 102013227065 A1 [0004]
- DE 102007016864 A1 [0005]