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Die Erfindung betrifft eine Kreisdruckbereitstellungseinrichtung für ein Bremssystem, umfassend einen Hauptbremszylinder mit einem über ein Bremspedal betätigbaren Primärkolben, der eine Primärkammer begrenzt, einen, insbesondere schwimmend angeordneten, Sekundärkolben, der eine Sekundärkammer begrenzt, weiterhin umfassend mit jeweils einer Kammer hydraulisch verbundene Druckregelventile und Volumenbereitstellungseinrichtungen, welche mit jeweils einer Kammer hydraulisch verbunden und/oder verbindbar sind. Sie betrifft weiterhin ein Bremssystem und ein dazugehöriges Betriebsverfahren.
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Vakuumlose Bremssysteme können beispielsweise als hydraulische Bremssysteme ausgebildet sein, welche hydraulisch betätigbare Radbremsen umfassen sowie einen Hauptbremszylinder zum Betätigen der Radbremsen. Weiterhin ist bei elektrohydraulischen Bremssystemen zumindest eine elektrisch ansteuerbare Druckquelle vorgesehen. Diese kann beispielsweise als ein von einem Linearaktuator angetriebener Kolben ausgebildet sein oder auch als Pumpe. Mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung kann unabhängig von der Muskelkraft des Fahrers oder mit seiner Unterstützung Radbremsdruck aufgebaut werden. Der Hauptbremszylinder ist gewöhnlich eine wichtige Komponente einer Betätigungseinrichtung für das Bremssystem. Der Bremsdruck wird in hydraulischen Bremssystemen mit Hilfe einer Kreisdruckbereitstellungseinrichtung bereitgestellt, mit deren Hilfe gezielt Druckmittel in die Radbremsen des jeweiligen Bremskreises gefördert bzw. verschoben wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreisdruckbereitstellungseinrichtung bereitzustellen, die für Bremsdruckaufbau in einer Normalbetriebsart mit unterstützender Druck- und Volumenquelle und einer Reservebetriebsart optimiert ist, die zum Einsatz kommt, wenn die Unterstützung nicht verfügbar ist. Die Kreisdruckbereitstellungseinrichtung soll gleichzeitig dem Fahrer eine eindeutige und zuverlässige Rückmeldung über den aktuell aufgebauten Bremsdruck vermitteln. Als dritte Betriebsart soll eine automatisierte Bremsung ohne eine Pedalbetätigung möglich sein. Weiterhin soll ein entsprechendes Bremssystem bereitgestellt werden. Darüber hinaus soll ein entsprechendes Betriebsverfahren bereitgestellt werden.
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In Bezug auf die Kreisdruckbereitstellungseinrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Betätigungseinrichtung ausgebildet ist, eine elektronisch gesteuerte hydraulische Wirkflächenumschaltung des jeweiligen Kolbens zu ermöglichen.
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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 elektrohydraulisches Bremssystem sowohl in einer Normalbremsart mit unterstützter Pedalbetätigung als auch bei Ausfall der Unterstützung sicherstellen sollte, dass ausreichend Volumen zum Betätigen der Radbremsen in die Bremskreise eingespeist werden kann. Um ein solches Bremssystem zu dimensionieren ist es notwendig, zunächst den Betriebsmodus ohne Unterstützung - auch Rückfallebenen-Betrieb genannt - zu betrachten. Aus dem Maximalhub des Bremspedals, den man einem Fahrer zumuten kann - ein typischer Wert dafür ist 120 mm - ergibt die oben genannte Anforderung einen Mindest-Querschnitt für den Hauptbremszylinder. Somit ist für diese Betriebsart der Zusammenhang zwischen Pedalweg und Pedalkraft festgelegt.
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Um die vom Fahrer gewünschte Wirkung der Radbremsen zu erhalten, muss der Fahrer das Pedal so weit bewegen, dass das dafür benötigte Druckmittelvolumen in die Radbremszylinder gelangt. Die dafür benötigte Pedalkraft ist in vielen Fällen (bei großen Fahrzeugen eher als bei Kleinwagen) unkomfortabel hoch. Daher werden herkömmlich Bremskraftverstärker eingesetzt.
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Wie nunmehr erkannt wurde, kann die für die unterstützte Betriebsart zu lösende Aufgabe, mit einer komfortablen Pedalkraft bewirkten Bereitstellung eines hydraulischen Bremssystemdrucks, der dazu führt, dass die Radbremsen das benötigte Druckmittelvolumen aufnehmen, nunmehr dadurch erfüllt werden, dass der als mechanisch-hydraulische Betätigungseinrichtung fungierende Hauptbremszylinder auf einen kleineren Wirkquerschnitt umgeschaltet wird und die infolgedessen verringerte Druckmittelvolumenbereitstellung dadurch kompensiert wird, dass in jedem der Bremskreise eine Druck- und Volumenbereitstellungseinrichtung das fehlende Flüssigkeitsvolumen unter Druck setzt und zusätzlich in den Bremskreis einspeist. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, durch Einspeisen von weniger, beziehungsweise mehr Druckmittel das Pedalgefühl zu modulieren.
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Die Kreisdruckbereitstellungseinrichtung für ein vakuumloses Bremssystem beruht auf der Idee, dass durch die Betätigung des Hauptbremszylinders in seinem, auf eine reduzierte Wirkfläche umgeschalteten, Zustand der durch die Pedalkraft bewirkte Bremssystemdruck verstärkt ist und aus dem Hauptzylinder eine gegenüber dem nicht unterstützten Betrieb verringerte Druckmittelmenge verdrängt wird. Die Bremsarbeit des Fahrers wird dabei (wie bei einem herkömmlichen Bremssystem und im Gegensatz zu einem Simulatorbremssystem) zum Bremssystemdruckaufbau mitgenutzt. Durch die auch im unterstützten Betrieb vorliegende direkte hydraulische Anbindung des Hauptzylinders und damit des Bremspedals an den Bremssystemdruck wird dem Fahrer eine eindeutige Rückmeldung über den aufgebauten Bremsdruck vermittelt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Primärkolben als Stufenkolben ausgebildet, der mit einem ersten Primärkolbenabschnitt eine primäre Zentralkammer begrenzt und mit einem zweiten Primärkolbenabschnitt eine primäre Ringkammer begrenzt, wobei der Sekundärkolben als Stufenkolben ausgebildet ist, der mit einem ersten Sekundärkolbenabschnitt eine sekundäre Zentralkammer begrenzt und mit einem zweiten Sekundärkolbenabschnitt eine sekundäre Ringkammer begrenzt, und wobei die primäre Zentralkammer und primäre Ringkammer hydraulisch in zumindest einer Richtung trennbar miteinander verbunden und die sekundäre Zentralkammer und die sekundäre Ringkammer hydraulisch in zumindest einer Richtung trennbar miteinander verbunden sind.
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Die primäre Zentralkammer entspricht dabei bevorzugt der oben genannten Primärkammer und die sekundäre Zentralkammer entspricht bevorzugt der oben genannten Sekundärkammer, z.B. bei an sich bekannten Bremssystemen.
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Eine Wirkflächenumschaltung wird somit ermöglicht, indem jeder der beiden Hauptzylinderkolben als Stufenkolben ausgebildet ist, der jeweils eine Zentralkammer und eine Ringkammer begrenzt. Der kleinere Durchmesser des jeweiligen Stufenkolbens ist bevorzugt so ausgelegt, dass sich bei der Bremsung die für den Betrieb mit Bremskraftverstärkung gewünschte Pedalkraft in Relation zum Druck ergibt.
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Der Kolbenabschnitt mit dem kleinen Radius und der diesem entsprechenden Stirnfläche taucht beim Verschieben des Stufenkolbens in Betätigungsrichtung in eine hydraulische Kammer (beim pedalbetätigten Kolben in die Primärkammer), wobei er ein Druckmittelvolumen verdrängt, das sich als Produkt aus Stirnfläche und Verschiebeweg berechnet und der Kolbenabschnitt mit dem großen Radius taucht in eine (dem Kolben zugeordnete - beim pedalbetätigten Kolben z.B. „primäre“) Ringkammer ein und verringert dadurch das Volumen dieser Ringkammer um das Produkt aus Ringfläche und Verschiebeweg.
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Die Kreisdruckbereitstellungseinrichtung umfasst zur Verbindung von jeweiliger Zentralkammer und Ringkammer vorteilhafterweise jeweils eine Verbindungsleitung zwischen primären Zentral- und Ringkammern und sekundären Zentral- und Ringkammern, welche in einer Durchströmrichtung jeweils durch ein stromlos offenes Trennventil trennbar ist.
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Im stromlosen Betrieb, der einem Rückfallebenenbetrieb entspricht, wird von beiden Kolben jeweils eine große Wirkfläche bereitgestellt, damit genug Volumen aus dem Hauptbremszylinder ausstoßbar ist. Dazu sind die hydraulischen Verbindungen zwischen Zentralkammer und Ringkammer geöffnet, so dass jeweils die Summe der verdrängten Volumina zur Radbremsbeaufschlagung zur Verfügung steht. Im regulären, verstärkten Betrieb wird das Druckmittelvolumen zum Betätigen der Radbremsen mit Bremsdruck zum Teil aus dem Hauptbremszylinder und zum Teil mit Hilfe von Pumpen aus dem Druckmittelvorratsbehälter bereitgestellt.
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Im regulären, verstärkten Betrieb ergibt sich eine Pedalrückwirkung entsprechend einer verkleinerten Wirkfläche im Hauptbremszylinder. Eine solche - z. B. um den Faktor 4 - reduzierte Pedalrückstellkraft bei gleichzeitiger Ergänzung des vom Hauptzylinder lediglich mit den Zentralkammern bereitgestellten Volumens mit Hilfe der Pumpen um eine Druckmittelmenge, die betragsmäßig gleich der Druckmittelmenge ist, die dabei aus den Ringkammern in den Behälter verschoben wird, entspricht einer Bremskraftverstärkung um den gleichen Faktor.
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Durch die Trennventile wird die Kreisdruckbereitstellungseinrichtung ertüchtigt, elektrisch gesteuert eine Wirkflächenumschaltung durchzuführen, da während einer Betätigung des Bremspedals die Größe der jeweiligen Stufenkolbenfläche (bei beiden Kolben) von dem Schaltzustand des entsprechenden Trennventils abhängt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Trennventile zwischen jeweiliger Zentralkammer und Ringkammer als Analogventile ausgebildet. Auf diese Weise können diese Ventile zum Nachlassen der Kreisbremsdrücke beim Zurücknehmen des Pedals eingesetzt werden.
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Zum jeweiligen Trennventil ist vorteilhafterweise jeweils ein Rückschlagventil parallel angeordnet derart, dass die hydraulische Verbindung zwischen jeweiliger Ringkammer und Zentralkammer unabhängig vom Bestromungszustand des Trennventils in der Durchströmungsrichtung von Ringkammer zur Zentralkammer offen ist. Durch Bestromen des Trennventils kann die Durchströmrichtung von der Zentralkammer zur Ringkammer abgesperrt werden, die umgekehrte Durchströmrichtung ist vermöge eines parallel zum elektromagnetischen Trennventil angeordneten Richtungsventils (Rückschlagventils) unabhängig vom Bestromungszustand des Elektromagnetventils offen.
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Es entspricht dem erfindungsgemäßen Konzept, einen Teil der die Pedalrückstellkraft erzeugenden Wirkfläche dadurch drucklos zu schalten, dass der Ringraum mit dem Behälter verbunden wird. Bedarfsweise, insbesondere in einer Rückfallebene bei Ausfall wenigstens einer aktiven Zusatzdruckquelle, können beide Flächen des Stufenkolbens in beiden Abschnitten gleichzeitig hydraulisch aktiv eingesetzt werden. Das Rückschlagventil ist vorteilhafterweise dabei so angeordnet, dass bei geschlossenem Trennventil ein Druckmittelvolumenfluss von der Ringkammer zur Zentralkammer möglich ist und in umgekehrter Richtung gesperrt ist.
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Diese Konfiguration erlaubt die Realisierung von zwei Betriebsmodi der Kreisdruckbereitstellungseinrichtung. In einem ersten Normalbremsmodus sind die Ringkammern auf Atmosphärendruck geschaltet, indem sie mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden sind, der atmosphärisch belüftet ist. Das Trennventil ist geschlossenen, so dass ein pedalgesteuerter Druckaufbau nur in den Zentralkammern erfolgt.
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Mit Hilfe einer Zusatzquelle kann im jeweiligen Bremskreis Zusatzvolumen in die Radbremsen gefördert werden. In einer Rückfallebene, in der die jeweilige Zusatzdruckquelle nicht zur Verfügung steht, wird die hydraulische Verbindung der Ringkammer mit dem Reservoir bzw. Druckmittelvorratsbehälter aufgehoben und das Trennventil wird geöffnet, so dass für einen pedalgesteuerten Druckaufbau die Summe der hydraulischen Wirkflächen beider Kammern zur Verfügung steht und somit aus beiden Kammern Druckmittel in Richtung der Radbremsen verschoben werden kann. Somit steht mehr Volumen zur Bremsbetätigung zur Verfügung und das in dieser Betriebsart nicht zur Verfügung stehende Volumen der Zusatzdruckquelle wird, bei erhöhter Pedalkraft, ausgeglichen, so dass das verfügbare Bremsflüssigkeitsvolumen bei einer Bremsung ausreichend groß ist.
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In einer bevorzugten Ausführung ist ein Zwischenkolben vorgesehen, der das betätigungsrichtungsseitige Ende der Primärkammer abschließt, wodurch dieser vom Druck in der Primärkammer beaufschlagt wird und die entsprechende Kraft in Betätigungsrichtung auf den Sekundärkolben mechanisch überträgt.
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Der Zwischenkolben begrenzt somit vorteilhafterweise die Primärkammer in Betätigungsrichtung und steht mit dem Sekundärkolben in kraftübertragendem mechanischem Kontakt bzw. ist mit dem Sekundärkolben in axialer Richtung bzgl. der Hauptzylinderachse mechanisch gekoppelt.
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Der Zwischenkolben dient zur Kraftübertragung zwischen Primärkreis bzw. Druckstangenkreis und Sekundärkreis. Die vom Zwischenkolben übertragene Kraft betätigt den Sekundärkolben. Der Zwischenkolben begrenzt die Primärkammer in Betätigungsrichtung und steht mit dem Sekundärkolben in kraftübertragendem mechanischem Kontakt bzw. ist mit dem Sekundärkolben in axialer Richtung (bzgl. der Hauptzylinderachse) mechanisch gekoppelt.
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In einer anderen bevorzugten Ausführung sind Zwischenkolben und Sekundärkolben einteilig ausgeführt.
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Vorteilhafterweise ist die jeweilige Volumenbereitstellungseinrichtung als Pumpe oder auch als ein mit Hilfe eines Linearaktuators angetriebene Kolben-Zylinder-Anordnung [Das entspricht einer Langhub-Kolbenpumpe] ausgebildet. Die Pumpe ist dabei saugseitig mit der jeweiligen Kammer verbunden.
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In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit hydraulisch betätigbaren Radbremsen, von denen jeweils zwei Radbremsen einem Bremskreis zugeordnet sind, und einer oben beschriebenen Kreisdruckbereitstellungseinrichtung. Dadurch kann ein Bremssystem mit einem Hauptzylinder mit kreisweise aktivierbarer Wirkflächenumschaltung realisiert werden.
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Die jeweilige Ringkammer ist, um die ihr zugeordnete Ring-Kolbenfläche hydraulisch deaktivieren zu können, vorteilhafterweise durch ein elektrisches Aktivieren eines stromlos geschlossenen Druckentlastungsventils mit einem Druckmittelvorratsbehälter verbindbar.
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Vorteilhafterweise sind in einer Reservebetriebsart die Trennventile sowie die Druckentlastungsventile unbestromt, so dass bei einer Pedalbetätigung in beide Bremskreise die jeweilige Summe der aus Zentralkammer und Ringkammer verdrängten Druckmittelvolumina eingespeist wird.
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In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem zum Betrieb in einer Normalbetriebsart mit unterstützender Druck- und Volumenquelle die Trennventile sowie die Druckentlastungsventile bestromt werden, sodass bei einer Pedalbetätigung in beide Bremskreise jeweils nur das aus der Zentralkammer verdrängte Druckmittelvolumen eingespeist wird. Der Vorteil davon ist, dass die Pedalkraft zum Erreichen eines beabsichtigten Drucks entsprechend dem Flächenverhältnis geringer ist. Wenn weiterhin noch die durch die Flächenumschaltung geringere Volumenförderung durch die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen ausgeglichen wird, erreicht man den beabsichtigten Bremsdruck im Vergleich zur Betriebssituation ohne Unterstützung bei gleichem Pedalweg aber geringerer Pedalkraft. Dies wird vom Fahrer wie eine Pedalkraftverstärkung wahrgenommen.
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Vorteilhafterweise wird mit Hilfe der unterstützenden Druck- und Volumenquellen eine jeweilige Druckmittelmenge in die Bremskreise eingespeist, die äquivalent zu der bei Pedalbetätigung aus den Ringkammern in den Behälter abströmenden Druckmittelmenge ist.
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Beim Lösen des Bremspedals wird vorteilhafterweise mit Hilfe der Trennventile aus den Bremskreisen eine Druckmittelmenge abgelassen, die äquivalent zu der in dieser Situation zum Auffüllen der frei werdenden Ringkammervolumina ist. Zweckmäßigerweise sind hierfür die Trennventile als analog steuerbare Elektromagnetventile ausgebildet.
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Vorteilhafterweise werden bzw. sind zum Betreiben des Bremssystems in einer Betriebsart „Automatisierte Bremsung“ ohne Pedalbetätigung die Trennventile unbestromt, insbesondere offen, und die Druckentlastungsventile bestromt, mithin ebenfalls offen sind und ein Aufbau von Kreisbremsdrücken mit Hilfe der Pumpen erfolgt und ein geregelter Druckabbau mit Hilfe der analog steuerbaren Druckregelventile.
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Vorteilhafterweise ist in jedem der beiden Bremskreise jeweils ein Drucksensor vorgesehen, der den jeweiligen Druck im Bremskreis erfasst, wodurch eine Regelung des jeweiligen Bremsdruckes ermöglicht wird.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass im Bedarfsfall eines Betriebs in einer Rückfallebene der Fahrer eine vergrößerte hydraulische Wirkfläche zur Verfügung gestellt bekommt und damit in die Lage versetzt wird, die Radbremsen mit einer für die von ihm beabsichtigte Bremsung benötigten Druckmittelmenge zu beaufschlagen - jedoch mit einer im Vergleich zu unterstützten Betriebsart erhöhten Pedalkraft. In allen möglichen Betriebsfällen ist die Bremskreistrennung immer gewährleistet, da außer einem Überlauf über eine zwei Kammern im Bremsflüssigkeitsbehälter trennende Schottwand keine hydraulische Verbindung der Bremskreise besteht.
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Der Fahrer hat eine direkte Rückmeldung am Pedal (z. B. Beginn einer ABS-Regelung). Ein Simulator zur Bereitstellung des Pedalgefühls wird nicht benötigt. Der Fahrer erhält durch das von den Pumpen bereitgestellt Druckmittelvolumen eine Unterstützung beim Beaufschlagen der Radbremsen mit Druckmittel und damit beim Bremsdruckaufbau. Über eine Ventilansteuerung ist eine Kraft-Weg-Modulation des Pedalgefühls möglich.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:
- 1 eine ausschnittsweise Darstellung einer Kreisdruckbereitstellungseinrichtung in einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
- 2 ein Bremssystem mit einer beispielsgemäßen Kreisdruckbereitstellungseinrichtung;
- 3 eine ausschnittsweise Darstellung einer Kreisdruckbereitstellungseinrichtung in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform; und
- 4 ein Bremssystem mit einer weiteren beispielsgemäßen Kreisdruckbereitstellungseinrichtung.
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Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine in 1 ausschnittsweise dargestellte Kreisdruckbereitstellungseinrichtung 2 umfasst einen als Tandemhauptbremszylinder ausgebildeten Hauptbremszylinder 4. Die Kreisdruckbereitstellungseinrichtung 2 umfasst ein Bremspedal 8, welches über eine Koppelstange 12 mit einem Primärkolben 16 gekoppelt ist, welcher eine Primärkammer 20 begrenzt. Ein Sekundärkolben 24 begrenzt eine Sekundärkammer 28.
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Der Primärkolben 16 ist als Stufenkolben ausgebildet und weist einen ersten Primärkolbenabschnitt 30 auf und einen daran sich anschließenden zweiten Primärkolbenabschnitt 34, der einen größeren Radius aufweist als der erste Primärkolbenabschnitt 30. Die Primärkammer 20 ist als Zentralkammer 40 ausgebildet, in die der erste Primärkolbenabschnitt 30 verschiebbar ist. Weiterhin ist eine primäre Ringkammer 42 ausgebildet, in die der zweite Primärkolbenabschnitt 34 verschiebbar ist. Die beiden Kammern 40, 42 sind hydraulisch durch eine Verbindungsleitung 50 verbunden. In der Verbindungsleitung 50 ist ein stromlos offenes Verbindungsventil bzw. Trennventil 54 angeordnet.
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Zu dem Trennventil 54 ist ein Rückschlagventil 56 hydraulisch parallelgeschaltet, welches einen Fluss von der Ringkammer 42 in die Zentralkammer 40 zulässt und in umgekehrter Richtung sperrt. Bei geschlossenem Ventil 54 ist somit ein Fluss von Druckmittel von der Kammer 40 in die Kammer 42 gesperrt, während er in entgegengesetzter Richtung zugelassen wird.
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Der Sekundärkolben 24 ist als Stufenkolben ausgebildet und weist einen ersten Sekundärkolbenabschnitt 60 auf und einen daran sich anschließenden zweiten Sekundärkolbenabschnitt 64, der einen größeren Radius aufweist als der erste Sekundärkolbenabschnitt 60. Die Sekundärkammer 28 ist als Zentralkammer 68 ausgebildet, in die der erste Sekundärkolbenabschnitt 60 verschiebbar ist. Weiterhin ist eine Ringkammer 72 vorgesehen, in die der zweite Sekundärkolbenabschnitt 64 verschiebbar ist. Die beiden Kammern 68, 72 sind hydraulisch durch eine Verbindungsleitung 80 verbunden. In der Verbindungsleitung 80 ist ein stromlos offenes Verbindungsventil bzw. Trennventil 84 angeordnet.
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Zu dem Trennventil 84 ist ein Rückschlagventil 92 hydraulisch parallelgeschaltet, welches einen Fluss von der Kammer 72 in die Kammer 68 zulässt und in umgekehrter Richtung sperrt. Bei geschlossenem Ventil 84 ist somit ein Fluss von Druckmittel von der Zentralkammer 68 in die Ringkammer 72 gesperrt, während er in andere Richtung zugelassen wird.
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Die Zentralkammer 40 wird begrenzt von einem Zwischenkolben 96, der gegenüber einer Stirnfläche 94 des Sekundärkolbens 24 angeordnet ist. Der Zwischenkolben 96 dient der Kraftübertragung vom Druckstangenkreis (mit Primärkammer 20) auf den Schwimmkreis (mit Sekundärkammer 28).
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Die beispielsgemäße Kreisdruckbereitstellungseinrichtung 2 umfasst weiterhin (in 1 nicht dargestellt) zwei Druckregelventile 160, 164 sowie zwei Pumpen 170, 174, welche jeweils saugseitig an den Druckmittelvorratsbehälter 122 angeschlossen sind. Die Ausgleichsverbindungen der Zentralkammern sind auch dort angeschlossen, bei betätigtem Hauptzylinder sind die Ausgleichsverbindungen jedoch geschlossen, so dass in diesem Zustand nicht von einer Verbindung der Pumpensaugseiten mit den Kammern 20, 28 gesprochen werden kann. Entscheidend ist vielmehr der Anschluss der Pumpensaugseiten an den Behälter 122. Die Pumpen bekommen das von ihnen angesaugte Druckmittelvolumen aus dem Behälter, durch welchen unabhängig von der Pedalbetätigung Bremsflüssigkeit in die Bremskreise I, II (siehe 2) gefördert werden kann. Die Druckregelventile 160, 164 sind endseitig an Leitungsabschnitten angeordnet, welche mit der jeweiligen Zentralkammer 40, 68 hydraulisch verbunden ist.
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Die Anbindung der Kreisdruckbereitstellungseinrichtung 2 an ein elektrohydraulisches Bremssystem 120 erfolgt bevorzugt wie folgt, siehe dazu auch 2. Primärkammer 20 ist über eine hydraulische Verbindung 100 mit einem hauptbremszylinderseitigen Anschluss des Druckregelventils 160 verbunden. Sekundärkammer 28 ist über eine hydraulische Leitung 104 mit einem hauptbremszylinderseitigen Anschluss des Druckregelventils 164 verbunden. Ein pumpenseitiger Anschluss des Druckregelventils 160 ist mit der Druckseite der Pumpe 170 sowie den Eingangsanschlüssen der dem Bremskreis I zugeordneten Modulationsventile 140, 142 verbunden. Ein pumpenseitiger Anschluss des Druckregelventils 164 ist mit der Druckseite der Pumpe 174 sowie den Eingangsanschlüssen der dem Bremskreis II zugeordneten Modulationsventile 144, 146 verbunden. Durch jeweilige Ausgleichsöffnungen sind die Kammern 20, 28 jeweils über Ausgleichsöffnungen („Schnüffellöcher“) und Ausgleichsleitungen 106, 108 an einen Druckmittelvorratsbehälter 122 angeschlossen derart, dass im jeweils unbetätigten Zustand des jeweiligen Kolbens eine hydraulische Verbindung zum unter Atmosphärendruck stehen Druckmittelvorratsbehälter 122 hergestellt ist.
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Die primäre Ringkammer 42 ist über ein stromlos offenes Elektromagnetventil 54 und ein Rückschlagventil 56 mit der primären Zentralkammer 40 verbunden, derart dass durch ein Bestromen der Spule des Elektromagnetventils 54 ein Druckmittelfluss von der Zentralkammer 40 zur Ringkammer 42 gesperrt wird. Weiter ist die primäre Ringkammer 42 über ein stromlos geschlossenes Elektromagnetventil 112 mit dem primären Behälteranschluss des Druckmittelvorratsbehälters 122 verbindbar, so dass durch ein Bestromen der Spule des Elektromagnetventils 112 die Ringkammer 42 mit dem im Druckmittelvorratsbehälter herrschenden Atmosphärendruck verbunden wird. Die sekundäre Ringkammer 72 ist über ein stromlos offenes Elektromagnetventil 84 und ein Rückschlagventil 92 mit der sekundären Zentralkammer 68 verbunden, derart dass durch ein Bestromen der Spule des Elektromagnetventils 84 ein Druckmittelfluss von der Zentralkammer 68 zur Ringkammer 72 gesperrt wird. Weiter ist die sekundäre Ringkammer 72 über ein stromlos geschlossenes Elektromagnetventil 116 mit dem sekundären Behälteranschluss des Druckmittelvorratsbehälters 122 verbindbar, so dass durch ein Bestromen der Spule des Elektromagnetventils 116 die Ringkammer 72 mit dem im Druckmittelvorratsbehälter herrschenden Atmosphärendruck verbunden wird.
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Das in 2 dargestellte Bremssystem 120 umfasst vier hydraulisch betätigbare Radbremsen 130, 132, 134, 136, wobei jeder der Radbremsen 130-136 jeweils ein stromlos offenes Einlassventil 140, 142, 144, 146 und ein stromlos geschlossenes Auslassventil 150, 152, 154, 156 zugeordnet sind. Dem entsprechenden Einlassventil 140-146 ist jeweils ein Rückschlagventil parallel geschaltet derart, dass bei gesperrtem Einlassventil 140-146 ein Rückfluss von Druckmittel aus der Radbremse 130-136 ermöglicht und in umgekehrter Richtung gesperrt wird.
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Die Radbremsen 130, 132 sind trennbar durch ein stromlos offenes Druckregelventil 160 mit der Primärkammer 20 verbunden bzw. verbindbar und sind Teil eines ersten Bremskreises I. Radbremsen 134, 136 sind trennbar durch ein stromlos offenes Druckregelventil 164 mit der Sekundärkammer 28 verbunden bzw. verbindbar und sind Teil eines zweiten Bremskreises II.
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Zur aktiven Förderung von Druckmittel in die Radbremsen 130-136 des jeweiligen Bremskreises I, II ist jeweils eine Pumpe 170, 174 als der Teil der Kreisdruckbereitstellungseinrichtung 2 vorgesehen, die saugseitig mit dem Druckmittelvorratsbehälter 122 in Verbindung steht. Die Pumpe 170, 174 wird hierbei jeweils als Volumenbereitstellungseinrichtung eingesetzt.
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Bei einer Normalbremsung wird der Bremsdruck direkt vom Fahrer durch Betätigung des Bremspedals 8 aufgebaut. In den Bremskreisen I, II wird dabei ein zur Vermeidung eines übermäßigen Pedalweges benötigtes Zusatzvolumen mit Hilfe der jeweiligen Pumpe 170, 174 bereitgestellt. Dadurch wird der Pedalweg verringert, der ansonsten außer bei leichten Fahrzeugen zu hoch sein könnte. Die Druckregelventile 160, 164 sind geöffnet, so dass Druckmittel aus den Kammern 20, 28 in die Radbremsen 130-136 strömen kann. Dabei werden die stromlos geschlossenen Ventile 112 116 in die Offenstellung geschaltet, so dass Kammerabschnitte 42, 72, in denen sich jeweils der Kolbenabschnitt 34, 94 bewegt, mit dem Druckmittelvorratsbehälter 122 verbunden und damit drucklos sind.
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Die beiden stromlos offenen Ventile 54, 84 werden jeweils in ihre geschlossene Stellung geschaltet, so dass jeweils in der Zentralkammer 40, 68 mit dem kleineren Radius Druck aufgebaut werden kann. Das heißt, nur die kleineren Durchmesser der jeweiligen Stufenkolben sind jeweils aktiv. Die Durchmesser der beiden Kolbenabschnitte 30, 60 mit dem jeweils kleineren Radius sind derart ausgeführt, dass bei einer Bremsung eine vorgegebene bzw. gewünschte Relation zwischen Pedalkraft und Druck realisiert wird.
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Das Bremssystem 120 kann auch fahrerunabhängig Bremsvorgänge wie beispielsweise ASR, ESP etc. durchführen oder bei Vorhandensein eines als Generator nutzbaren Fahrantriebs regenerative Bremsungen durchführen. Dazu werden die Druckregelventile 160, 164 geschlossen und zur Raddruckregelung werden die Pumpen 170, 174 und Radventile 140-146, 150-156 von einer Steuer- und Regeleinheit (nicht dargestellt) angesteuert. Durch gezielte Ansteuerung von Druckregelventil 160, 164 und der Ventile 112, 116, 54, 84 kann bedarfsweise der Pedalweg moduliert werden.
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Die Kreisdruckbereitstellungseinrichtung 2 ist dazu ausgebildet, in einer Rückfallebenen-Betriebsart bei Bedarf, d. h. bei voller Ausnutzung des verfügbaren Bremspedalwegs durch den Fahrer, eine ausreichende Druckmittelmenge zur Beaufschlagung der Radbremsen bereitzustellen. Bei Ausfall der zusätzlichen Druckquellen 170, 174, beispielsweise bei Ausfall der Stromversorgung bzw. des Bordnetzes, schalten die stromlos geschlossenen Ventile 112, 116 und die stromlos offenen Ventile 54, 84 jeweils in ihre Grundstellung. Das heißt, die stromlos geschlossenen Ventile 112, 116 schließen, so dass die Verbindung der jeweiligen Kammern 42, 72, die jeweils als Ringraum ausgebildet ist, zum Druckmittelvorratsbehälter 122 geschlossen wird. Gleichzeitig werden die beiden Kammern 72 und 68 bzw. 42 und 40 hydraulisch miteinander verbunden. Damit wirkt jeweils die Gesamtfläche des jeweiligen Stufenkolbens, was zu einer höheren Pedalkraft bei gleichzeitig vergrößertem Volumenausstoß führt. Auf diese Weise wird in der Rückfallebene das fehlende Volumen der Zusatzdruckquellen ausgeglichen und es wird bezogen auf die bei regulärem Betrieb wirksamen Hauptzylinderkolbenflächen eine Wirkflächenvergrößerung der jeweils hydraulisch aktiven Kolbenfläche bereitgestellt.
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Die oben beschriebene Ausführung der Kreisdruckbereitstellungseinrichtung 2 hat den Nachteil, dass in der Rückfallebene im Schwimmkreis wegen des kleineren Durchmessers des Zwischenkolbens 96 ein geringerer Druck aufgebaut wird als im Druckstangenkreis. Dieser Nachteil wird vermieden, wenn anstelle des Zwischenkolbens 96 eine zusätzliche Stufe am Stufenkolben des Schwimmkreises angebracht wird und der entstehende Ringraum mit dem Ringraum am Stufenkolben des Druckstangenkreises verbunden wird.
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Eine derartig ausgebildete Kreisdruckbereitstellungseinrichtung 2 in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist in 3 isoliert und in 4 als Teil eines Bremssystems 120 dargestellt. Am Kolben 24 ist eine Zusatzstufe 200 angebracht bzw. diese kann mit dem Kolben 24 auch einstückig ausgebildet sein. Hier wirkt bei normaler Funktion (SO Ventile und SG Ventile geschaltet) jeweils nur der kleine Kolbendurchmesser, weil die Ringräume mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter verbunden sind. In der Rückfallebene (SO Ventile 54, 84 offen, SG Ventile 112, 116 geschlossen) wirkt die gesamte Fläche der Stufenkolben und in beiden Bremskreisen I, II stellt sich der gleiche Druck ein.
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Das Bremssystem 120 gemäß 2 bzw. 4 kann alternativ oder zusätzlich zu den Pumpen 170, 174 auch wenigstens eine weitere Druckquelle aufweisen, insbesondere einen Linearaktuator.
