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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Notbremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Ausführung einer Notbremsung während eines automatisierten Fahrmanövers vorgesehen, wobei die Vorrichtung umfasst:
- - einen Volumenspeicher zur Speicherung eines Fluidvolumens zur Vorhaltung von Bremsenergie für die Notbremsung,
- - eine Speicherladeleitung zur Aufladung eines Volumenspeichers mit Fluidvolumen und
- - eine separate Speicherentladeleitung zur Entladung des Volumenspeichers in Richtung einer Radbremse,
- - ein mittels Bestromung aktivierbares Rückhaltemittel, welches ausgebildet ist
- ◯ bei Aktivierung die gespeicherte Bremsenergie aufrechtzuhalten und
- ◯ bei Wegfall der Aktivierung die gespeicherte Bremsenergie freizugeben. Weiterhin ist ein Verfahren zum Betreiben der Notbremsvorrichtung vorgesehen.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Patentanmeldung
DE 10 2015 216 214 A1 bekannt, bei der für hochautomatisierte Parkfunktionen die Feststellbremse in eine vordefinierte Position gebracht wird, die zwischen komplett geöffnet und komplett geschlossen liegt. Das Fahrzeug kann dabei weiterhin manövriert werden. Für den Fall, dass die Bremse während des Manövers z.B. wegen eines plötzlich eintretenden Hindernisses geschlossen werden muss, ist dies viel schneller möglich, da ein Kraftaufbau aus der neuen Position heraus viel schneller erfolgt.
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Aus dem Stand der Technik ist weiterhin die Patentanmeldung
DE 10 2015 201 236 A1 bekannt. Diese Schrift betrifft ein Hydraulikbremssystem, wobei zusätzlich zur Hauptspeichereinheit mindestens eine Zusatzspeichereinheit vorgesehen ist, die ein Vorspannmittel zur Speicherung mechanischer Energie aufweist, das mit einem Zusatzkolben der Zusatzspeichereinheit gekoppelt und dazu ausgebildet und vorgesehen ist, den Zusatzkolben zu verstehen, um über die Hydraulikflüssigkeit an der Radbremse einen erhöhten Bremsdruck bereitzustellen. Der über die Zusatzspeichereinheiten zur Verfügung gestellte Bremsdruck wird anschließend über mehrere Ventile des regulären Ventilblocks (d.h. Hydroaggregat) zur individuellen Erhöhung und Modulation des Bremsdruckes an den einzelnen Rädern genutzt. Entsprechend kann mittels der Zusatzspeichereinheiten nicht nur eingesetzt werden, wenn eine Notbremsung auszuführen ist, sondern auch wenn eine Fahrzeuginstabilität festgestellt wird und ein Antiblockiersystem oder ESP eingreifen muss.
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Eine derartige Integration in das Bremssystem ermöglicht vielfältige Zusatzfunktionen und kann eine Redundanz im Bremssystem ermöglichen. Jedoch ist ein solches System sehr aufwendig und teuer. Darüber hinaus bietet es nur bedingte Sicherheit für eine Bremsung in einer Notsituation. Bspw. ist es anfällig gegenüber Systemfehlern, z.B., wenn bei einem Stromausfall der reguläre Ventilblock nicht mehr geschalten werden kann. Ebenfalls kann sich durch den Anschluss der Zusatzspeichereinheiten eine Wechselwirkung mit den restlichen Komponenten der Betriebsbremse ergeben - es ist also nicht sichergestellt, dass die Betriebsbremse unbeeinflusst wirken kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteilhaft ermöglicht hingegen das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung, eine hohe Sicherheit, dass eine Notbremsung im Falle eines Systemausfalls tatsächlich ausführbar ist. Weiterhin ermöglicht die vorgestellte Lösung, dass das bestehende System (insbesondere das ESP-Modul) weder baulich noch funktionell beeinflusst wird. Hierdurch wird eine kostengünstige Lösung geschaffen. Ebenfalls ist ein modularer Bremssystemaufbau ermöglicht, indem die Lösung als Zusatzmodul an ein ESP-Modul angeschlossen werden kann. Weiterhin bleibt die Betriebsbremse im regulären Fahrbetrieb durch die vorgestellte Lösung gänzlich unbeeinflusst. D.h. es wird sichergestellt, dass es bei einer regulären Bremsung zu keinem Austausch, bzw. Abfluss von Bremsfluid kommt.
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Ermöglicht wird dies gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Es ist daher eine Notbremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Ausführung einer Notbremsung während eines automatisierten Fahrmanövers vorgesehen, wobei die Vorrichtung umfasst:
- - einen Volumenspeicher zur Speicherung eines Fluidvolumens zur Vorhaltung von Bremsenergie für die Notbremsung,
- - eine Speicherladeleitung zur Aufladung eines Volumenspeichers mit Fluidvolumen und
- - eine separate Speicherentladeleitung zur Entladung des Volumenspeichers in Richtung einer Radbremse,
- - ein mittels Bestromung aktivierbares Rückhaltemittel, welches ausgebildet ist
- ◯ bei Aktivierung die gespeicherte Bremsenergie aufrechtzuhalten und
- ◯ bei Wegfall der Aktivierung die gespeicherte Bremsenergie freizugeben.
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Hierunter wird verstanden, dass das Kraftfahrzeug neben einer regulären Betriebsbremsvorrichtung auch eine separate Notbremsvorrichtung aufweist. Die Betriebsbremsvorrichtung ist ausgelegt und wird verwendet zur Erzeugung einer Bremskraft für reguläre Bremsvorgänge - auch während dem automatisierten Fahrmanöver. Eine automatisierte Bremskrafterzeugung kann bspw. mittels dem Aktuator des ESP-Moduls, bzw. des Hydroaggregats erfolgen. Ebenfalls sind andere elektrisch aktuierbare Druckerzeugungsvorrichtungen dafür möglich, bspw. ein elektrischer Bremskraftunterstützer, ein sogenannter iBooster. Die Notbremsvorrichtung ist ausgelegt und wird verwendet zur Erzeugung einer Bremskraft zum sicheren Anhalten des Kraftfahrzeugs in einer Notsituation - insbesondere während der Ausführung des automatisierten Fahrmanövers. Die durch die Notbremsvorrichtung erzeugbare Bremskraft, bzw. Bremsenergie ist groß genug ist, um das Kraftfahrzeug während der Durchführung des automatisierten Fahrmanövers sicher anzuhalten. Bspw. ist das in der Notbremsvorrichtung gespeicherte Fluidvolumen ausreichend und der eingestellte hydraulische Druck groß genug, um das Fahrzeug aus der möglichen Höchstgeschwindigkeit während des automatisierten Fahrmanövers zum Stehen zu bringen. Insbesondere ist der Druck groß genug, um das Fahrzeug bei Ausbleiben eines Antriebsmoments durch den Antriebsmotor sicher in den Stillstand zu bringen. Als sicheres Anhalten wird definiert, wenn ein definierter Bremsweg eingehalten werden kann, insbesondere bei einer definierten Beladung des Fahrzeugs und Straßenreibwert. Vorteilhaft kann das Fahrzeug auch an einer definierten Steigung sicher angehalten werden.
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Der Volumenspeicher ist vorteilhaft ausgestaltet als federbelastetes Kolbensystem, d.h. als Kolben-Feder-Speicher. Dieser umfasst ein Gehäuse und einen Kolben, welcher einen Fluidraum begrenzt, sowie eine Kolbenrückstellvorrichtung, insbesondere eine Volumenspeicherfeder. Weiterhin kann der Volumenspeicher eine Kolbenführung, bspw. eine Kolbenstange aufweisen, sowie ggf. einen Kolbenanschlag, um Ruhezustand mit vorgespannter Feder zu ermöglichen. Der mögliche Fluidraum und die Volumenspeicherfeder sind so ausgestaltet, dass in einem definierten Zustand des Volumenspeichers das gespeicherte Fluidvolumen und der in dieser Position vorherrschende Druck ausreichend ist eine sichere Notbremsung durchzuführen. Die in der Volumenspeicherfeder gespeicherte Federenergie ist maßgeblich für die Erzielung der gewünschten Bremskraft in der Notsituation, da diese Volumenspeicherfeder bei einem Entfall der Rückhaltevorrichtung das Fluidvolumen aus dem Volumenspeicher hinaus presst und zur Radbremse leitet und dort eine entsprechende Bremskraft erzeugt. Entsprechend ist die Volumenspeicherfeder auf die benötigte Bremskraft aufgelegt.
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In einer alternativen Ausführung ist der Volumenspeicher als Gasdruckspeicher ausgestaltet.
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Eine Aufladung des Volumenspeichers erfolgt, bspw. automatisiert mittels der Betriebsbremsvorrichtung. Bremsfluid wird dabei durch die Speicherladeleitung von dem Hydroaggregat in den Volumenspeicher gepresst. Eine Entladung des Volumenspeichers erfolgt bei einem Fehlerfall, bspw. bei einem Ausfall des Bordnetzes. Hierbei wird mittels der gespeicherten Federenergie das Bremsfluides zu einer Radbremse geleitet, um dort eine Bremswirkung zu erzeugen. Hierfür ist eine hydraulische Verbindung des Volumenspeichers mit der Radbremse ausgebildet, die Speicherentladeleitung.
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Die beiden Leitungen, Speicherentladeleitung und Speicherladeleitung, sind ausschließlich dafür vorgesehen, um den Volumenspeicher zu befüllen und entleeren. D.h. es erfolgt keine Fluidführung durch diese Leitungen um andere Funktionen als eine Notbremsung zu ermöglichen. Entsprechend wird ermöglicht, dass der Volumenspeicher keine Rückwirkung oder Einfluss auf eine Bremsung mittels des Betriebsbremssystem nimmt. Die Speicherentladeleitung und Speicherladeleitung sind weiterhin als zwei separate Leitungen ausgebildet. Dies ermöglicht eine funktionale Entkopplung.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Notbremsvorrichtung ein Speicherladeventil, wobei das Speicherladeventil in der Speicherladeleitung positioniert ist, wobei insbesondere das Speicherladeventil als stromlos geschlossenes Ventil ausgebildet ist.
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Hierunter wird verstanden, dass sich in der hydraulischen Leitung zur Aufladung des Volumenspeichers ein Ventil befindet. Dieses Schaltventil ist bspw. ein stromlos geschossenes Ventil. D.h. im regulären, unbestromten Zustand ist der Volumenspeicher durch das Ventil von dem regulären Bremssystem abgekoppelt. Nur bei einer Bestromung des Ventils öffnet dieses und ermöglicht eine hydraulische Verbindung zwischen dem ESP-Modul und dem Volumenspeicher. Entsprechend wird ermöglicht, dass der Volumenspeicher im regulären Zustand keine Rückwirkung oder Einfluss auf das Hydrauliksystem der Betriebsbremse nimmt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Notbremsvorrichtung ein Speicherentladeventil, wobei das Speicherentladeventil in der Speicherentladeleitung positioniert ist, wobei insbesondere das Speicherentladeventil als stromlos offenes Ventil ausgebildet ist.
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Hierunter wird verstanden, dass sich in der hydraulischen Leitung zur Entladung des Volumenspeichers in Richtung der Radbremse ein Ventil befindet. Dieses Schaltventil ist bspw. ein stromlos offenes Ventil. D.h. im regulären, unbestromten Zustand ist der Volumenspeicher direkt mit der Radbremse gekoppelt. Bei einer Freigabe des im Volumenspeicher gespeicherten Fluidvolumens kann dieses ungehindert zur Radbremse gelangen und dort eine Bremskraft erzeugen. Nur bei einer Bestromung des Ventils schließt dieses und unterbricht die hydraulische Verbindung. Entsprechend wird ermöglicht, dass ein mittels der Speicherladeleitung zum Volumenspeicher geführtes Fluidvolumen den Volumenspeicher füllt und dort unter Druck (bzw. gegen die Kraft der Volumenspeicherfeder) gespeichert wird, jedoch nicht automatisch zur Radbremse weitergeleitet wird.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Notbremsvorrichtung ist das Rückhaltemittel ausgebildet:
- - als Hydraulikventilvorrichtung, insbesondere als stromlos offenes Speicherentladeventil im bestromten Zustand, zum Einsperren des im Volumenspeicher gespeicherten Fluidvolumens, oder
- - als Rastmagnetvorrichtung zum Fixieren einer Stellung eines Kolbens des Volumenspeichers, oder
- - als Haltemagnetvorrichtung zum Fixieren einer Stellung eines Kolbens des Volumenspeichers.
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Hierunter ist zu verstehen, dass verschiedene Alternativen hinsichtlich der Ausgestaltung des Rückhaltemittels denkbar sind. Bspw. ist das Rückhaltemittel aus Hydraulikventilvorrichtung ausgebildet. Hierbei wird das im Volumenspeicher unter Druck stehende Fluidvolumen mittels einem oder mehreren Ventilen eingesperrt. Vorteilhaft wird hierfür das Speicherentladeventil verwendet. Das stromlos offene Speicherentladeventil wird entsprechend bestromt und ermöglich durch die sich einstellende geschlossene Position die Funktion des Rückhaltemittels. Gleichzeitig wird das Speicherladeventil nicht bestromt und befindet sich entsprechend ebenfalls in der geschlossenen Position.
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In einer alternativen Ausführung ist eine Rastmagnetvorrichtung vorhanden, um das Rückhaltemittel zu bilden. Die Rastmagnetvorrichtung ist eine separate mit der Volumenspeichereinheit verbundene Elektromagnetvorrichtung mit einem Raststift, welcher in eine Raststufe des Kolbens, bzw. der Kolbenstange des Volumenspeichers einrasten kann und damit den Kolben in der jeweiligen Position halten kann. Die Rastmagnetvorrichtung ist so ausgestaltet, dass ein Einrasten, d.h. Fixieren der Stellung des Kolbens, unter Bestromung erfolgt. Ohne Bestromung ist eine freie Bewegung des Kolbens möglich. Hierbei können mehrere Raststufen definiert sein. Dabei ist insbesondere eine definierte Raststufe für die Notbremsung vorgesehen. In dieser Position ist ausreichend Fluidvolumen und ausreichend Federdruck vorhanden um eine sichere Notbremsung durchzuführen. Ggf. ist auch eine Raststufe für die Ruheposition des Kolbens ausgeführt, welche eine definierte Vorspannung der Feder ermöglicht. Ggf. können auch eine Vielzahl von weiteren Raststufen vorhanden sein.
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In einer weiteren Alternative ist eine Haltemagnetvorrichtung vorhanden, um das Rückhaltemittel für die Volumenspeichereinheit zu bilden. Die Haltemagnetvorrichtung ermöglicht ein Fixieren des Kolbens der Volumenspeichereinheit in einer definierten Position mittels Magnetkraft. Hierfür umfasst die Vorrichtung mindestens einen Elektromagneten. Die Haltemagnetvorrichtung ist so ausgestaltet, dass ein Halten des Kolbens, d.h. Fixieren der Stellung des Kolbens, unter Bestromung erfolgt. Ohne Bestromung ist eine freie Bewegung des Kolbens möglich.
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In einer bevorzugten Ausführung der Notbremsvorrichtung umfasst die Rastmagnetvorrichtung: einen Anker mit einem Raststift zum Einrasten in eine Rastnut, einen Elektromagneten zur Bewegung des Ankers, eine Rückstellfeder zur Rückstellung des Ankers, ein Gehäuse zur Integration der Komponenten.
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Weiterhin ist eine Radbremse vorgesehen für ein Kraftfahrzeug mit einer Betriebsbremsvorrichtung und einer Notbremsvorrichtung wie oben beschrieben, wobei die Radbremse einen Betriebsbrems-Radzylinder und einen Notbrems-Radzylinder umfasst, und wobei der Betriebsbrems-Radzylinder mittels der Betriebsbremsvorrichtung mit Bremsfluid beaufschlagbar ist und der Notbrems-Radzylinder mittels der Notbremsvorrichtung mit Bremsfluid beaufschlagbar ist.
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Hierunter wird verstanden, dass eine Radbremse vorgesehen ist, welche wenigstens zwei Radbremszylinder umfasst. Es sei explizit erwähnt, dass diese wenigstens zwei Radbremszylinder beide hydraulische Radbremszylinder sind, welche jedoch keine direkte hydraulische Verbindung zueinander aufweisen. Der Betriebsbrems-Radzylinder und der Notbrems-Radzylinder sind also unabhängige Radbremszylinder. Selbstverständlich kann der Betriebsbrems-Radzylinder oder/und der Notbrems-Radzylinder jeweils mehrere Bremszylinder aufweisen. Bei einer regulären Bremsung - auch während dem automatisierten Fahrmanöver - wird der Betriebsbrems-Radzylinder mittels der Betriebsbremsvorrichtung mit Bremsdruck beaufschlagt. Und bei einer Notbremsung wird der Notbrems-Radzylinder mittels der Volumenspeichereinheit mit Bremsdruck beaufschlagt. Es erfolgt keine Beaufschlagung des Betriebsbrems-Radzylinders durch die Volumenspeichereinheit bei einer Notbremsung. Ebenso erfolgt keine Beaufschlagung des Notbrems-Radzylinder durch die Betriebsbremsvorrichtung bei einer regulären Bremsung.
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In einer möglichen Ausgestaltung kann eine automatisierte Parkbremse (APB) in den Notbrems-Radzylinder integriert sein.
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Weiterhin ist ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das Bremssystem umfasst:
- - eine Notbremsvorrichtung wie beschrieben,
- - eine Betriebsbremsvorrichtung,
- - eine Radbremse mit einem Betriebsbrems-Radzylinder und einem Notbrems-Radzylinder,
wobei die Speicherladeleitung mit der Betriebsbremsvorrichtung verbunden ist und die Speicherentladeleitung mit dem Notbrems-Radzylinder verbunden ist.
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Hierunter ist zu verstehen ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Betriebsbremsvorrichtung und einer Notbremsvorrichtung wie oben beschrieben und einer Radbremse mit einem Betriebsbrems- und einem Notbrems-Radzylinder, wobei die Speicherladeleitung mit der Betriebsbremsvorrichtung verbunden ist und die Speicherentladeleitung mit dem Notbrems-Radzylinder verbunden ist. Hierdurch ist beschrieben, dass die Volumenspeichereinheit insbesondere zwei hydraulische Anschlüsse aufweist. Ein Anschluss ermöglicht die direkte hydraulische Verbindung mit dem Notbrems-Radzylinder der Radbremse - und damit eine Bremsung in einer Notsituation. Der andere Anschluss ermöglicht eine hydraulische Verbindung mit der Betriebsbremse - und damit eine Aufladung des Volumenspeichers.
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In einer bevorzugten Ausführung umfasst das Bremssystem ein Hydroaggregat, wobei das Hydroaggregat mit dem Betriebsbrems-Radzylinder mittels einer Hydraulikverbindung verbunden ist, und wobei die Speicherladeleitung hydraulisch an diese Hydraulikverbindung angebunden ist, und wobei die Hydraulikverbindung zwischen dem Hydroaggregat und dem Betriebsbrems-Radzylinder frei ist von Ventilen.
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Hierunter ist zu verstehen, dass ein Hydroaggregat (auch ESP-Modul genannt) als Betriebsbremsvorrichtung zur Ausführung von Bremsungen im Rahmen des automatisierten Fahrmanövers ausgebildet ist. Es liegt also eine direkte hydraulische Verbindung zwischen dem ESP-Modul und der Radbremse vor. An dieser Verbindung ist die Speicherladeleitung angeschlossen. Der Anschluss erfolgt bspw. mittels eines hydraulischen Abzweigs in der Verbindung der Betriebsbremse mit dem Betriebsbrems-Radzylinder. Es ist also kein Ventil an dieser Stelle vorgesehen. Daher ergibt sich durch den Anschluss an die Betriebsbremse kein potentielles Ausfallrisiko oder Unterbrechung der Verbindung der Betriebsbremse mit dem Betriebsbremse-Radzylinder. Dies verbessert die Sicherheit.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen ein Verfahren zum Betreiben einer Notbremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Ausführung einer Notbremsung während eines automatisierten Fahrmanövers, wobei zur Vorhaltung einer Bremsenergie für eine Notbremsung Fluidvolumen in einem Volumenspeicher gespeichert wird, wobei der Volumenspeicher über eine Speicherladeleitung aufgeladen wird und der Volumenspeicher bei der Notbremsung über eine Speicherentladeleitung in Richtung einer Radbremse entladen wird, wobei die gespeicherte Bremsenergie mittels Aktivierung eines Rückhaltemittels aufrechterhalten wird, bzw. bei Wegfall der Aktivierung des Rückhaltemittels freigeben wird.
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Es ist also ein Verfahren zur Absicherung eines Kraftfahrzeugs in einer Notsituation während eines automatisierten Fahrmanövers vorgesehen. Die durch dieses Verfahren erzielten Vorteile entsprechen im Allgemeinen den bereits zu der Vorrichtung beschriebenen. Mögliche Ausgestaltungen eines solchen Verfahrens werden im Folgenden beispielshaft skizziert.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahren erfolgt die Aufladung des Volumenspeichers automatisiert mittels einer Betriebsbremsvorrichtung.
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Als Betriebsbremsvorrichtung kann bspw. das ESP-Modul verstanden werden. Die Aufladung erfolgt unabhängig von einer Bremskraftbereitstellung durch den Fahrer. Bspw. wird bei einer Aktivierung eines automatisierten Fahrmanövers, bspw. eines hochautomatisierten Fahrmanöver, der Aktuator des ESP-Moduls durch das ESP-Steuergerät angesteuert um einen Fluidstrom zu bewirken. Weiterhin werden die Ventile in dem ESP-Modul entsprechend angesteuert, um den Fluidstrom in Richtung Radbremse zu leiten. Darüber hinaus werden bspw. auch die Ventile der Volumenspeichereinheit angesteuert, um eine entsprechende Aufladung des Volumenspeichers zu ermöglichen. Die Aufladung des Volumenspeichers erfolgt vorteilhafterweise vor der Ausführung des automatisierten Fahrmanövers. Die Ausführung des Fahrmanövers kann dabei an eine erfolgreiche Aufladung des Volumenspeichers der Notbremse gekoppelt sein.
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In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahren erfolgt eine Aufrechterhaltung des gespeicherten Fluidvolumens während der Ausführung des automatisierten Fahrmanövers.
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Hierunter wird verstanden, dass während dem gesamten automatisierten Fahrmanöver die gespeicherte Bremsenergie in der Notbremsvorrichtung vorgehalten wird. Hierfür wird die Aktivierung des Rückhaltemittels dauerhaft aufrechterhalten. Als Aktivierung kann bspw. die Bestromung oder Ansteuerung verstanden werden. Bspw. erfolgt eine kontinuierliche Bestromung des Rückhaltemittels Rastmagnetvorrichtung“- oder alternativ der Haltemagnetvorrichtung oder des stromlos offenen Speicherentladeventils. Entsprechend wird durch die Bestromung des Rückhaltemittels der hydraulische Druck, bzw. die Federspannung während der Durchführung des automatisierten Fahrmanövers aufrechterhalten.
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Weiterhin ist vorgesehen ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug mit einer Betriebsbremsvorrichtung und einer Notbremsvorrichtung wie oben beschrieben, wobei mittels der Entladung des Volumenspeichers über die Speicherentladeleitung bei einer Notbremsung eine Bremskraft von dem Notbrems-Radzylinder erzeugt wird.
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Ebenfalls ist vorgesehen ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug mit einer Betriebsbremsvorrichtung und einer Notbremsvorrichtung wie oben beschrieben, wobei während dem automatisierten Fahrmanöver mittels dem Hydroaggregat über die Hydraulikverbindung zwischen dem Hydroaggregat und dem Betriebsbrems-Radzylinder eine Bremskraft mit dem Betriebsbrems-Radzylinder erzeugt wird.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Steuergerät vorgesehen, welches eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen. Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Diese Vorrichtung kann 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 Vorrichtung 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. Weiterhin ist ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen. Weiterhin ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen, auf dem ein solches Computerprogramm gespeichert ist.
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Ausführungsformen
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeit der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren.
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Von den Figuren zeigt:
- 1 ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs in einer vereinfachten Darstellung; und
- 2 einen Ausschnitt eines Bremssystems gemäß einer ersten erfinderischen Ausgestaltung, und
- 3 einen Ausschnitt eines Bremssystems gemäß einer zweiten erfinderischen Ausgestaltung, und
- 4 eine Rastmagnetvorrichtung, und
- 5 eine Darstellung eines Bremssystems mit zwei Volumenspeichereinheiten,
- 6 eine schematische Darstellung des Verfahrens.
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1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Bremssystem 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug gemäß dem Stand der Technik. Das Bremssystem 1 weist mehrere Radbremsen 2 auf, die von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs durch eine Bremspedaleinrichtung 3 als Betriebsbremsen betätigbar sind. Die Radbremsen 2 sind dabei durch LR, RF, LF und RR bezeichnet, wodurch ihre Position beziehungsweise Zuordnung am Kraftfahrzeug erklärt wird, wobei LR für links hinten, RF für rechts vorne, LF für links vorne und RR für rechts hinten steht.
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Gestrichelt umrandet sind die Elemente, die das Hydroaggregat 15 bilden. Dieses wird auch als ESP-Modul bezeichnet. Hierbei sind zwei Bremskreise 4 und 5 ausgebildet, wobei der Bremskreis 4 den Radbremsen LF und RR und der Bremskreis 5 den Radbremsen LR und RF zugeordnet ist. Die beiden Bremskreise 4 und 5 sind identisch aufgebaut, sodass der Aufbau beider Bremskreise 4, 5 anhand des Bremskreises 4 im Folgenden näher erläutert werden soll.
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Der Bremskreis 4 ist zunächst mit einem Hauptbremszylinder 6 der Bremspedaleinrichtung 3 verbunden, wobei die Bremspedaleinrichtung 3 außerdem ein von dem Fahrer betätigbares Bremspedal 7 sowie einen Bremskraftverstärker 8 aufweist. Der Bremskraftverstärker kann bspw. pneumatisch oder elektromechanisch aktuiert werden. Der Bremskreis 4 weist ein Umschaltventil 9' sowie ein Hochdruckschaltventil 9 auf, die parallel zueinander geschaltet sind und auf den Hauptbremszylinder 6 folgen. Das Umschaltventil 9' ist stromlos offen ausgebildet und erlaubt einen Fluss des Hydraulikmediums des Bremskreises, also der Bremsflüssigkeit, in beide Richtungen. Das Hochdruckschaltventil 9 ist stromlos geschlossen ausgebildet und erlaubt im bestromten Zustand einen Durchfluss von Bremsflüssigkeit nur in Richtung der Radbremsen 2. Das Umschaltventil 9' ist weiterhin mit den beiden Radbremsen 2 unter Zwischenschaltung jeweils eines Einlassventils 10 verbunden, das stromlos in beide Richtungen geöffnet ausgebildet ist. Den Radbremsen 2 des Bremskreises 4 ist außerdem jeweils ein Auslassventil 11 zugeordnet, das stromlos geschlossen ausgebildet ist. Den Auslassventilen 11 ist ein hydraulischer Druckspeicher 12 nachgeschaltet. Auslassseitig sind die Auslassventile 11 außerdem mit einer Saugseite einer Pumpe 13 verbunden, die druckseitig zwischen dem Umschaltventil 9' und den Einlassventilen 10 mit dem Bremskreis 4 verbunden ist. Werden die beiden Umschaltventile 9' der Bremskreise 4, 5 geschlossen, so bleibt der Hydraulikdruck in dem dahinterliegenden Abschnitt der Bremskreise 4, 5, also zwischen den Umschaltventilen und den Radbremsen 2, eingesperrt beziehungsweise aufrechterhalten, auch dann, wenn das Bremspedal 7 durch den Fahrer entlastet wird.
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Die Pumpe 13 ist mechanisch mit einem Elektromotor 14 gekoppelt. Es ist vorgesehen, dass der Elektromotor 14 den Pumpen 13 beider Bremskreise 4 und 5 zugeordnet ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass jeder Bremskreis 4, 5 einen eigenen Elektromotor 14 aufweist. Ein Steuergerät 16 steuert sowohl den Elektromotor 14 als auch die Ventile 9, 9', 10, 11. Mittels des Elektromotors 14 kann ein ESP-Modul 15 auch eigenständig Bremsdruck aufbauen.
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Als Betriebsbremsvorrichtung 221 soll das Hydroaggregat 15 zusammen mit der Fahrerbremsvorrichtung verstanden werden.
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2 zeigt einen Ausschnitt eines Bremssystems gemäß einer ersten erfinderischen Ausgestaltung der Notbremsvorrichtung 222. In Ergänzung zum Stand der Technik ist eine Volumenspeichereinheit 17 vorgesehen. Diese umfasst einen Volumenspeicher 18 sowie eine Speicherladeleitung 24a mit einem stromlos geschlossenen Speicherladeventil 24b und eine Speicherentladeleitung 25a mit einem stromlos offenen Speicherentladeventil 25b. Der Volumenspeicher 18 umfasst einen Kolben 20, welcher einen Speicherraum 19 begrenzt. Der Kolben 20 wird von einer Feder 22 mit Druck beaufschlagt und im Ruhezustand gegen einen Anschlag 23 gedrückt. Weiterhin ist eine Kolbenstange vorhanden. Wird nun Fluidvolumen über die Speicherladeleitung 24a in den Volumenspeicher 17 gepresst, vergrößert sich der Speicherraum 19 indem der Kolben 20 gegen die Kraft der Feder 22 bewegt wird. Für eine Aufladung des Volumenspeichers 18 werden bspw. die beiden Ventile 24b und 25b bestromt sowie der Aktuator 14 im ESP-Modul 15 aktiviert. Ist ein ausreichendes Fluidvolumen im Volumenspeicher 18 eingestellt, so wird die Bestromung des Speicherladeventils 24b beendet und dieses kehrt in die stromlos geschlossene Stellung zurück. Das Speicherentladeventil 25b wird weiter bestromt und dient als Rückhaltemittel für das unter Druck eingesperrte Fluidvolumen. Bei einem Ausfall der Bestromung öffnet das Speicherentladeventil 25b automatisch und das Fluidvolumen wird durch die sich entspannende Feder 22 ausgepresst. Das Fluidvolumen gelangt über die Speicherentladeleitung 25a zur Radbremse 2 und löst dort eine Bremsung aus. Die Radbremse 2 weist dabei einen Betriebsbrems-Radzylinder 201 und einen separaten Notbrems-Radzylinder 202 auf. Das heißt, es besteht keine hydraulische Verbindung zwischen dem Betriebsbrems-Radzylinder 201 und dem separaten Notbrems-Radzylinder 202. Das ESP-Modul 15 ist mittels einer hydraulischen Verbindung 32 mit dem Betriebsbrems-Radzylinder 201 der Radbremse 2 verbunden. Die Speicherentladeleitung 25a ist hingegen mit dem Notbrems-Radzylinder 202 verbunden. Die hydraulische Verbindung 32 zwischen dem ESP-Modul 15 und dem Betriebsbrems-Radzylinder 201 weist weiterhin keine Ventile auf. Hierdurch wird jegliches Risiko eines potentiellen Ausfalls eines solchen Ventils vermieden und eine stetige hydraulische Verbindung ermöglicht. Die Speicherladeleitung 24a ist an die Verbindung 32 zwischen ESP-Modul 15 und Betriebsbrems-Radzylinder 201 angeschlossen. Hierdurch kann ein Aufladen des Volumenspeichers 18 mit Fluidvolumen mittels des Aktuators 14 im ESP-Modul 15 ermöglicht werden. Durch das stromlos geschlossene Speicherladeventil 24b wird erfolgt jedoch in unbestromtem Zustand eine hydraulische Abtrennung der Volumenspeichereinheit 17 von der hydraulischen Verbindung des ESP-Moduls 15 mit der Radbremse 2.
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3 zeigt einen Ausschnitt des Bremssystems gemäß einer weiteren erfinderischen Ausgestaltung. Diese Ausgestaltung entspricht im Wesentlichen der Beschreibung von 2. Im Unterschied hierzu ist jedoch eine Rastmagnetvorrichtung 26 als Rückhaltemittel für den Volumenspeicher während dem automatisierten Fahrvorgang vorgesehen. Die Rastmagnetvorrichtung 26 weist hierfür einen Raststift auf, welche in eine Kolbennut 211 oder 212 der Kolbenstange 21 (auch Rastnut genannt) einrasten kann und damit den Kolben 20 in der jeweiligen Stellung fixiert. Hierbei kann eine Kolbennut 212 eine gespannte Endlage definieren, in welcher ausreichend Bremsenergie in dem Volumenspeicher 18 vorliegt. Weiterhin kann eine Kolbennut 211 eine Ausgangslage definieren, in welcher eine ausreichende Vorspannkraft ermöglicht wird. Da die Rastmagnetvorrichtung 26 die Funktion des Rückhaltemittels übernimmt, ist es nicht notwendig, das Speicherentladeventil 25b nach der Aktivierung des Rückhaltemittels weiter zu bestromen. Das Speicherentladeventil 25b kann also zusammen mit dem Speicherladeventil 24b während der Ausführung des automatisierten Fahrmanövers stromlos gehalten werden. Die Rastmagnetvorrichtung 26 ist so ausgestaltet, dass sie bei Bestromung eine Rastverbindung mit der Kolbenstange 21 ausbildet. Der Kolben 20 wird entsprechend während einer Bestromung der Rastmagnetvorrichtung 26 in seiner aktuellen Position fixiert. Der Volumenspeicher 18 wird daher im aufgeladenen Zustand während der Ausführung des automatisierten Fahrmanövers mittels einer Bestromung der Rastmagnetvorrichtung 26 in seiner Position gehalten. Kommt es während dem automatisierten Fahrmanöver zu einem Fehlerfall und einem Ausfall der Stromversorgung, so löst die Rastmagnetvorrichtung 26 automatisch die Rastverbindung und der Kolben wird freigegeben. Aufgrund der gespannten Feder 22 wird entsprechend Fluidvolumen aus dem Volumenspeicher 18 herausgepresst und über die Speicherentladeleitung und das stromlos offene Speicherentladeventil 25b zu dem Notbrems-Radzylinder 202 geleitet, wo es eine Bremskraft erzeugt und eine Notbremsung verwirklicht.
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4 zeigt eine Rastmagnetvorrichtung 26. Diese umfasst einen Rastmagnetanker 28 mit einem Raststift 29. Der Rastmagnetanker 28 kann mittels einer Bestromung des Elektromagneten 30 entgegen einer Federkraft einer Rückstellfeder 31 bewegt werden. Bei Bestromung wird die Rastspitze 29 weiter nach außen ausgefahren und kann in ein Gegenstück eingreifen und eine Rastverbindung ausbilden. Bei einem Wegfall der Bestromung bewegt die Rückstellfeder 31 den Rastmagnetanker 28 zurück, d.h. die Rastspitzt 29 wird wieder eingefahren. Eine bestehende Rastverbindung wird dadurch wieder gelöst. Die Komponenten sind in einem Rastmagnetgehäuse 27 angeordnet.
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5 zeigt eine Darstellung eines Bremssystems mit zwei Volumenspeichereinheiten 17. Hierbei sind vier Radbremsen 2 gezeigt. Alle vier Radbremsen 2 weisen einen Betriebsbrems-Radzylinder 201 auf. Jedoch ist nur an zwei Radbremsen weiterhin ein Notbrems-Radzylinder 202 ausgebildet. Bspw. handelt es sich dabei um die Bremsen einer Achse. Vorteilhaft der Hinterachse aufgrund des benötigten Bauvolumens. Es kann sich hierbei aber auch um die Bremsen der Vorderachse handeln, die einen hohen Bremsanteil ermöglichen. Weiterhin kann es sich bei den beiden Radbremsen um gegenüberliegende Bremsen handeln, bspw. Vorne-Rechts und Hinten-Links, oder alternativ Vorne-Links und Hinten-Rechts. Weiterhin sind die Speicherentladeleitungen 25a gezeigt, welche zwischen den Volumenspeichereinheiten 17 und den Notbrems-Radzylindern 202 ausgebildet sind. Ebenfalls sind die Speicherladeleitungen 24a der Volumenspeichereinheiten 17 sowie deren Ankopplung an die Verbindungsleitungen zwischen dem ESP-Modul 15 und den Betriebsbrems-Radzylindern 201 dargestellt.
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6 zeigt eine Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Hierbei erfolgt in einem ersten Schritt S1 der Start des Verfahrens. In einem vorgelagerten Schritt S2 kann ein Abbremsen des Fahrzeugs in den Stillstand vorgesehen sein. In dem Schritt S3 wird die Ausführung des automatisierten Fahrmanövers gestartet. In dem nächsten Schritt S4 wird der Volumenspeicher aufgeladen. Hierzu wird das Speicherladeventil als auch das Speicherentladeventil bestromt. Weiterhin erfolgt die Aktivierung eines elektrischen Aktuators (bspw. des ESP-Moduls, aber auch alternativ eines autarken elektromechanischen Bremskraftverstärkers wie iBooster) zur Druckerzeugung und Zuleitung des bewegten Fluides in die Volumenspeichereinheit. Das Fluid wird dabei in den Volumenspeicher gepresst und bewegt dabei einen Kolben gegen die Federkraft einer Volumenspeicherfeder. Hierdurch nimmt sowohl das gespeicherte Fluidvolumen zu als auch die Kompression der Feder. In einem nächsten Schritt S5 erfolgt die Speicherung der Fluidvolumens unter Druck (bzw. gegen die Federkraft der Volumenspeicherfeder) zur Absicherung der Ausführung des automatisierten Fahrmanövers. Hierfür erfolgt die Aktivierung eines oder mehrere Rückhaltemittel. Als Rückhaltemittel sei bspw. die beschriebene Rastmagnetvorrichtung genannt. In einem nächsten Schritt S6 wird das automatisierte Fahrmanöver durchgeführt, bspw. das Parkmanöver begonnen.
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Im Folgenden wird in der Bedingung B1 überprüft, ob ein Fehlerfall vorliegt. Ist dies der Fall (Y) werden die Rückhaltemittel deaktiviert. In einer vorteilhaften Ausführung erfolgt eine automatisierte Deaktivierung der Rückhaltemittel bei einem Fehlerfall. Hierdurch entfällt im Prinzip der Kontrollschritt B1. Nach einer Deaktivierung der Rückhaltemittel erfolgt in einem Schritt S8b eine Entladung der im Volumenspeicher vorgehaltenen Bremsenergie in Richtung der Radbremse. Diese erfolgt wiederum vorzugsweise vollständig automatisiert, bspw. durch eine Dekompression der gespannten Volumenspeicherfeder. Hierdurch wird eine Notbremsung durchgeführt. Das nun an der Radbremse unter Druck anliegende Fluidvolumen ermöglicht weiterhin ein sicheres Halten des Fahrzeugs nach dem Stilstand.
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Wird kein Fehlerfall festgestellt (B1 ist N) wird nachfolgend in der Bedingung B2 überprüft, ob das Fahrmanöver beendet ist. Ist dies nicht der Fall (N) wird das Verfahren ab Schritt 5 weiter ausgeführt und die Rückhaltemittel weiter aktiviert. Wird jedoch erkannt, dass das Fahrmanöver beendet ist (Y) wird in einem nächsten Schritt S7 die Rückhaltemittel deaktiviert. Weiterhin erfolgt in einem Schritt S8a eine Entladung des Fluidvolumens aus dem Volumenspeichers. In diesem Fall jedoch in Richtung der Betriebsbremsvorrichtung. Der Schritt S9 entspricht dem Ende des Verfahrens.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015216214 A1 [0002]
- DE 102015201236 A1 [0003]
