DE102018219514A1

DE102018219514A1 - Brake system for motor vehicles, method for operating a brake system

Info

Publication number: DE102018219514A1
Application number: DE102018219514.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Friedrich; Dirk Drotleff; Ralf Kleemann; Daniel Brenndoerfer; Bernd Hienz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2020-05-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere für hochautomatisierte und/oder autonome Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, umfassend ein Primärbremssystem (1) und ein Sekundärbremssystem (2) zur Einwirkung auf hydraulisch betätigbare Radbremseinrichtungen (3, 4, 5, 6), wobei dem Primärbremssystem (1) und dem Sekundärbremssystem (2) jeweils ein Steuergerät (7, 8) zugeordnet ist, ferner umfassend eine elektromechanische Bremseinrichtung (9), insbesondere Parkbremseinrichtung, die über das Steuergerät (7) des Primärbremssystems (1) und/oder das Steuergerät (8) des Sekundärbremssystems (2) ansteuerbar ist. Erfindungsgemäß sind das Steuergerät (7) des Primärbremssystems (1) und das Steuergerät (8) des Sekundärbremssystems (2) an unterschiedliche Spannungsquellen (10, 11) angeschlossen oder anschließbar.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage.

The invention relates to a brake system for motor vehicles, in particular for highly automated and / or autonomous hybrid or electric vehicles, comprising a primary brake system (1) and a secondary brake system (2) for acting on hydraulically actuated wheel brake devices (3, 4, 5, 6) A control unit (7, 8) is assigned to the primary brake system (1) and the secondary brake system (2), further comprising an electromechanical brake device (9), in particular a parking brake device, which is connected to the control unit (7) of the primary brake system (1) and / or the control unit (8) of the secondary brake system (2) can be controlled. According to the invention, the control device (7) of the primary brake system (1) and the control device (8) of the secondary brake system (2) are connected or connectable to different voltage sources (10, 11).
The invention further relates to a method for operating a brake system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere für hochautomatisierte und/oder autonome Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bremsanlage.The invention relates to a brake system for motor vehicles, in particular for highly automated and / or autonomous hybrid or electric vehicles, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a brake system.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Bremsanlagen für Kraftfahrzeuge bekannt, die neben einer Betriebsbremse eine Feststellbremse bzw. Parkbremse aufweisen. Aufgabe der Parkbremse ist es, ein bereits abgestelltes bzw. geparktes Kraftfahrzeug im Stillstand zu halten. Weit verbreitet ist der Einsatz einer elektrischen Parkbremse (APB), deren Wirkungsweise - analog der Wirkungsweise einer herkömmlichen Betriebsbremse - auf Reibschluss basiert. In der Regel ist die elektrische Parkbremse (APB) unabhängig von der Betriebsbremse betätigbar, so dass sie bei Versagen der Betriebsbremse als gesetzlich geforderte Rückfallebene dienen kann. Nach der heutigen Gesetzeslage erfordert dies eine vollständige Trennung der Betriebsbremse und der Parkbremse voneinander.Brake systems for motor vehicles are known from the prior art which, in addition to a service brake, have a parking brake or parking brake. The task of the parking brake is to keep an already parked or parked motor vehicle at a standstill. The use of an electric parking brake (APB), whose mode of operation - based on the mode of operation of a conventional service brake - is based on frictional engagement. As a rule, the electric parking brake (APB) can be operated independently of the service brake, so that if the service brake fails, it can serve as a legally required fallback level. According to the current legal situation, this requires a complete separation of the service brake and the parking brake from each other.

Ergänzend zu einer Parkbremse kann eine Parksperre vorgesehen sein, die das Getriebe des Kraftfahrzeugs mechanisch verriegelt und somit das Kraftfahrzeug gegen Wegrollen sichert. Bei einem Schaltgetriebe wird die Parksperre durch Einlegen eines Gangs aktiviert. Bei einem Automatikgetriebe wird zur Aktivierung der Parksperre der Wählhebel in die Parkstellung „P“ überführt.In addition to a parking brake, a parking lock can be provided which mechanically locks the transmission of the motor vehicle and thus secures the motor vehicle against rolling away. With a manual transmission, the parking lock is activated by engaging a gear. In the case of an automatic transmission, the selector lever is moved to the parking position "P" to activate the parking lock.

Zur Darstellung einer redundanten Parkbremsfunktionalität können die Parkbremse (APB) und die Parksperre kombiniert eingesetzt werden. Da die Umsetzung der Parksperre jedoch vergleichsweise aufwendig und damit kostenintensiv ist, wird nach alternativen Konzepten zur Realisierung einer redundanten Parkbremsfunktionalität gesucht. Dies gilt insbesondere in Verbindung mit Elektrofahrzeugen, da diese nicht per se mit einer Parksperre ausgestattet sind. Bei der Suche nach alternativen Konzepten gilt es zudem zu berücksichtigen, dass die Entwicklung in Richtung autonomes, das heißt fahrerloses Parken geht, so dass es ausschließlich manuell zu betätigende Systeme zu vermeiden gilt.The parking brake (APB) and the parking lock can be used in combination to represent redundant parking brake functionality. However, since the implementation of the parking lock is comparatively complex and therefore cost-intensive, alternative concepts for implementing a redundant parking brake functionality are sought. This is especially true in connection with electric vehicles, since they are not equipped with a parking lock per se. When looking for alternative concepts, it should also be borne in mind that the development is moving towards autonomous, i.e. driverless parking, so that only manually operated systems need to be avoided.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere für hochautomatisierte und/oder autonome Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, mit einer integrierten Parkbremsfunktionalität anzugeben, die besonders zuverlässig und kostengünstig umsetzbar ist.The invention is therefore based on the object of specifying a brake system for motor vehicles, in particular for highly automated and / or autonomous hybrid or electric vehicles, with an integrated parking brake functionality which is particularly reliable and inexpensive to implement.

Zur Lösung der Aufgabe wird die Bremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage vorgeschlagen.To solve the problem, the brake system with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims. A method for operating a brake system is also proposed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die für Kraftfahrzeuge, insbesondere für hochautomatisierte und/oder autonome Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, vorgeschlagene Bremsanlage umfasst ein Primärbremssystem und ein Sekundärbremssystem zur Einwirkung auf hydraulisch betätigbare Radbremseinrichtungen, wobei dem Primärbremssystem und dem Sekundärbremssystem jeweils ein Steuergerät zugeordnet ist. Die Bremsanlage umfasst ferner eine elektromechanische Bremseinrichtung, insbesondere Parkbremseinrichtung, die über das Steuergerät des Primärbremssystems und/oder das Steuergerät des Sekundärbremssystems ansteuerbar ist. Erfindungsgemäß sind das Steuergerät des Primärbremssystems und das Steuergerät des Sekundärbremssystems an unterschiedliche Spannungsquellen angeschlossen oder anschließbar.The brake system proposed for motor vehicles, in particular for highly automated and / or autonomous hybrid or electric vehicles, comprises a primary brake system and a secondary brake system for acting on hydraulically actuated wheel brake devices, a control unit being assigned to each of the primary brake system and the secondary brake system. The brake system further comprises an electromechanical brake device, in particular a parking brake device, which can be controlled via the control unit of the primary brake system and / or the control unit of the secondary brake system. According to the invention, the control device of the primary brake system and the control device of the secondary brake system are connected or connectable to different voltage sources.

Die Parkbremsfunktionalität wird bei der vorgeschlagenen Bremsanlage durch die elektromechanische Bremseinrichtung realisiert, die über mindestens ein Steuergerät des Primärbremssystems und/oder des Sekundärbremssystems ansteuerbar ist. Sofern die elektromechanische Bremseinrichtung über beide Steuergeräte ansteuerbar ist, bleibt die Parkbremsfunktionalität der elektromechanischen Bremseinrichtung selbst dann erhalten, wenn das Primärbremssystem oder das Sekundärbremssystem ausfällt. Denn die Steuergeräte sind erfindungsgemäß an unterschiedliche Spannungsquellen, insbesondere Bordnetze, angeschlossen bzw. anschließbar (elektrische Redundanz).The parking brake functionality is implemented in the proposed brake system by the electromechanical brake device, which can be controlled via at least one control unit of the primary brake system and / or the secondary brake system. If the electromechanical brake device can be controlled via both control units, the parking brake functionality of the electromechanical brake device is retained even if the primary brake system or the secondary brake system fails. This is because the control devices are connected or connectable to different voltage sources, in particular electrical systems, (electrical redundancy).

Mit Hilfe der elektromechanischen Bremseinrichtung, die insbesondere analog einer elektrischen Parkbremse (APB) ausgestaltet sein kann, ist demnach eine redundante Parkbremsfunktionalität realisierbar, die zuverlässig ist und zudem eine Parksperre entbehrlich macht. Entsprechend reduziert sich die Teilezahl, was sich wiederum günstig auf den Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Bremsanlage auswirkt. Darüber hinaus ist die vorgeschlagene Lösung einfach umsetzbar bzw. in bereits bestehende Systeme integrierbar, da die zur Ansteuerung der elektromechanischen Bremseinrichtung erforderliche Logik lediglich auf zwei Steuergeräte verteilt werden muss.With the help of the electromechanical braking device, which can be configured in particular analogously to an electric parking brake (APB), a redundant parking brake functionality can therefore be implemented, which is reliable and also makes a parking lock unnecessary. The number of parts is reduced accordingly, which in turn has a favorable effect on the installation space requirement, the weight and the costs of the brake system. In addition, the proposed solution is simple to implement or can be integrated into already existing systems, since the logic required to control the electromechanical braking device only has to be distributed over two control units.

Sofern die elektromechanische Bremseinrichtung über nur ein Steuergerät ansteuerbar ist, beispielsweise über das Steuergerät des Sekundärbremssystems, ist zwar eine Parkbremsfunktion gegeben, allerdings ohne Rückfallebene. Fällt das Sekundärsystem aus, so dass die elektromechanische Bremseinrichtung nicht ansteuerbar bzw. aktivierbar ist, hängt das sichere Halten des Kraftfahrzeugs allein vom Primärbremssystem der Bremsanlage ab.If the electromechanical braking device can be controlled via only one control unit, for example via the control unit of the Secondary braking system, there is a parking brake function, but without a fallback level. If the secondary system fails so that the electromechanical braking device cannot be activated or activated, the safe stopping of the motor vehicle depends solely on the primary braking system of the braking system.

In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass das Primärbremssystem eine Druckerzeugungs- und/oder Kraftverstärkungseinrichtung aufweist, die zusätzlich eine Druckhaltefunktion besitzt. Über die Druckhaltefunktion ist sichergestellt, dass der Reibschluss der Radbremseinrichtungen selbst über einen längeren Zeitraum erhalten bleibt, so dass ein Wegrollen des abgestellten Kraftfahrzeugs sicher verhindert wird. Über die Druckhaltefunktion der Druckerzeugungs- und/oder Kraftverstärkungseinrichtung des Primärbremssystems ist somit zugleich eine Backup-Parkbremsfunktion realisierbar. Zur Steigerung der Zuverlässigkeit wird vorzugsweise die Druckhaltefunktion mit Hilfe mindestens eines Drucksensors überwacht. Vorzugsweise wird mit Hilfe des mindestens einen Drucksensors der hydraulische Druck in mindestens einem den Radbremseinrichtungen zugeordneten Hydraulikkreis überwacht.In a further development of the invention, it is therefore proposed that the primary brake system have a pressure generating and / or force boosting device which additionally has a pressure maintenance function. The pressure maintenance function ensures that the frictional locking of the wheel brake devices is retained even over a longer period of time, so that the parked motor vehicle can be prevented from rolling away. A backup parking brake function can thus also be implemented at the same time via the pressure maintenance function of the pressure generating and / or power boosting device of the primary brake system. To increase reliability, the pressure maintenance function is preferably monitored using at least one pressure sensor. The hydraulic pressure in at least one hydraulic circuit assigned to the wheel brake devices is preferably monitored with the aid of the at least one pressure sensor.

Zur Realisierung der Druckhaltefunktion kann die Druckerzeugungs- und/oder Kraftverstärkungseinrichtung durch mindestens eine Dichtung im Wesentlichen leckagefrei ausgelegt sein. Das heißt, dass Leckageverluste minimal sind und ein einmal in einem Hydraulikkreis eingestelltes Druckniveau im Wesentlichen erhalten bleibt. Mit Hilfe der Dichtung kann insbesondere einer internen Leckage entgegengewirkt werden, bei der sich Flüssigkeit von einer Hochdruckseite auf eine Niederdruckseite bewegt. Bei der Dichtung kann es sich beispielsweise um eine Kolbendichtung eines zur Druckerzeugung eingesetzten Kolbens einer Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere eines Hauptbremszylinders, handeln.To implement the pressure maintenance function, the pressure generating and / or power amplifying device can be designed to be essentially leak-free by at least one seal. This means that leakage losses are minimal and a pressure level once set in a hydraulic circuit is essentially maintained. With the help of the seal, in particular an internal leakage can be counteracted, in which liquid moves from a high pressure side to a low pressure side. The seal can be, for example, a piston seal of a piston of a piston-cylinder arrangement used for generating pressure, in particular a master brake cylinder.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Druckerzeugungs- und/oder Kraftverstärkungseinrichtung des Primärbremssystems einen Plunger und ein elektromotorisch antreibbares Plungergetriebe aufweist. Mit Hilfe des Plungers kann bei einem Druckabfall in einem Hydraulikkreis der Druck durch Nachschieben von Fluid wieder angehoben werden. Fällt jedoch die Spannungsversorgung des Primärbremssystems aus, kann auch der Plunger nicht betätigt werden. Sofern das Plungergetriebe - den gesetzlichen Vorgaben entsprechend - als nicht selbsthemmendes Getriebe ausgebildet ist, muss über die Zeit mit einem weiteren Druckabbau gerechnet werden. Die Druckhaltefunktion bzw. die Backup-Parkbremsfunktion des Primärbremssystems geht in diesem Fall verloren.Alternatively or additionally, it is proposed that the pressure generating and / or power boosting device of the primary brake system has a plunger and a plunger gear which can be driven by an electric motor. With the help of the plunger, the pressure can be raised again by adding fluid if there is a drop in pressure in a hydraulic circuit. However, if the power supply to the primary brake system fails, the plunger cannot be operated either. If the plunger gearbox is designed as a non-self-locking gearbox - in accordance with the legal requirements - further pressure reduction must be expected over time. In this case, the pressure maintenance function or the backup parking brake function of the primary brake system is lost.

Um dies zu verhindern, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass das Plungergetriebe der Druckerzeugungs- und/oder Kraftverstärkungseinrichtung des Primärbremssystems eine Getriebesperre zur Realisierung der Druckhaltefunktion aufweist. Die Getriebesperre verriegelt das als nicht selbsthemmendes bzw. nicht selbstsperrendes Getriebe ausgebildete Plungergetriebe. Auf diese Weise kann ein bestimmter Druck im Bremssystem eingesperrt werden, und zwar selbst dann, wenn das System stromlos ist. Die Backup-Parkbremsfunktion des Primärbremssystems bleibt somit erhalten. Kommt es dennoch zu einem Druckabfall, beispielsweise, weil ein Hydraulikkreis leckagebehaftet ist, kann die Getriebesperre kurzzeitig gelöst werden, um Fluid nachzuschieben. Anschließend wird das Plungergetriebe wieder verriegelt. Dies kann so lange fortgesetzt werden, bis der leckagebehaftete Hydraulikreis völlig ausgelaufen und der zugehörige Hauptbremszylinder-Kolben auf Block gefahren ist. In diesem Fall ist kein Druckverlust mehr erkennbar und das Kraftfahrzeug wird zumindest über zwei wirksame Radbremseinrichtungen gehalten.To prevent this, it is proposed in a further development of the invention that the plunger gear of the pressure generating and / or power boosting device of the primary brake system has a gear lock for realizing the pressure maintenance function. The gear lock locks the plunger gear, which is designed as a non-self-locking or non-self-locking gear. In this way, a certain pressure can be locked up in the braking system, even when the system is de-energized. The backup parking brake function of the primary brake system is thus retained. If there is nevertheless a drop in pressure, for example because a hydraulic circuit is leaking, the transmission lock can be released briefly in order to replenish fluid. The plunger gear is then locked again. This can be continued until the leaked hydraulic rice has completely run out and the associated master cylinder piston has moved to a block. In this case, no pressure loss can be seen and the motor vehicle is held at least by two effective wheel brake devices.

Mit Hilfe der vorgeschlagenen Getriebesperre kann demnach eine Druckhaltefunktion selbst dann noch realisiert werden, wenn eine Leckage und ein elektrischer Fehler gleichzeitig auftreten. Diese Lösung erweist sich somit als besonders zuverlässig. Zudem kann die vorgeschlagene Getriebesperre einfach umgesetzt und in bereits bestehende Bremssysteme integriert werden, beispielsweise in einen elektrischen Bremskraftverstärker eines Primärbremssystems. Die Integration erfordert lediglich geringfügige Modifikationen des Primärbremssystems, was sich kostensenkend auswirkt.With the aid of the proposed gear lock, a pressure maintenance function can therefore still be implemented even if a leak and an electrical fault occur simultaneously. This solution therefore proves to be particularly reliable. In addition, the proposed gear lock can be easily implemented and integrated into existing brake systems, for example in an electric brake booster of a primary brake system. The integration only requires minor modifications to the primary braking system, which has the effect of reducing costs.

Die vorgeschlagene Getriebesperre ist zudem für eine Vielzahl von Bremssystemarchitekturen geeignet, die als seriell oder parallel verschaltete Systeme und/oder als offene oder geschlossene Systeme ausgelegt sein können.The proposed gear lock is also suitable for a large number of brake system architectures, which can be designed as series or parallel systems and / or as open or closed systems.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Getriebesperre einen in Eingriff mit einer Getriebestufe des Plungergetriebes bringbares Sperrelement sowie einen Aktuator zur Betätigung des Sperrelements auf. Die Sperrung bzw. Verriegelung des Getriebes wird demnach durch Formschluss erreicht.According to a preferred embodiment of the invention, the gear lock has a locking element which can be brought into engagement with a gear stage of the plunger gear and an actuator for actuating the locking element. The locking or locking of the gearbox is therefore achieved by positive locking.

Vorteilhafterweise ist das Sperrelement ein axial verlagerbarer Stift, der in Eingriff mit mindestens einer Ausnehmung einer Getriebestufe des Plungergetriebes bringbar ist. Beispielsweise kann die Ausnehmung eine exzentrisch angeordnete Bohrung in einem Zahnrad einer Getriebestufe sein, wobei die Längsachse der Bohrung parallel zur Drehachse des Zahnrads verläuft. Wird das stiftförmige Sperrelement in verriegelnden Eingriff mit der Ausnehmung der Getriebestufe bzw. des Zahnrads gebracht, kann das Zahnrad keine Drehung mehr ausführen und das Getriebe ist gesperrt.The locking element is advantageously an axially displaceable pin which can be brought into engagement with at least one recess of a gear stage of the plunger gear. For example, the recess can be an eccentrically arranged bore in a gearwheel of a gear stage, the longitudinal axis of the bore running parallel to the axis of rotation of the gearwheel. The pin-shaped locking element is in locking engagement with the recess brought the gear stage or the gear, the gear can no longer perform rotation and the gear is locked.

Die mindestens eine Ausnehmung kann beispielsweise in einem Stirnrad eines als Stirnradgetriebe ausgeführten Plungergetriebes ausgebildet sein, da dieses die erste Übersetzungsstufe darstellt und demnach mit dem geringsten Moment behaftet ist. Das Sperrelement kann somit ohne großen Krafteinsatz axial verlagert und in Eingriff mit der Ausnehmung gebracht werden. Der Aktuator zur Betätigung des Sperrelements kann dementsprechend klein ausgelegt werden.The at least one recess can be formed, for example, in a spur gear of a plunger gear designed as a spur gear, since this represents the first transmission stage and therefore has the lowest torque. The locking element can thus be axially displaced without great force and brought into engagement with the recess. The actuator for actuating the locking element can accordingly be designed to be small.

Vorteilhafterweise sind mehrere Ausnehmungen in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet, so dass das Sperrelement mehrere Sperrpositionen einnehmen kann. Das Sperrelement kann auf diese Weise einfacher in Überdeckung mit einer Ausnehmung gebracht werden, so dass sichergestellt ist, dass das Sperrelement nur noch axial verlagert werden muss. Alternativ oder ergänzend kann die mindestens eine Ausnehmung als Langloch ausgeführt werden, das vorzugsweise einen zur Drehachse der Getriebestufe konzentrischen Verlauf aufweist. Die mindestens eine Ausnehmung kann auch in einer nachfolgenden Getriebestufe mit höherem Moment vorgesehen sein, um eine verbesserte Auflösung der Zahnradposition zu erzielen.Advantageously, a plurality of recesses are arranged at the same angular distance from one another, so that the locking element can assume several locking positions. In this way, the locking element can be brought into overlap with a recess more easily, so that it is ensured that the locking element only has to be displaced axially. Alternatively or in addition, the at least one recess can be designed as an elongated hole, which preferably has a course which is concentric with the axis of rotation of the gear stage. The at least one recess can also be provided in a subsequent gear stage with a higher torque in order to achieve an improved resolution of the gear position.

Der zur Betätigung des Sperrelements vorgesehene Aktuator ist vorzugsweise bistabil. Das heißt, dass der Aktuator eine erste und eine zweite Lage einnehmen und stromlos halten kann. Beispielsweise kann der Aktuator ein bi-stabiler Magnetaktuator oder Motor sein. Der Motor kann zur Betätigung des Sperrelements eine rotierendes und/oder translatorisches Getriebe aufweisen. Die Ansteuerung erfolgt vorzugsweise über das Steuergerät des Primärbremssystems.The actuator provided for actuating the locking element is preferably bistable. This means that the actuator can assume a first and a second position and keep it de-energized. For example, the actuator can be a bi-stable magnetic actuator or motor. The motor can have a rotating and / or translational gear for actuating the locking element. The control is preferably carried out via the control unit of the primary brake system.

Die vorgeschlagene Getriebesperre setzt das Vorhandensein eines Getriebes voraus. Bevorzugt ist daher das Primärbremssystem als plungerbasiertes System ausgeführt. Das heißt, dass ein Plunger zur Druckerzeugung eingesetzt wird. Der Plunger und das Plungergetriebe können wiederum Bestandteil eines elektrischen Bremskraftverstärkers des Primärbremssystems sein. Bei dem Bremskraftverstärker kann es sich insbesondere um einen iBooster handeln.The proposed gear lock requires the presence of a gear. The primary brake system is therefore preferably designed as a plunger-based system. This means that a plunger is used to generate pressure. The plunger and the plunger gear can in turn be part of an electric brake booster of the primary brake system. The brake booster can in particular be an iBooster.

Das Sekundärbremssystem kann - je nach Auslegung - einen Plunger oder eine Pumpe als Druckerzeugungseinrichtung umfassen, so dass dieses vielseitig umsetzbar ist. Depending on the design, the secondary brake system can comprise a plunger or a pump as a pressure generating device, so that it can be implemented in a variety of ways.

Im Steuergerät des Sekundärbremssystems ist vorzugsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) für die elektromechanische Bremseinrichtung aufgenommen, über welche die elektromechanische Bremseinrichtung ansteuerbar ist.An application-specific integrated circuit (ASIC) for the electromechanical braking device, via which the electromechanical braking device can be controlled, is preferably accommodated in the control device of the secondary braking system.

Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage mit einem Primärbremssystem und einem Sekundärbremssystem vorgeschlagen. Zur Realisierung einer redundanten Parkbremsfunktionalität werden ein dem Primärbremssystem zugeordnetes erstes Steuergerät an eine erste Spannungsquelle und ein dem Sekundärbremssystem zugeordnetes zweites Steuergerät an eine zweite Spannungsquelle angeschlossen. Vorzugsweise ist über das Steuergerät des Sekundärbremssystems zusätzlich eine elektromechanische Bremseinrichtung, insbesondere Parkbremseinrichtung, ansteuerbar. Die Bremseinrichtung kann somit als Parkbremse eingesetzt werden. Für den Fall, dass das Sekundärbremssystem ausfallen sollte, kann eine in das Primärbremssystem integrierte redundante Parkbremsfunktionalität als Rückfallebene genutzt werden. Das Primärbremssystem ist hierzu bevorzugt mit einer Druckerzeugungs- und/oder Kraftverstärkungseinrichtung ausgestattet, die einen Plunger, ein Plungergetriebe sowie eine Getriebesperre zum Arretieren des Plungergetriebes umfasst.In addition, a method for operating a brake system with a primary brake system and a secondary brake system is proposed. To implement a redundant parking brake functionality, a first control device assigned to the primary brake system is connected to a first voltage source and a second control device assigned to the secondary brake system is connected to a second voltage source. An electromechanical braking device, in particular a parking brake device, can preferably also be controlled via the control unit of the secondary braking system. The braking device can thus be used as a parking brake. In the event that the secondary brake system should fail, a redundant parking brake functionality integrated in the primary brake system can be used as a fallback level. For this purpose, the primary brake system is preferably equipped with a pressure generating and / or force boosting device, which comprises a plunger, a plunger gear and a gear lock for locking the plunger gear.

Fällt das Primärbremssystem aus, kann die elektromechanische Bremseinrichtung als Parkbremse eingesetzt werden, die über das Steuergerät des Sekundärbremssystems angesteuert wird. Fällt das Sekundärbremssystem aus, kann das Primärbremssystem durch Aktivieren der Getriebesperre als Backup-Parkbremse genutzt werden.If the primary brake system fails, the electromechanical brake device can be used as a parking brake, which is controlled via the control unit of the secondary brake system. If the secondary brake system fails, the primary brake system can be used as a backup parking brake by activating the gear lock.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Bremsanlage gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
2 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Bremsanlage gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
3 eine perspektivische Darstellung eines Plungergetriebes für eine erfindungsgemäße Bremsanlage, entsperrt,
4 eine perspektivische Darstellung des Plungergetriebes der 3, gesperrt, und
5 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Bremskraftverstärkers mit dem Plungergetriebe der 3 und 4.

The invention is explained below with reference to the accompanying drawings. These show:

1 1 shows a circuit diagram of a brake system according to the invention in accordance with a first preferred embodiment,
2nd 2 shows a circuit diagram of a brake system according to the invention in accordance with a second preferred embodiment,
3rd 2 shows a perspective view of a plunger gear for an inventive brake system, unlocked,
4th a perspective view of the plunger gear 3rd , locked, and
5 a perspective view of an electric brake booster with the plunger gear 3rd and 4th .

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Der 1 ist eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug zu entnehmen, die ein Primärbremssystem 1 und ein Sekundärbremssystem 2 umfasst. Primär- und Sekundärbremssystem 1, 2 sind dabei seriell zueinander angeordnet. Als Druckerzeuger im Primärbremssystem 1 dient ein zweikreisiger Plunger (nicht dargestellt). Als Druckerzeuger im Sekundärbremssystem 2 kann ebenfalls ein zweikreisiger Plunger oder eine zweikreisige Pumpe (nicht dargestellt) eingesetzt werden.The 1 can be seen a brake system for a motor vehicle, the primary braking system 1 and a secondary braking system 2nd includes. Primary and secondary braking systems 1 , 2nd are arranged serially to each other. As a pressure generator in the primary brake system 1 serves a two-circuit plunger (not shown). As a pressure generator in the secondary brake system 2nd a two-circuit plunger or a two-circuit pump (not shown) can also be used.

Sowohl das Primärbremssystem 1 als auch das Sekundärbremssystem 2 wirken auf hydraulisch betätigbare Radbremseinrichtungen 3, 4, 5, 6 ein, die über einen ersten und einen zweiten Hydraulikkreis mit einer Bremsflüssigkeit versorgt werden, die in einem Reservoir 18 vorgehalten wird. Jede Radbremseinrichtung 3, 4, 5, 6 ist einem Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet, so dass über die Radbremseinrichtungen 3, 4, 5 6 eine Bremskraft auf alle vier Räder übertragbar ist. Die Bremswirkung basiert dabei auf Reibung.Both the primary braking system 1 as well as the secondary braking system 2nd act on hydraulically actuated wheel brake devices 3rd , 4th , 5 , 6 a, which are supplied via a first and a second hydraulic circuit with a brake fluid, which is in a reservoir 18th is held. Any wheel brake device 3rd , 4th , 5 , 6 is assigned to a wheel of the motor vehicle, so that via the wheel brake devices 3rd , 4th , 5 6 a braking force can be transferred to all four wheels. The braking effect is based on friction.

Darüber hinaus ist eine elektromechanische Bremseinrichtung 9 zur Realisierung einer Parkbremsfunktion vorgesehen. Die elektromechanische Bremseinrichtung 9 ist über ein Steuergerät 8 des Sekundärbremssystems 2 ansteuerbar. Hierzu ist eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 17 der Bremseinrichtung 9 in das Steuergerät 8 integriert. Zur Energieversorgung ist das Steuergerät 8 an eine Spannungsquelle 11 angeschlossen. Fällt die Spannungsquelle bzw. das Sekundärbremssystem 2 aus, kann die elektromechanische Bremseinrichtung 9 nicht aktiviert werden, so dass es eine weitere Parkbremsfunktionalität zur Realisierung der gesetzlich geforderten Rückfallebene geben muss.In addition, there is an electromechanical braking device 9 provided to implement a parking brake function. The electromechanical braking device 9 is via a control unit 8th of the secondary brake system 2nd controllable. For this is an application-specific integrated circuit 17th the braking device 9 into the control unit 8th integrated. The control unit is for power supply 8th to a voltage source 11 connected. The voltage source or the secondary brake system falls 2nd off, the electromechanical braking device 9 must not be activated, so that there must be an additional parking brake functionality to implement the legally required fallback level.

Die Rückfallebene wird in diesem Fall mit Hilfe des Primärbremssystems 1 realisiert, das hierzu ein an eine weitere Spannungsquelle 10 angeschlossenes Steuergerät 7 aufweist. Das Primärbremssystem 1 wird demnach unabhängig vom Sekundärbremssystem 2 mit der erforderlichen Energie versorgt. Über das Steuergerät 7 des Primärbremssystems 1 ist eine Getriebesperre 14 ansteuerbar, mit deren Hilfe ein Plungergetriebe 13, das dem Antrieb des Plungers des Primärbremssystems 1 dient, arretierbar ist. Bei arretiertem Plungergetriebe 13 ist auch der Druck im jeweiligen Hydraulikkreis eingesperrt, so dass hierüber eine Backup-Parkbremsfunktion darstellbar ist. Zur Ansteuerung der Getriebesperre 14 ist in das Steuergerät 7 des Primärbremssystems 1 eine Logikeinheit 19 integriert.The fallback level is in this case with the help of the primary braking system 1 realizes this to an additional voltage source 10th connected control unit 7 having. The primary braking system 1 becomes independent of the secondary braking system 2nd supplied with the necessary energy. Via the control unit 7 of the primary braking system 1 is a gear lock 14 controllable, with the help of a plunger gear 13 which drives the plunger of the primary braking system 1 serves, can be locked. When the plunger gear is locked 13 the pressure in the respective hydraulic circuit is also locked, so that a backup parking brake function can be displayed. To control the gear lock 14 is in the control unit 7 of the primary braking system 1 a logic unit 19th integrated.

Die Funktionsweise der Getriebesperre 14 ist beispielhaft in den 3 und 4 dargestellt, die jeweils das Plungergetriebe 13 einer Druckerzeugungseinrichtung 12 des Primärbremssystems 1 zeigen. Das Plungergetriebe 13 ist vorliegend als Stirnradgetriebe ausgeführt und mit der Abtriebswelle 20 eines Elektromotors (nicht dargestellt) wirkverbunden. Das Drehmoment des Elektromotors wird über das Plungergetriebe 13 auf ein Mutter 22 übertragen, die auf einer Spindel 21 aufsitzend um eine Achse A₁ rotiert, so dass sich die Spindel 21 parallel zur Achse A₁ bewegt. Über die Bewegung der Spindel 21 wird wiederum der Plunger (nicht dargestellt) betätigt.How the gear lock works 14 is exemplary in the 3rd and 4th shown, each the plunger gear 13 a pressure generating device 12 of the primary braking system 1 demonstrate. The plunger gear 13 is designed as a spur gear and with the output shaft 20th an electric motor (not shown) operatively connected. The torque of the electric motor is via the plunger gear 13 on a mother 22 transferred that on a spindle 21st sitting around an axis A ₁ rotates so that the spindle 21st moved parallel to axis A ₁ . About the movement of the spindle 21st the plunger (not shown) is actuated again.

Die in den 3 und 4 dargestellte Getriebesperre 14 weist ein stiftförmiges Sperrelement 15 auf, das durch eine axiale Verschiebung in Eingriff mit einer Ausnehmung 16 bringbar ist, die in einem Zahnrad 23 des Plungergetriebes 13 ausgebildet ist. Um die axiale Verschiebung des stiftförmigen Sperrelements 15 zu bewirken, ist ein Aktuator 25 vorgesehen, der über die in das Steuergerät 7 integrierte Logikeinheit 19 ansteuerbar ist.The in the 3rd and 4th shown gear lock 14 has a pin-shaped locking element 15 on that engages with a recess by an axial displacement 16 can be brought in a gear 23 of the plunger gear 13 is trained. About the axial displacement of the pin-shaped locking element 15 is an actuator 25th provided that over the in the control unit 7 integrated logic unit 19th is controllable.

Zum Aktivieren der Getriebesperre 14 wird zunächst die Druckerzeugungseinrichtung 12 des Primärbremssystems 1 betätigt, so dass der Druck in mindestens einem Hydraulikkreis auf ein Druckniveau gebracht wird, das ausreichend ist, um die Anforderungen an das Halten des Kraftfahrzeugs zu erfüllen. Darüber hinaus muss die im Zahnrad 23 des Plungergetriebes 13 vorgesehene Ausnehmung 16 in Überdeckung mit dem stiftförmigen Sperrelement 15 gebracht werden, so dass dieser, vorzugsweise annähernd kraftlos, durch eine axiale Verschiebung in die Ausnehmung 16 eingeführt werden kann. Mit Hilfe einer geeigneten Sensorik kann ggf. die Lage des Zahnrads 23 bzw. die Lage der Ausnehmung 16 in Bezug auf das Sperrelement 15 überprüft werden. Falls erforderlich, muss die Lage angepasst werden. Anschließend kann das Sperrelement 15 in verriegelnden Eingriff mit dem Plungergetriebe 13 gebracht werden. Die Getriebesperre 14 ist nun aktiviert und das Kraftfahrzeug kann stromlos und dauerhaft in diesem Zustand gehalten werden.To activate the gear lock 14 first becomes the pressure generating device 12 of the primary braking system 1 actuated so that the pressure in at least one hydraulic circuit is brought to a pressure level which is sufficient to meet the requirements for holding the motor vehicle. In addition, the in the gear 23 of the plunger gear 13 provided recess 16 in overlap with the pin-shaped locking element 15 brought, so that this, preferably almost without force, by an axial displacement into the recess 16 can be introduced. With the help of a suitable sensor, the position of the gear wheel can be adjusted 23 or the position of the recess 16 in relation to the locking element 15 be checked. If necessary, the location must be adjusted. Then the locking element 15 in locking engagement with the plunger gear 13 to be brought. The transmission lock 14 is now activated and the motor vehicle can be kept in this state permanently and without current.

Zum Entsperren der Getriebebremse 14 wird das Sperrelement 15 möglichst berührungsfrei aus der Ausnehmung 16 des Zahnrads 23 wieder herausgezogen, was eine genaue Ausrichtung von Sperrelement 15 und Ausnehmung 16 voraussetzt. Ist diese nicht gegeben, kann ggf. die Lage des Zahnrads 23 angepasst werden. Anschließend kann durch Zurückfahren der Druckerzeugungseinrichtung 12 der Druck im Hydraulikkreis wieder abgebaut werden. Die Getriebesperre 14 ist deaktiviert und das Kraftfahrzeug kann wieder bewegt werden.To unlock the gear brake 14 becomes the blocking element 15 as contact-free as possible from the recess 16 of the gear 23 pulled out again, which is an accurate alignment of locking element 15 and recess 16 assumes. If this is not the case, the position of the gear wheel may change 23 be adjusted. Subsequently, by moving back the pressure generating device 12 the pressure in the hydraulic circuit can be reduced again. The transmission lock 14 is deactivated and the motor vehicle can be moved again.

Durch die Getriebesperre 14 kann auf eine Parksperre zur Realisierung einer redundanten Parkbremsfunktionalität gänzlich verzichtet werden. Zudem kann die Parkbremsfunktionalität auf vier Räder statt zwei erweitert werden. Da die annähernd kraftlose axiale Verlagerung des stiftförmigen Sperrelements 15 der Getriebesperre 14 lediglich einen kleinen Aktuator 25 benötigt, ist der zusätzliche Bauraumbedarf gering. Zugleich kann aufgrund der geringen Kräfte Energie eingespart werden, woraus Kostenvorteile entstehen.Through the gear lock 14 there is no need for a parking lock to implement redundant parking brake functionality. In addition, the parking brake functionality can be expanded to four wheels instead of two. Since the almost powerless axial displacement of the pin-shaped locking element 15 the transmission lock 14 just a small actuator 25th required, the additional space requirement is small. At the same time, energy can be saved due to the low forces, resulting in cost advantages.

Eine Möglichkeit zur Integration der Getriebesperre 14 in eine Druckerzeugungseinrichtung 12 ist der 5 zu entnehmen. Bei der Druckerzeugungseinrichtung 12 handelt es sich um einen elektrischen Bremskraftverstärker, so dass die Einrichtung 12 der Druckerzeugung und der Kraftverstärkung dient. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aktuator 25 der Getriebesperre 14 nicht in ein Gehäuse 24 des Druckerzeugungs- und Kraftverstärkungseinrichtung 12 integriert, sondern im Fahrgastraum untergebracht. Das stiftförmige Sperrelement 15 wird dabei durch das Gehäuse 24 in die Ausnehmung 16 des im Gehäuse 24 aufgenommenen Plungergetriebes 13 eingeführt. Darüber hinaus sind andere Einbaupositionen denkbar.One way to integrate the gear lock 14 into a pressure generating device 12 is the 5 refer to. At the pressure generating device 12 it is an electric brake booster, so the device 12 serves the generation of pressure and the strengthening. In the illustrated embodiment, the actuator 25th the transmission lock 14 not in an enclosure 24th of the pressure generating and power boosting device 12 integrated, but housed in the passenger compartment. The pin-shaped locking element 15 is through the housing 24th into the recess 16 of the in the housing 24th recorded plunger gear 13 introduced. Other installation positions are also conceivable.

In der 2 ist eine Abwandlung der Bremsanlage der 1 dargestellt. Hier sind Primärbremssystem 1 und Sekundärbremssystem 2 parallel zueinander angeordnet und verschaltet. Der Druckerzeuger des Primärbremssystems 1 ist wiederum ein Plunger, der ein- oder zweikreisig ausgelegt sein kann. Der Druckerzeuger des Sekundärbremssystems 2 ist entweder ein Plunger oder eine Pumpe.In the 2nd is a modification of the braking system of the 1 shown. Here are primary braking systems 1 and secondary braking system 2nd arranged and interconnected in parallel. The primary brake system pressure generator 1 is again a plunger that can be designed with one or two circuits. The secondary brake system pressure generator 2nd is either a plunger or a pump.

Claims

Brake system for motor vehicles, in particular for highly automated and / or autonomous hybrid or electric vehicles, comprising a primary brake system (1) and a secondary brake system (2) for acting on hydraulically actuated wheel brake devices (3, 4, 5, 6), the primary brake system (1) and a control device (7, 8) is assigned to each of the secondary brake systems (2), further comprising an electromechanical brake device (9), in particular a parking brake device, which via the control device (7) of the primary brake system (1) and / or the control device (8) of the Secondary brake system (2) can be controlled, characterized in that the control device (7) of the primary brake system (1) and the control device (8) of the secondary brake system (2) are connected or can be connected to different voltage sources (10, 11).

Brake system according to claim (1), characterized in that the primary brake system (1) has a pressure generating and / or power boosting device (12) which additionally has a pressure maintenance function, the pressure maintenance function preferably being monitored with the aid of at least one pressure sensor.

Brake system after Claim 2 , characterized in that the pressure generating and / or force boosting device (12) is designed to be essentially leak-free by at least one seal in order to implement the pressure maintenance function.

Brake system after Claim 2 or 3rd , characterized in that the pressure generating and / or power amplifying device (12) has a plunger and an electromotively driven plunger gear (13), the plunger gear (13) preferably having a gear lock (14) for realizing the pressure maintenance function.

Brake system after Claim 4 characterized in that the gear lock (14) has a locking element (15) which can be brought into engagement with a gear stage of the plunger gear (13) and an actuator (25) for actuating the locking element (15).

Brake system after Claim 5 , characterized in that the locking element (15) is an axially displaceable pin which can be brought into engagement with at least one recess (16) of a gear stage of the plunger gear (13).

Brake system after Claim 5 or 6 , characterized in that the actuator (25) is bistable, for example a bi-stable magnetic actuator or motor, and / or can be controlled via the control device (7) of the primary brake system (1).

Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary brake system (2) comprises a plunger or a pump as a pressure generating device.

Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that an application-specific integrated circuit (17) for the electromechanical brake device (9) is accommodated in the control device (8) of the secondary brake system (2).

Method for operating a brake system, comprising a primary brake system (1) and a secondary brake system (2), in which a first control unit (7) assigned to the primary brake system (1) is connected to a first voltage source (10) and a to the secondary brake system (1) to implement redundant parking brake functionality. 2) assigned second control device (8) to a second voltage source (11).