DE102019201774A1

DE102019201774A1 - Bremsanlage und zugehöriges Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102019201774A1
Application number: DE102019201774.6A
Authority: DE
Inventors: Scott F. Ross; Martin Baechle; Steffen Gruber; Stefan Schmitt; Jürgen Woywod; Jochen Zimmermann; Thorsten Ullrich
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2020-08-13
Also published as: CN111547029B; CN111547029A

Abstract

Hydraulische Bremsanlage (2) für Kraftfahrzeuge, umfassend• einen mit einem Bremspedal (6) betätigbaren Tandemhauptbremszylinder (10) mit zwei hydraulischen Hauptbremszylinderkammern (14, 18);• einen Druckmittelvorratsbehälter (20);• zwei hydraulische Bremskreise (I, II) mit je zwei hydraulisch betätigbaren Radbremsen (30, 32; 34, 36), die hydraulisch trennbar mit jeweils einer der beiden Hauptbremszylinderkammern (14, 18) verbunden sind;• je Bremskreis (I, II) eine hydraulische Druckaufbaueinrichtung (74, 76) zum aktiven Druckaufbau in den Radbremsen (30, 32; 34, 36) des Bremskreises (I, II), wobei eine der beiden Radbremsen (30, 34) eines Bremskreises (I, II) mit Hilfe eines Kammertrennventils (140, 144) von der Hauptbremszylinderkammer (14, 18) hydraulisch abtrennbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, umfassend

• einen mit einem Bremspedal betätigbaren Tandemhauptbremszylinder mit zwei hydraulischen Hauptbremszylinderkammern;
• einen Druckmittelvorratsbehälter;
• zwei hydraulische Bremskreise mit je zwei hydraulisch betätigbaren Radbremsen, die hydraulisch trennbar mit jeweils einer der beiden Hauptbremszylinderkammern verbunden sind;
• je Bremskreis eine hydraulische Druckaufbaueinrichtung zum aktiven Druckaufbau in den Radbremsen des Bremskreises.

Sie betrifft weiterhin ein entsprechendes Betriebsverfahren.
Hydraulische Fahrzeugbremsanlagen, bei denen der Bremsdruck im Wesentlichen mittels einer Pumpe oder einer Pumpe für jeden Bremskreis hydraulisch verstärkt wird, sind bekannt. Zwischen der Pumpe und den Radbremsen ist eine Ventilanordnung angeordnet, mittels der unter Verwendung von Druckmittel aus der Pumpe Bremsdrücke erzeugbar sind und absenkbar sind. Im normalen Betriebsbremsfall arbeitet diese Bremsanlage mit hydraulischer Bremskraftverstärkung. Bei einem Ausfall der Pumpe ist die Bremsanlage mit Muskelkraft betreibbar, wobei Bremsdruck durch einen an sich bekannten, durch ein Bremspedal betätigbaren Hauptbremszylinder (Hauptzylinder) aufgebaut wird.
Die DE 100 53 993 A1 beschreibt eine hydraulische Bremsanlage, bei der jeder Vorderradbremse eine Pumpe und zumindest einer Hinterradbremse eine Pumpe zugeordnet ist.
Die DE 10 2014 200 852 A1 beschreibt eine hydraulische Bremsanlage mit jeweils einer Pumpe, die zwei Radbremsen zugeordnet ist, wobei eine Rücklaufleitung ohne die Verwendung eines Niederdruckspeichers unmittelbar mit einem Vorratsbehälter verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine oben beschriebene Bremsanlage dahingehend zu verbessern, dass Bremsdruckregelfunktionen und Pedalgefühl für den Fahrer ohne Simulator ausgeführt werden können. Weiterhin soll ein entsprechendes Betriebsverfahren angegeben werden.
In Bezug auf die Bremsanlage wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine der beiden Radbremsen eines Bremskreises mit Hilfe eines Kammertrennventils von der Hauptbremszylinderkammer hydraulisch abtrennbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteilhafterweise ist dem jeweiligen Kammertrennventil ein Rückschlagventil parallelgeschaltet, welches einen Druckmittelfluss von der Hauptbremszylinderkammer zur Radbremse sperrt und in entgegengesetzter Richtung erlaubt.
Jedem der beiden Bremskreise sind vorzugsweise jeweils eine Vorderradbremse und eine Hinterradbremse zugeordnet, wobei jeweils die Vorderradbremse durch das Kammertrennventil abtrennbar ist.
Die jeweilige Druckaufbaueinrichtung ist vorteilhafterweise als hydraulische Pumpe ausgebildet.
Die jeweilige Pumpe weist vorzugsweise eine hydraulische Verbindung 250 zwischen nassem Kurbelraum und Ansaugleitung auf.
Jeder Radbremse sind vorteilhafterweise hydraulisch jeweils ein Einlassventil und ein Auslassventil zugeordnet.
Zwischen Auslassventil und Druckmittelvorratsbehälter bei jeweils einer Radbremse in einem Bremskreis ist bevorzugt ein, insbesondere analoges, Drucksteuerventil angeordnet.
Das Druckregelventil ist bevorzugt jeweils zwischen einem einer Vorderradbremse zugeordneten Auslassventil und dem Druckmittelvorratsbehälter angeordnet ist.
Bevorzugt kann der jeweilige Bremskreis jeweils mit Hilfe eines Trennventils hydraulisch von der zugordneten Hauptbremszylinderkammern abgetrennt werden kann, und wobei dem jeweiligen Trennventil jeweils ein Rückschlagventil zugeordnet ist, welches einen Druckmittelfluss aus der jeweiligen Kammer in den Bremskreis erlaubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt.
In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Befüllung des jeweiligen Bremskreises das jeweilige Trennventil geschlossen wird und die jeweilige Pumpe betrieben wird.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in einer Reduzierung des Bauteilaufwands, denn ein pneumatischer Bremskraftverstärker (Booster) und auch ein Niederdruckspeicher können entfallen. Auch ein Pedalwegsimulator wird nicht benötigt, da das Pedalgefühl mit Hilfe der Schaltung von Ventilen erzielt werden kann. Dadurch werden auch Fahrzeuggewicht und benötigter Bauraum reduziert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:

1 eine Bremsanlage in einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
2 eine Bremsanlage in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
3 eine Bremsanlage in einer dritten bevorzugten Ausführungsform; und
4 eine Bremsanlage in einer vierten bevorzugten Ausführungsform.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in 1 dargestellte Bremsanlage 2 weist einen mittels eines Bremspedals 6 betätigbaren Tandemhauptbremszylinder 10 bzw. Bremsdruckgeber auf, der eine hydraulische Primärkammer 14 bzw. erste Hauptbremszylinderkammer und eine hydraulische Sekundärkammer 18 bzw. zweite Hauptbremszylinderkammer aufweist, in denen jeweils ein Druckkolben verschiebbar ist. Im jeweils unbetätigten Zustand des Druckkolbens ist die jeweilige Hauptbremszylinderkammer 14, 18 mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 20 hydraulisch verbunden.
Die Bremsanlage 2 weist zwei Bremskreise I, II auf. Jeder der abgebildeten Bremskreis I, II weist eine Bremsleitung 22 auf, die eine Hauptbremszylinderkammer 14, 18 mit einem Paar Radbremsen 30, 32; 34, 36 verbindet, wozu die Bremsleitung 22 jeweils auf beide Radbremsen 30, 32; 34, 36 verzweigt ist. In jedem Abzweig der Bremsleitung 22 befindet sich stromaufwärts zu jeder Radbremse 30, 32; 34, 36 ein Einlassventil 40, 42; 44, 46, zu den jeweils ein Rückschlagventil 50 parallelgeschaltet ist.
Zwischen jedem Einlassventil 40, 42; 44, 46 und der zugehörigen Radbremse 30, 32; 44, 46 ist an jeder Bremsleitung 22 ein Abzweig einer Rücklaufleitung 56 angeschlossen, in die jeweils ein Auslassventil 60, 62; 64, 66 eingesetzt ist, das in der elektromagnetisch betätigten Offenstellung jeweils die angeschlossene Radbremse 30-36 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 20 und jeweils über eine Saugleitung 70 mit einer dem jeweiligen Bremskreis I, II hydraulisch zugeordneten Pumpe 74, 76 verbindet.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist jeder der beiden Bremskreise I, II eine Vorderradbremse 30, 34 und eine Hinterradbremse 32, 36 auf. Die Aufteilung der Radbremsen 30-36 auf die beiden Bremskreise I, II ist somit diagonal.
Zwischen dem jeweiligen Auslassventil 60, 64 der jeweiligen Vorderradbremse 30, 34 und dem Druckmittelvorratsbehälter 20 ist jeweils ein Druckregelventil 80, 82 angeordnet, welches in Grundstellung, d. h. im stromlosen Zustand, geöffnet ist. Das jeweilige Druckregelventil 80, 82 kann angesteuert werden zur Einstellung des Druckes in der jeweiligen Vorderradbremse 30, 34.
Die von einem Elektromotor 90 in jedem Bremskreis I, II angetriebene Pumpe 74, 76 fördert während einer Bremsdruckregelung nach dem Rückförderprinzip bedarfsgerecht das über die Rücklaufleitung 56 zugeführte Druckmittel wieder über die Einlassventile 40-46 zu den beiden Radbremsen 30, 32; 34, 26 eines jeden Bremskreises I, II sowie in Richtung des Hauptbremszylinders 10 zurück.
Ein Drucksensor 120a ermöglicht die Messung des Druckes in der Primärkammer 14 des Hauptbremszylinders 10. In beiden Bremskreisen I, II ist jeweils ein Drucksensor 126 vorgesehen zur Messung des Drucks in der jeweiligen Vorderradbremse 30, 34.
Die bisher beschriebenen Einzelheiten umfassen die für eine Blockierschutzregelung notwendigen Funktionselemente. Damit auch eine Antriebsschlupf- als auch Fahrdynamikregelung möglich sind, befindet sich ferner in jedem Bremskreis I, II zwischen dem Hauptbremszylinder 10 und dem Einlassventil 40-46 in der jeweiligen Bremsleitung 22 ein in Grundstellung geöffnetes Trennventil 100, 102. Dem jeweiligen Trennventil 100, 102 ist jeweils ein Rückschlagventil 110 parallelgeschaltet.
Sowohl in der Fahrdynamik- als auch Antriebschlupfregelung nimmt das jeweilige Trennventil 100, 102 elektromagnetisch erregt seine Sperrstellung ein, damit das jeweils von der Pumpe 74, 76 über die Rücklaufleitung 56 aus dem Vorratsbehälter 20 angesaugte und zu den Radbremsen 30-36 zu fördernde Druckmittel nicht in den Hauptbremszylinder 10 entweicht.
In diesem Betriebsmodus erfolgt die Regelung des Radbremsdrucks auf an sich bekannte Weise durch geeignetes Ansteuern der den Radbremsen 30-36 zugeordneten Ein- und Auslassventile 40-46; 60-66.
Im ersten Bremskreis I ist zwischen Trennventil 100 und Einlassventil 40 der Vorderradbremse 30 ein Kammertrennventil 140 angeordnet, welchem ein Rückschlagventil 142 parallelgeschaltet ist. In gleicher Weise ist im zweiten Bremskreis II zwischen Trennventil 102 und Einlassventil 44 der Vorderradbremse 34 ein Kammertrennventil 144 angeordnet, welchem ein Rückschlagventil 146 parallelgeschaltet ist.
Mit Hilfe des Kammertrennventils 140 kann bei geöffnetem Trennventil 110 eine Verbindung der Vorderradbremse 30 zur Primärdruckammer 14 getrennt werden, während über eine Verbindungsleitung 152 (154 in Bremskreis II) bei geöffnetem Trennventil 100 (102 in Bremskreis II) die andere Radbremse 32, 36 jeweils noch mit der entsprechendem Hauptbremszylinderkammer 14, 16 verbunden ist. Auf diese Weise kann über die hydraulische Verbindung des Hauptbremszylinders 10 zu den Hinterradbremsen 23, 36 dem Fahrer am Bremspedal 6 ein gewünschtes Pedalgefühl vermittelt werden. Die Trennventile 140, 144 erlauben der jeweiligen Pumpe 74, 76, den Druck in den Hinterradbremsen 32, 36 über den vom Fahrer verursachten Bremsdruck zu erhöhen und verhindern, dass der Fahrerbremsdruck die Vorderradbremsen 30, 34 erreicht in dem Fall, dass der Vorderradbremsendruck unter den Hauptbremszylinderdruck fällt.
Das Bremssystem weist weiterhin eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 200 auf, welche, insbesondere in Abhängigkeit von einem durch Bremspedalbetätigung erfassten Fahrerbremswunsch die beschriebenen Ventile und Pumpen ansteuert. Insbesondere wird der Fahrerbremswunsch mittels eines, insbesondere redundant ausgebildeten, Pedalwegsensors 202 bestimmt.
Bei einem Bremsvorgang betätigt der Fahrer das Bremspedal 6 und die Steuer- und Regeleinheit 200 schaltet in Bremskreis I die Trennventile 100, 140 und in Bremskreis II die Trennventile 102, 144 in die Trennstellung bzw. geschlossene Stellung, wodurch die Vorderachse hydraulisch vom Hauptbremszylinder 10 isoliert wird. Mit Hilfe der Pumpe 74 wird nun der Bremsdruck in der Vorderradbremse 30 aufgebaut. Das jeweilige Trennventil 130, 144 hat jeweils ein parallel geschaltes Rückschaltventil 142, 146 welches verhindert, dass der Fahrerbremsdruck die Radbremsen 30-36 erreicht, gleichzeitig wird ein Druckaufbau durch die Pumpen 74, 76 verhindert, der den gewünschten Fahrerbremsdruck übersteigt.
Die jeweilige Pumpe ist mit ihrer Saugseite direkt und ohne Zwischenschaltung eines Niederdruckspeichers durch die (Niederdruck-) Leitung 56 verbunden.
Die Bremsanlage 2 kann weiterhin mit Drucksensoren oder Pumpengeschwindigkeitsmessgeräten ausgerüstet werden wie zum Beispiel SLP (sensorless pump position) oder PPS (pump position sensor), wobei dann die Bremsdruckkontrolle mit Hilfe eines Modells ausgeführt wird.
Wenn die Pumpenrotation mit Hilfe eines SLP-artigen Schaltkreises gemessen wird, können Leckagen und nasse Motorkomponenten ermittelt werden aufgrund von Änderungen von gemessenen elektrischen Signalen, was zu einer Änderung der Pumpenstrategie und/oder einer Warnung an den Fahrer führen kann.
In einer hydraulischen Rückfallebene werden die Ventile 100, 102, 140, 144 sowie die Einlassventile 40-46 geöffnet, so dass der Fahrer vollen Zugriff auf alle vier Radbremsen erhält.
Um den Fahrerkomfort in der Rückfallebene zu erhöhen, kann der Durchmesser des Tandemhauptbremszylinders möglichst klein gewählt werden, so dass der Fahrer mit einer gewohnt großen Pedalkraft einen hohen Bremsdruck erzielen kann.
Die Bremsanlage 2 weist dabei den Vorteil auf, dass der Fahrer keine Lücke überwinden muss zwischen Pedalbetätigung und einsetzender Abbremsung, die Bremsanlage 2 erzeugt in der Rückfallebene bei Pedalbetätigung unmittelbar ein Bremsmoment. Es gibt keinen vergrößerten Pedalleerweg und ein eGap wird nicht benötigt.
Durch das Schließen der Ventile 100, 102 und das Betreiben der jeweiligen Pumpe 74, 76 kann Bremsflüssigkeit aus dem Reservoir bzw. Druckmittelvorratsbehälter 20 und durch den Hauptbremszylinder 10 in den jeweiligen Bremskreis I, II gefördert werden. Wenn dabei die Ventile 60-66 geöffnet werden, können auch die Leitungen 56 mit Bremsflüssigkeit gefüllt werden.
Die hydraulische Verbindung 250 bei den Pumpen 74, 76 erlaubt das Vorsehen einer mit Bremsflüssigkeit gefüllten Kammer hinter der hinteren Pumpendichtung, so dass eine Leckage der Pumpenkammer kein Problem für eine Fluidkontamination des Pumpenmotors wird. Gleichzeitig erlaubt sie das Ansaugen von Bremsflüssigkeit um die hintere Pumpendichtung herum, wodurch das Ansaugen von Luft verhindert wird und die Abnutzung der Dichtung verringert werden.
Die in 2 dargestellte Bremsanlage 2 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Bremsanlage 2 dadurch, dass keine Druckregelventile 80, 82 vorgesehen sind. Der Radbremsdruck in den Vorderradbremsen 30, 34 wird hierbei auf herkömmliche Weise unter Verwendung der jeweiligen Einlassventile 40, 44 und Auslassventile 60, 64 sowie der Ansteuerung der jeweiligen Pumpe 74, 76 erzeugt.
Die in der 3 (4) dargestellte Bremsanlage 2 unterscheidet sich von der in 1 (2) dargestellten Bremsanlage 2 dadurch, dass keine Verbindung 250 in der jeweiligen Pumpe 74, 76 vorgesehen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10053993 A1 [0004]
DE 102014200852 A1 [0005]

Claims

Hydraulische Bremsanlage (2) für Kraftfahrzeuge, umfassend • einen mit einem Bremspedal (6) betätigbaren Tandemhauptbremszylinder (10) mit zwei hydraulischen Hauptbremszylinderkammern (14, 18); • einen Druckmittelvorratsbehälter (20); • zwei hydraulische Bremskreise (I, II) mit je zwei hydraulisch betätigbaren Radbremsen (30, 32; 34, 36), die hydraulisch trennbar mit jeweils einer der beiden Hauptbremszylinderkammern (14, 18) verbunden sind; • je Bremskreis (I, II) eine hydraulische Druckaufbaueinrichtung (74, 76) zum aktiven Druckaufbau in den Radbremsen (30, 32; 34, 36) des Bremskreises (I, II), dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Radbremsen (30, 34) eines Bremskreises (I, II) mit Hilfe eines Kammertrennventils (140, 144) von der Hauptbremszylinderkammer (14, 18) hydraulisch abtrennbar ist.
Bremsanlage (2) nach Anspruch 1, wobei dem jeweiligen Kammertrennventil (140, 144) ein Rückschlagventil (142, 146) parallelgeschaltet ist, welches einen Druckmittelfluss von der Hauptbremszylinderkammer (14, 18) zur Radbremse (30, 34) sperrt und in entgegengesetzter Richtung erlaubt.
Bremsanlage (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedem der beiden Bremskreise (2) jeweils eine Vorderradbremse (30, 34) und eine Hinterradbremse (32, 36) zugeordnet ist, und wobei jeweils die Vorderradbremse (30, 34) durch das Kammertrennventil (140, 144) abtrennbar ist.
Bremsanlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die jeweilige Druckaufbaueinrichtung (74, 76) als hydraulische Pumpe ausgebildet ist.
Bremsanlage (2) nach Anspruch 4, wobei die jeweilige Pumpe eine hydraulische Verbindung 250 zwischen nassem Kurbelraum und Ansaugleitung Komponente 250 aufweist.
Bremsanlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jeder Radbremse (30-36) hydraulisch jeweils ein Einlassventil (40-46) und ein Auslassventil (60-66) zugeordnet sind.
Bremsanlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zwischen Auslassventil (60, 64) und Druckmittelvorratsbehälter (20) bei jeweils einer Radbremse (30, 34) in einem Bremskreis (I, II) ein, insbesondere analoges, Drucksteuerventil (80, 82) angeordnet ist.
Bremsanlage (2) nach Anspruch 7, wobei das Druckregelventil (80, 82) jeweils zwischen einem einer Vorderradbremse (30, 34) zugeordneten Auslassventil (60, 64) und dem Druckmittelvorratsbehälter angeordnet (20) ist.
Bremsanlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der jeweilige Bremskreis (i, II) jeweils mit Hilfe eines Trennventils (100, 102) hydraulisch von der zugordneten Hauptbremszylinderkammern (14, 18) abgetrennt werden kann, und wobei dem jeweiligen Trennventil (100, 102) jeweils ein Rückschlagventil (110) zugeordnet ist, welches einen Druckmittelfluss aus der jeweiligen Kammer (14, 18) in den Bremskreis (I, II) erlaubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt.
Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befüllung des jeweiligen Bremskreises (I, II) das jeweilige Trennventil (100, 102) geschlossen wird und die jeweilige Pumpe (74, 76) betrieben wird.