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Stand der Technik
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Bremssysteme für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wie PKWs oder LKWs, sind üblicherweise als elektrohydraulische Bremssysteme realisiert. Typischerweise weisen derartige Bremssysteme einen Hauptbremszylinder mit einem Verdrängerkolben auf. Dieser kann entweder direkt manuell oder mittels eines Bremskraftverstärkers betätigbar sein. Der im Hauptbremszylinder erzeugte hydraulische Druck wird zum Aufbau eines Bremsdrucks an Radbremsen weitergeleitet. In solchen Bremssysteme sind häufig Druckmodulationskreise integriert, welche eine über Ein- und Auslassventile an die Radbremsen gekoppelte Druckmodulationseinrichtung aufweisen, um den Bremsdruck unabhängig vom Hauptbremszylinder modulieren zu können. Ein solches System wird beispielsweise in der
EP 0 281 769 A2 beschrieben.
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In derartigen Systemen wird bei einem Ausfall des Bremskraftverstärkers die Erzeugung des Bremsdrucks üblicherweise durch die Druckmodulationseinrichtung unterstützt, welche zum Aufbau des Bremsdrucks Bremsfluid aus dem Hauptbremszylinder in den Radbremskreis fördert.
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Zunehmend kommen auch sogenannte Brake-by-Wire Systeme zum Einsatz. Bei einem derartigen Bremssystem wird durch Betätigung eines Hauptbremszylinders ein hydraulischer Druck in einer Simulatoreinrichtung erzeugt. Der durch den Hauptbremszylinder erzeugte Druck oder ein Stellweg eines Verdrängerkolbens des Hauptbremszylinders wird erfasst und daraus ein entsprechendes Bremswunschsignal erzeugt. Mittels einer Druckerzeugungseinrichtung, die an einen Radbremskreis gekoppelt ist, wird in dem Radbremskreis der Bremsdruck gemäß dem Bremswunschsignal zur Betätigung der Radbremsen eingestellt. Für solche Bremssysteme beschreibt beispielsweise die
US 7 806 486 B2 ein Verfahren zum Vorbefüllen des Radbremskreises, wobei ein Radbremszylinder an eine Reibfläche einer Radbremse angelegt wird, indem mittels der Druckerzeugungseinrichtung unabhängig von einem Bremswunschsignal Druck im Radbremskreis aufgebaut wird.
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Zunehmend werden derartige Bremssysteme auch mit Druckmodulationseinrichtungen kombiniert. Um beim Ausfall der Druckerzeugungseinrichtung mithilfe der Druckmodulationseinrichtung den Aufbau von Bremsdruck effizient zu unterstützen, ist es wünschenswert, im Hauptbremszylinder ein ausreichend großes Volumen an Bremsfluid bereitzustellen. Falls die Spannungsversorgung für die Druckmodulationseinrichtung ausfällt, muss der gesamte Bremsdruck mithilfe des Verdrängerkolbens des Hauptbremszylinders manuell erzeugt werden. Hierfür ist es wünschenswert, den Verdrängerkolben mit möglichst kleiner Querschnittsfläche zu realisieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgesehen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist Bremssystem für ein Fahrzeug vorgesehen. Das Bremssystem umfasst einen Hauptbremszylinder mit einem in einem Hauptbremszylindervolumen durch eine Eingangskraft aus einer Grundstellung heraus verschiebbaren Verdrängerkolben, ein an das Hauptbremszylindervolumen gekoppeltes Bremsfluidreservoir, welches mit dem Hauptbremszylindervolumen in Fluidaustausch steht, wenn der Verdrängerkolben in der Grundstellung angeordnet ist, eine Sensoreinrichtung zur Erzeugung eines die Eingangskraft repräsentierenden Bremswunschsignals, einen Radbremskreis mit zumindest einer Radbremse, welche eine Reibfläche und einen gegen die Reibfläche bewegbaren Radbremszylinder aufweist, eine an den Radbremskreis gekoppelte elektrisch betriebene Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Bremsdrucks im Radbremskreis gemäß dem Bremswunschsignal, eine an den Radbremskreis gekoppelte Druckmodulationseinrichtung zur Modulation des Bremsdrucks, welche an das Hauptbremszylindervolumen koppelbar ist, und ein Steuerungssystem, das mit der Sensoreinrichtung, der Druckerzeugungseinrichtung und der Druckmodulationseinrichtung verbunden ist, insbesondere zum Austausch elektrischer oder elektromagnetischer Signale bzw. zur Datenkommunikation. Das Steuerungssystem ist dazu eingerichtet, die Druckerzeugungseinrichtung gemäß dem Bremswunschsignal zur Erzeugung des Bremsdrucks zu betätigen, einen Betriebszustand der Druckerzeugungseinrichtung zu ermitteln, anhand des Bremswunschsignals die Stellung des Verdrängerkolbens zu ermitteln und die Druckmodulationseinrichtung an das Hauptbremszylindervolumen zu koppeln und diese derart zu betätigen, dass die Druckmodulationseinrichtung Bremsfluid aus dem Hauptbremszylindervolumen in den Radbremskreis fördert, um den Radbremszylinder an die Reibfläche anzulegen, wenn der Betriebsstatus der Druckerzeugungseinrichtung als nicht-betriebsfähig ermittelt wird und der Verdrängerkolben in der Grundstellung angeordnet ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln einer Stellung eines Verdrängerkolbens eines Hauptbremszylinders, welcher innerhalb eines Hauptbremszylindervolumens des Hauptbremszylinders durch eine Eingangskraft zur Erzeugung eines Bremswunschsignals aus einer Grundstellung heraus verschiebbar ist, wobei ein Bremsfluidreservoir mit dem Hauptbremszylindervolumen in Fluidaustausch steht, wenn der Verdrängerkolben in einer Grundstellung angeordnet ist, ein Ermitteln eines Betriebszustands einer Druckerzeugungsvorrichtung, welche an einen Radbremskreis gekoppelt ist und zur Erzeugung eines Bremsdrucks gemäß dem Bremswunschsignal betrieben wird und ein Durchführen einer Vorbefüllung des Radbremskreises, wenn der Betriebsstatus der Druckerzeugungseinrichtung als nicht-betriebsfähig ermittelt wird und ermittelt wird, dass der Verdrängerkolben in der Grundstellung angeordnet ist. Die Vorbefüllung umfasst ein Koppeln einer an den Radbremskreis gekoppelten Druckmodulationseinrichtung an das Hauptbremszylindervolumen und ein Fördern Bremsfluid aus dem Hauptbremszylindervolumen in den Radbremskreis mittels der Druckmodulationseinrichtung, um einen Radbremszylinder des Radbremskreises an eine Reibfläche einer Radbremse anzulegen. In einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt ein Erzeugen eines Bremsdrucks im Radbremskreis durch Verschieben des Verdrängerkolbens des Hauptbremszylinders durch Aufbringen einer Eingangskraft.
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Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann insbesondere mithilfe eines Bremssystems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durchgeführt werden. Die voranstehend und nachfolgend im Zusammenhang mit einem der Aspekte der Erfindung beschriebenen Vorteile und Merkmale sind somit auch für den jeweils anderen Aspekt offenbart.
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Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht somit darin, den Betriebszustand der Druckerzeugungseinrichtung zu erfassen und, wenn erfasst wird, dass die Druckerzeugungseinrichtung ausgefallen bzw. nicht betriebsbereit ist, z.B. wegen eines Defekts oder einer Unterbrechung der elektrischen Spannungsversorgung, eine Vorbefüllung des Radbremskreises mit Bremsfluid mittels der Druckmodulationseinrichtung durchzuführen. Dies wird erfindungsgemäß dann durchgeführt, wenn der Verdrängerkolben des Radbremszylinders in einer Grundstellung angeordnet ist, also nicht betätig wird. In der Grundstellung ist eine Verbindungsöffnung zwischen dem Reservoir und dem Hauptbremszylindervolumen durch den Verdrängerkolben freigegeben, so dass Bremsfluid aus dem Reservoir in das Hauptbremszylindervolumen nachgeliefert werden kann. Die Verbindungsöffnung wird durch den Verdrängerkolben abgedeckt bzw. geschlossen, wenn dieser aus der Grundstellung herausbewegt wird.
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Durch die Vorbefüllung des Radbremskreises kann die Bremsleistung des Bremssystems verbessert werden, da sichergestellt wird, dass stets ein hinreichend großes Volumen an Bremsfluid im Radbremskreis und im Hydraulikzylindervolumen vorhanden ist. Dies erleichtert z.B. die Unterstützung des Bremsdruckaufbaus durch die Druckmodulationseinrichtung. Außerdem kann der Durchmesser Hauptbremszylinders verringert werden, wodurch das Bremssystem einerseits kompakter aufgebaut ist und andererseits zur Erzeugung eines gegebenen Bremsdrucks eine geringere Eingangskraft benötigt wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
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Gemäß einer Ausführungsform des Bremssystems ist vorgesehen, dass das Steuerungssystem eine erste Steuerungseinrichtung, welche mit der Sensoreinrichtung und der Druckerzeugungseinrichtung verbunden ist, und eine zweite Steuerungseinrichtung aufweist, welche mit der ersten Steuerungseinrichtung und der Druckmodulationseinrichtung verbunden ist. Optional sind somit zwei funktional voneinander getrennte Steuerungseinrichtungen vorgesehen, wobei diese zum Datenaustausch miteinander verbunden sind, z.B. über eine drahtgebundene oder drahtlose Datenverbindung. Dies erleichtert vorteilhaft die platzsparende Gestaltung des Bremssystems, z.B. wenn die Steuerungsvorrichtungen an einem jeweiligen Gehäuse, in welchem die Druckmodulationseinrichtung oder die Druckerzeugungseinrichtung angeordnet ist, angeordnet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Druckmodulationseinrichtung eine durch einen elektrischen Motor angetriebene Pumpe auf, wobei der elektrische Motor mit dem Steuerungssystem verbunden ist. Der elektrische Motor wird insbesondere durch Motorsteuerkommandos betätigt, welche das Steuerungssystem, insbesondere die zweite Steuerungseinrichtung erzeugt, z.B. basierend auf Beschleunigungsdaten eines Fahrzeugs, welche an einer Datenschnittstelle der zweiten Steuerungseinrichtung empfangen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Druckerzeugungseinrichtung einen durch einen Elektromotor verschiebbaren Druckerzeugungs-Verdrängerkolben auf, wobei der Elektromotor mit dem Steuerungssystem verbunden ist. Der elektrische Motor wird insbesondere durch Motorsteuerkommandos betätigt, welche das Steuerungssystem, insbesondere die erste Steuerungseinrichtung basierend auf dem Bremswunschsignal erzeugt, welches an einer Datenschnittstelle der ersten Steuerungseinrichtung durch die Sensoreinrichtung bereitgestellt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Bremssystems ist vorgesehen, dass das Hauptzylindervolumen durch eine zylindrische Innenfläche eines Gehäuses definiert ist, wobei die Innenfläche einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 17 mm und 21 mm, insbesondere im Bereich von 19,05 mm aufweist. Demnach wird ein besonders kompaktes Bremssystem realisiert, mit welchem durch die oben beschriebene Vorbefüllung auch beim Ausfall der Druckerzeugungseinrichtung hohe Bremsdrücke effizient aufgebaut werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor der Vorbefüllung eine Bremsdruckkompensation durchgeführt, wenn der Betriebsstatus der Druckerzeugungseinrichtung als nicht-betriebsfähig ermittelt wird und außerdem ermittelt wird, dass der Verdrängerkolben aus der Grundstellung verfahren ist, wobei die Bremsdruckkompensation ein Koppeln Druckmodulationseinrichtung an das Hauptbremszylindervolumen und ein Fördern von Bremsfluid aus dem Hauptbremszylindervolumen in den Radbremskreis umfasst, um im Radbremskreis den Bremsdruck gemäß dem Bremswunschsignal zu erzeugen. Demnach wird, wenn die Druckerzeugungseinrichtung ausfällt und der Verdrängerkolben außerhalb der Grundstellung angeordnet ist und dadurch die Verbindungsöffnung zum Reservoir verschließt, der Bremsdruckaufbau durch die Druckmodulationseinrichtung unterstützt. Dies verbessert weiter die Bremsleistung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Druckerzeugungseinrichtung vor der Vorbefüllung und gegebenenfalls vor der Bremsdruckkompensation von dem Radbremskreis entkoppelt wird.
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Hierin wird unter „Koppeln“ ein Herstellen und unter „Entkoppeln“ im Zusammenhang mit hydraulischen Systemen Komponenten, Leitungen oder dergleichen ein Unterbrechen einer fluidisch leitenden Verbindung zwischen diesen Systemen, Komponenten, Leitungen oder dergleichen verstanden. Das Koppeln und Endkoppeln kann insbesondere durch ein Öffnen und Schließen eines die Systeme, Komponenten oder Leitungen verbindenden Ventils, z.B. eines Magnetventils erfolgen.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische, vereinfachte Ansicht eines hydraulischen Schaltbildes eines Bremssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt schematisch ein Bremssystem 1 für ein Fahrzeug, z.B. für einen PKW, einen LKW oder einen Bus. Das Bremssystem 1 weist einen Hauptbremszylinder 2, ein Bremsfluidreservoir oder kurz Reservoir 3, eine Sensoreinrichtung 4, zwei Radbremskreise 5A, 5B, eine Druckerzeugungseinrichtung 6, eine Druckmodulationseinrichtung 7 und ein Steuerungssystem 8 auf.
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Der Hauptbremszylinder 2 weist ein Hauptbremszylindervolumen 20 sowie zumindest einen Verdrängerkolben bzw. Aktuatorkolben 21 auf. Das Hauptbremszylindervolumen 20 kann durch eine Innenfläche 22a eines Zylindergehäuses 22 definiert sein. Beispielsweise kann die Innenfläche 22a ein zylindrisches Volumen, insbesondere mit kreisförmigem Querschnitt definieren. Wie in 1 schematisch dargestellt ist, kann ein Durchmesser d22 des durch die Innenfläche 22a Querschnitts in einem Bereich zwischen 17 mm und 21 mm, insbesondere im Bereich von 19,05 mm liegen oder 19,05 mm betragen. Wie in 1 weiterhin schematisch dargestellt ist kann das Zylindergehäuse 22 durch eine Wandung eines ersten Gehäuses 11 gebildet sein, in welchem neben dem Hauptbremszylinder 2 auch die Druckerzeugungseinrichtung 6 untergebracht sein kann, wie dies in 1 beispielhaft dargestellt ist.
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Wie in 1 beispielhaft dargestellt ist können ein erster und ein zweiter Verdrängerkolben 21A, 21B in dem Hauptbremszylindervolumen 20 angeordnet sein. Im Folgenden wird aus Gründen der Übersichtlichkeit vorwiegend auf einen Verdrängerkolben 21 Bezug genommen. Die Ausführungen gelten jedoch selbstverständlich sowohl für den ersten als auch für den zweiten Verdrängerkolben 21A, 21B. Der Verdrängerkolben 21 ist in dem Hauptbremszylindervolumen 20 durch Aufbringen einer Eingangskraft F bewegbar, wodurch sich in dem Hauptbremszylindervolumen 20 befindliches Hydraulikfluid verdrängt wird. Die Eingangskraft F kann beispielsweise über ein Bremspedal P, welches über ein Gestänge 10 kinematisch an den Verdrängerkolben 21 gekoppelt ist, aufgebracht werden. In 1 ist der Verdrängerkolben 21 in einer Grundstellung dargestellt, in welche dieser mittels einer Rückstelleinrichtung 23, z.B. einer Feder, vorgespannt wird, wenn keine Eingangskraft F aufgebracht wird bzw. wenn eine Eingangskraft F aufgebracht wird, die kleiner als die Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung ist.
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Das Reservoir 3 ist über eine hydraulische Leitung 30 mit dem Hauptbremszylindervolumen 20 verbunden. In der Grundstellung des Verdrängerkolbens 21 ist eine Verbindungsöffnung 31, an welcher die hydraulische Leitung 30 in das Hauptbremszylindervolumen 20 einmündet, durch den Verdrängerkolben 21 freigegeben, so dass Bremsfluid eine fluidisch leitende Verbindung zwischen dem Reservoir 3 und dem Hauptbremszylindervolumen 20 zum Austausch von Bremsfluid besteht. Wenn der Verdrängerkolben 21 durch Aufbringen einer Eingangskraft F aus der Grundstellung heraus in eine Arbeitsstellung bewegt wird, um Bremsfluid aus dem Hauptbremszylindervolumen 20 zu verdrängen, wird die Verbindungsöffnung 31 durch den Verdrängerkolben 21 abgeschlossen und dadurch das Reservoir 3 von dem Hauptbremszylindervolumen 20 entkoppelt.
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Die Sensoreinrichtung 4 dient zur Bereitstellung eines elektrischen oder elektromagnetischen Bremswunschsignals S4, welches die Eingangskraft F und damit eine vom Fahrer, der das Bremspedal betätig, gewünschten Bremsdruck repräsentiert. Die Sensoreinrichtung 4 kann beispielsweise ein Drucksensor sein, welcher einen Druck in einem Simulatorkreis (nicht dargestellt), welcher an das Hauptbremszylindervolumen 20 gekoppelt ist, erfasst. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann ein Stellwegsensor verwendet werden, welcher einen Stellweg, um welchen der Verdrängerkolben 21 bewegt wird, erfasst.
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Das in 1 beispielhaft dargestellte Bremssystem 1 weist zwei Radbremskreise 5A, 5B mit jeweils zwei Radbremsen 5 auf. Allgemein kann zumindest ein Radbremskreis 5 mit zumindest einer Radbremse 50 vorgesehen sein. Jede Radbremse 50 weist eine Reibfläche 51, z.B. in Form einer Bremsscheibe, und einen Radbremszylinder 52 auf, welcher durch einen hydraulischen Bremsdruck im Radbremskreis 5 zum Aufbringen einer Reibkraft gegen die Reibfläche 51 bewegbar bzw. an diese mit einer zum Bremsdruck korrespondierende Kraft andrückbar ist. Wie in 1 schematisch dargestellt ist der Radbremskreis 5 an die nachfolgend noch im Detail beschriebene Druckmodulationseinrichtung 7 gekoppelt. Die Druckmodulationseinrichtung 7 bildet hierbei, wenn diese inaktiv ist, lediglich eine hydraulische Leitung.
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Die Druckerzeugungseinrichtung 6 dient zur Erzeugung des Bremsdrucks im Radbremskreis 5 und ist hierzu an diesen gekoppelt, z.B. hydraulische Leitungen 15, 16, welche die Druckerzeugungseinrichtung 6 über die Druckmodulationseinrichtung 7 mit dem Radbremskreis 5 verbinden. Die in 1 beispielhaft und schematisch dargestellte Druckerzeugungseinrichtung 6 weist einen Elektromotor 60 und einen durch einen Elektromotor 60 in einem Druckerzeugungsvolumen 62 verschiebbaren Druckerzeugungs-Verdrängerkolben 61 auf. Der Elektromotor 60 kann z.B. über einen Spindeltrieb oder ein anderes Getriebe 63, das dazu eingerichtet ist, eine Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung umzuwandeln, kinematisch an den Druckerzeugungs-Verdrängerkolben 61 gekoppelt. Wie in 1 beispielhaft dargestellt ist, kann die Druckerzeugungseinrichtung 6 gemeinsam mit dem Hauptbremszylinder 2 in einem ersten Gehäuse 11 aufgenommen sein.
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Die Druckmodulationseinrichtung 7 ist in 1 lediglich schematisch dargestellt und dient zur Modulation des Bremsdrucks im Radbremskreis 5. Beispielsweise kann die Druckmodulationseinrichtung 7 eine durch einen elektrischen Motor 70 angetriebene Pumpe 71 aufweisen, um den Bremsdruck zu variieren. In 7 sind beispielhaft zwei Pumpen 71 dargestellt, die durch einen gemeinsamen Motor 70 angetrieben werden. Die Druckmodulationseinrichtung 7 kann ferner Ein- und Auslassventile (nicht dargestellt) zum Zuführen oder Abführen von Bremsfluid aus dem Radbremszylinder 52 aufweisen. Die Druckmodulationseinrichtung 7 ist über die Leitungen 15, 16 mit dem Hauptbremszylinder 2 verbunden und an das Hauptbremszylindervolumen 20 hydraulisch koppelbar, z.B. mittels schaltbarer Trennventile (nicht dargestellt). Wie in 1 weiterhin erkennbar, kann vorgesehen sein, dass die Druckmodulationseinrichtung 7 in einem separaten zweiten Gehäuse 12 untergebracht ist. Das zweite Gehäuse 12 kann insbesondere an dem ersten Gehäuse 11 befestigt sein.
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Bei dem in 1 beispielhaft dargestellten Bremssystem 1 umfasst das Steuerungssystem 8 eine erste Steuerungseinrichtung 81 und eine zweite Steuerungsvorrichtung 82. Die Steuerungseinrichtungen 81, 82 können jeweils einen Prozessor (nicht dargestellt), z.B. in Form einer CPU, eines FPGA, eines ASIC oder dergleichen, und einen Datenspeicher (nicht dargestellt) aufweisen, insbesondere einen nicht-flüchtigen Datenspeicher, z.B. in Form einer Festplatte, einer CD, einer DVD, einer Blu-ray ® Disc oder eines Flash-Speichers. Die Steuerungseinrichtungen 81, 82 sind jeweils dazu eingerichtet, z.B. mittels des Prozessors, Eingangssignale zu verarbeiten und basierend auf den Eingangssignalen Steuerkommandos zu erzeugen, um verschiedene Komponenten des Bremssystems 1 zu betätigen.
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Wie in 1 beispielhaft dargestellt ist, ist das Steuerungssystem 8 mit der Sensoreinrichtung 4, der Druckerzeugungseinrichtung 6 und der Druckmodulationseinrichtung 7 zum Datenaustausch verbunden, z.B. über eine drahtgebundene Verbindung, wie z.B. über Ethernet oder ein CAN-Bussystem, oder eine drahtlose Verbindung, wie z.B. WIFI, Bluetooth ® oder dergleichen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung 4 und die Druckerzeugungseinrichtung 6, insbesondere der Elektromotor 60 mit der ersten Steuerungseinrichtung 81 verbunden sind und dass die Druckmodulationseinrichtung 7, insbesondere der elektrische Motor 79 der Druckmodulationseinrichtung 7 mit der zweiten Steuerungseinrichtung 82 verbunden ist. Ferner sind hierbei vorzugsweise die erste und die zweite Steuerungseinrichtung 81, 82 miteinander durch eine drahtlose oder eine drahtgebundene Datenverbindung verbunden.
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Zum Bremsen eines Fahrzeugs mittels des Bremssystems 1 wird mittels des Bremspedals P eine Eingangskraft F auf den Verdrängerkolben 21 des Hauptbremszylinders 2 aufgebracht, so dass der Verdrängerkolben 21 aus der Grundstellung verschoben wird. Die Sensoreinrichtung 4 erfasst diese Verschiebung bzw. die Eingangskraft und erzeugt dementsprechend ein Bremswunschsignal S4, welches die erste Steuerungseinrichtung 81 erhält. Diese erzeugt basierend auf dem Bremswunschsignal S4 ein Steuerkommando C6, welches den Elektromotor 60 der Druckerzeugungseinrichtung 6 betätigt. Wird der Elektromotor 60 betätigt, verschiebt dieser den Druckerzeugungs-Verdrängerkolben 61 um Bremsfluid aus dem Druckerzeugungsvolumen 62 zu Verdrängen oder in dieses Aufzunehmen, um den Bremsdruck im gemäß dem Bremswunschsignal S4 Radbremskreis 5 zu variieren. Optional moduliert die Druckmodulationseinrichtung 7 den Bremsdruck basierend auf einem von der zweiten Steuerungseinrichtung 82 erzeugten Steuerkommando C6, welches diese basierend auf einem Eingangssignal SX, z.B. einem Schlupf der Räder, erzeugt.
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Das in 2 als Flussdiagram dargestellte Verfahren wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf das voranstehend beschriebene Bremssystem 1 erläutert.
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In einem ersten Schritt M1 erfolgt ein Ermitteln einer Stellung des Verdrängerkolbens 21, z.B. durch die erste Steuerungsvorrichtung 81 anhand des Bremswunschsignals S4. In einem weiteren Schritt M2 wird ein Betriebszustand der Druckerzeugungseinrichtung 6 ermittelt. Beispielsweise können als Betriebszustände „betriebsbereit“ und „nicht-betriebsbereit“ ermittelt werden. In dem nicht-betriebsbereiten Zustand kann mittels der Druckerzeugungseinrichtung 6 kein Bremsdruck aufgebaut werden, z.B. weil der Elektromotor 60 überhitzt ist, eine Spannungsversorgung des Elektromotors 60 unterbrochen ist oder ein anderer Betriebsfehler vorliegt. Die erste Steuerungsvorrichtung 81 kann zur Ermittlung des Betriebszustands beispielsweise Sensorsignale von an der Druckerzeugungseinrichtung 6 vorgesehenen Sensoren (nicht dargestellt) oder durch die Druckerzeugungseinrichtung 6 erzeugte andere Statussignale auswerten.
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In Schritt M2.1 wird überprüft, ob als Betriebszustand der Druckerzeugungseinrichtung 6 „nicht-betriebsbereit“ ermittelt wurde. Fällt diese Überprüfung negativ aus, wie dies in 2 durch das Symbol „-“ dargestellt ist, folgt ein Schritt M5, in welchem die Druckerzeugungseinrichtung 6, wie oben beschrieben, gemäß dem Bremswunschsignal S4 zur Erzeugung des Bremsdrucks betrieben wird. Fällt die Überprüfung M2.1 positiv aus, wie dies in 2 durch das Symbol „+“ dargestellt ist, folgt Schritt M2.2, in welchem überprüft wird, z.B. indem die erste Steuerungseinrichtung 81 das Bremswunschsignal S4 auswertet, ob der Verdrängerkolben in der Grundstellung angeordnet ist. Fällt dies Überprüfung positiv aus, wie dies in 2 durch das Symbol „+“ dargestellt ist, folgt Schritt M3.
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In Schritt M3 erfolgt eine Vorbefüllung des Radbremskreises 5 mit Bremsfluid. Dies Vorbefüllung M3 umfasst ein Koppeln (Block M3.1) der Druckmodulationseinrichtung 7 an das Hauptbremszylindervolumen 20. Dies kann beispielswiese dadurch erfolgen, dass die erste oder die zweite Steuerungsvorrichtung 81, 82 ein Steuerkommando zum Öffnen von Trennventilen erzeugen, um die Leitungen 15, 16, an welche die Druckmodulationseinrichtung 7, hydraulisch leitend mit dem Hauptbremszylindervolumen 20 zu verbinden. Optional kann zusätzlich, vorzugsweise vor dem Koppeln der Druckmodulationseinrichtung 7 an das Hauptbremszylindervolumen 20, ein Entkoppeln der Druckerzeugungseinrichtung 6 von dem Radbremskreis 5 erfolgen, z.B. indem die erste oder die zweite Steuerungsvorrichtung 81, 82 ein Steuerkommando zum Schließen von Trennventilen, welche die Druckerzeugungseinrichtung 6 mit den Leitungen 15, 16 verbinden, erzeugen.
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Weiterhin erfolgt ein Fördern (Block M3.2) von Bremsfluid aus dem Hauptbremszylindervolumen 20 in den Radbremskreis 5 mittels der Druckmodulationseinrichtung 7 umfasst, um den Radbremszylinder 52 des Radbremskreises 5 an eine Reibfläche 51 einer Radbremse 50 anzulegen. Da der Verdrängerkolben 21 in der Grundstellung angeordnet ist, gibt dieser die Verbindungsöffnung 31 frei, so dass Bremsfluid aus dem Reservoir 3 in das Hauptbremszylindervolumen 20 nachgeliefert werden kann, wenn die Druckmodulationseinrichtung 7 Bremsfluid aus dem Hauptbremszylindervolumen 20 entnimmt. Durch das Zuführen dieses Bremsfluids in den Radbremskreis 5 wird der Radbremszylinder 52 der jeweiligen Radbremse 50 an die Reibfläche 51 angelegt. Hierbei ist unter „angelegt“ bzw. „anlegen“ zu verstehen, dass eine vorbestimmte Reibkraft zwischen dem Radbremszylinder 52 und der Reibfläche 51 erzeugt wird, die vernachlässigbar klein ist, z.B. kleiner 3 %, im Vergleich zu einer Reibkraft, die notwendig ist, um eine vorbestimmte negative Beschleunigung des Fahrzeugs, z.B. in einem Bereich zwischen 1 m/s2 und 12 m/s2 zu erzielen. Zum Fördern des Bremsfluids aus dem Hauptbremszylindervolumen 20 in den Radbremskreis 5 kann die erste Steuerungseinrichtung 81 z.B. ein Anforderungssignal S82 erzeugen und an die zweite Steuerungseinrichtung 82 übermitteln, wobei das Anforderungssignal S82 den Betriebszustand der Druckerzeugungseinrichtung 6 repräsentiert. Basierend auf dem Anforderungssignal S82 und optional basierend auf weiteren Eingangssignalen SX, wie z.B. einem aktuellen Bremsdruck im Radbremskreis 5, erzeugt die zweite Steuerungseinrichtung 82 ein Steuerkommando C7, welches eine Betätigung der Druckmodulationseinrichtung 7 bewirkt. Insbesondere wird die Druckmodulationseinrichtung 7 auf Basis des Steuerkommandos C7 veranlasst, eine bestimmte Menge an Bremsfluid aus dem Hauptbremszylindervolumen 20 in den Radbremskreis 5 zu fördern. Dieser Schritt M3 kann je nach Fahrsituation zyklisch, beispielsweise basierend auf einem Signal der ersten oder der zweiten Steuerungseinrichtung 81, 82 wiederholt werden, um dynamische Effekte (z.B. Schrägstellung der Bremsscheiben) zu kompensieren, die das Anlegen der Bremsbeläge rückgängig machen.
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Um den Bremsdruck im Radbremskreis zu erzeugen erfolgt in Schritt M4 ein Verschieben des Verdrängerkolbens 21 des Hauptbremszylinders 2 durch Aufbringen der Eingangskraft F, z.B. über das Pedal P. Infolge der Vorbefüllung befindet sich bereits ein großes Volumen an Bremsfluid im Radbremskreis 5. Dadurch ist ein Volumen, das zur Einstellung eines gegebenen Bremsdrucks im Radbremskreis 5 durch den Verdrängerkolben 21 verdrängt werden muss, relativ klein. Somit kann das Hauptbremszylindervolumen 20 relativ klein, insbesondere mit einem kleinem Durchmesser d22 gestaltet werden. Somit wird ein sehr kompaktes Bremssystem realisiert. Außerdem wird aufgrund der verringerten Querschnittsfläche vorteilhaft die Kraft F, die zur Einstellung des gegebenen Bremsdrucks notwendig ist, verringert.
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Wie in 2 weiterhin dargestellt ist, kann optional vor der Vorbefüllung M3 eine Bremsdruckkompensation M6 durchgeführt werden, in Schritt M2.2 die Entscheidung negativ ist, wie dies in 2 durch das Symbol „-“ dargestellt ist. Demnach erfolgt die Bremsdruckkompensation M6, wenn der Betriebsstatus der Druckerzeugungseinrichtung 6 als nicht-betriebsfähig ermittelt wird (Block M2.1) und ermittelt wird, dass der Verdrängerkolben aus der Grundstellung verfahren ist (Block M2.2). Die Bremsdruckkompensation umfasst ein Koppeln M4.1 Druckmodulationseinrichtung 7 an das Hauptbremszylindervolumen 20, wie dies oben im Zusammenhang mit Schritt 3.1 beschrieben wurde. Ferner erfolgt ein Fördern M4.2 von Bremsfluid aus dem Hauptbremszylindervolumen 20 in den Radbremskreis 5, um im Radbremskreis 5 den Bremsdruck gemäß dem Bremswunschsignal S4 zu erzeugen. Hierbei erzeugt die erste Steuerungsvorrichtung 81 basierend auf dem Bremswunschsignal S4 ein Anforderungssignal S82, welches das Bremswunschsignal S4 repräsentiert, und leitet dieses an die zweite Steuerungsvorrichtung 82 weiter. Die zweite Steuerungsvorrichtung 82 erzeugt basierend auf dem Anforderungssignal S82 ein Steuerkommando C7, welches die Druckmodulationseinrichtung 7 zur Erzeugung des gewünschten Bremsdrucks in Ergänzung zu der Verlagerung des Verdrängerkolbens 21 des Hauptbremszylinders 2 durch die Eingangskraft F veranlasst. Insbesondere wird der Elektromotor 70 der Druckmodulationseinrichtung 7 gemäß dem Steuerkommando C7 um einen Druckaufbau durch die Pumpen 71 zu bewirken.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0281769 A2 [0001]
- US 7806486 B2 [0003]
