DE102020212413A1 - Betriebsbremsung mit einer hydraulischen Mehrkreis-Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung schlägt vor, Radbremsen (2) einer Fahrzeugachse einer hydraulischen Zweikreis-Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage (1) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug an einen Bremskreis (I, II) anzuschließen und die beiden Bremskreise (I, II) zeitversetzt mit einem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger (5) mit Bremsdruck zu beaufschlagen. Dadurch lässt sich eine Verzögerungswirkung eines Elektromotors (23) des Fahrzeugs, der während einer Bremsung als Generator betrieben wird, kompensieren.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Betriebsbremsung mit einer hydraulischen Mehrkreis-Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage, das heißt eine Betätigung von Radbremsen der hydraulischen Mehrkreis-Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage durch Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks mit Fremdkraft mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Betriebsbremsung ist die vorgesehene Betätigung der Fahrzeugbremsanlage beziehungsweise ihrer Radbremsen. Andere Bremsbetätigungen sind möglich.
- Stand der Technik
- Die internationale Patentanmeldung
WO 2012/150 120 A1 - Offenbarung der Erfindung
- Die Fahrzeugbremsanlage zur Durchführung der erfindungsgemäßen Betriebsbremsung ist als hydraulische Mehrkreis-Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage ausgebildet. Sie weist einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger auf, an den durch ein Fremdkraftventil je Bremskreis zwei oder mehr Bremskreise angeschlossen sind, die jeweils eine oder mehrere hydraulische Radbremsen aufweisen. Jede Radbremse ist durch ein Einlassventil an den jeweiligen Bremskreis angeschlossen und es weist jede Radbremse ein Auslassventil auf, durch das ein Radbremsdruck gesenkt werden kann. Der Radbremsdruck ist der Bremsdruck in einer Radbremse. Die Auslassventile verbinden die Radbremsen beispielsweise mit einem oder mehreren Hydrospeichern oder einem oder auch mehreren drucklosen Bremsflüssigkeitsvorratsbehältern, so dass durch Öffnen eines Auslassventils der Radbremsdruck in der zugeordneten Radbremse gesenkt werden kann.
- Der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger kann beispielsweise eine Kolben-Zylinder-Einheit aufweisen, dessen Kolben zur Erzeugung des Bremsdrucks mittels eines Elektromotors über einen Gewindetrieb in einem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit verschiebbar ist. Eine andere Möglichkeit ist eine mit einem Elektromotor antreibbare Hydropumpe als Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger. Die Aufzählung ist beispielhaft und nicht abschließend.
- Zur erfindungsgemäßen Betriebsbremsung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 wird mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger ein Bremskreisdruck in einem Bremskreis erzeugt, der durch die geöffneten Einlassventile und bei geschlossenen Auslassventilen die Radbremsen dieses Bremskreises mit einem Bremsdruck, dem Bremskreisdruck, beaufschlagt und auf diese Weise betätigt. Das Fremdkraftventil des druckbeaufschlagten Bremskreises ist beziehungsweise wird geöffnet, das oder die Fremdkraftventile anderer Bremskreise sind beziehungsweise werden geschlossen. Der Bremskreisdruck ist der hydraulische Druck beziehungsweise Bremsdruck, der in einem Bremskreis herrscht.
- Der Bremskreisdruck kann auch in mehreren Bremskreisen gemeinsam mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger erzeugt werden. Möglich ist auch, einen Bremskreisdruck mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger zunächst in allen oder in mehreren Bremskreisen gemeinsam zu erzeugen und ab Erreichen eines bestimmten Bremskreisdrucks den Bremskreisdruck in einem oder mehreren Bremskreisen weiter mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger zu erhöhen und den oder die anderen Bremskreise durch Schließen ihrer Fremdkraftventile vom Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger zu trennen, so dass ihre Bremskreisdrücke nicht weiter steigen werden.
- Der oder die anderen Bremskreise können drucklos und ihre Radbremsen nicht betätigt sein oder sie sind druckbeaufschlagt und ihre Radbremsen betätigt. Während der Druckerzeugung in einem oder mehreren Bremskreisen mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger kann der Bremskreisdruck in dem oder den anderen Bremskreisen, deren Fremdkraftventile geschlossen sind, nicht mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger geändert werden. Möglich ist, den Bremskreisdruck oder Radbremsdrücke in dem oder den anderen Bremskreisen durch Öffnen der Auslassventile der Radbremsen zu senken und dadurch eine Bremskraft der Radbremsen zu verringern.
- Die abhängigen Ansprüche haben Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
- Die Bremskreisdrücke können in jedem Bremskreis unabhängig voneinander bei geöffnetem Einlassventil durch Öffnen des Auslassventils mindestens einer an den jeweiligen Bremskreis angeschlossenen Radbremse gesenkt werden. Anspruch 2 sieht ein Absenken des Bremskreisdrucks in einem oder mehreren Bremskreisen mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger vor, wozu das Fremdkraftventil des oder der jeweiligen Bremskreise geöffnet ist oder wird und die Fremdkraftventile des oder der anderen Bremskreise geschlossen sind oder werden. Der Bremskreisdruck kann mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger erhöht, konstant gehalten und gesenkt werden.
- Erfindungsgemäß werden die Bremskreisdrücke in den Bremskreisen zeitversetzt mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger erzeugt, erhöht, konstant gehalten und/oder gesenkt. Bremskreise mit gleichen Bremskreisdrücken können gemeinsam mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger mit dem Bremsdruck beaufschlagt werden.
- Sofern die Fahrzeugbremsanlage einen muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder aufweist, wird dieser während der vorstehend erläuterten, erfindungsgemäßen Betriebsbremsung vorzugsweise durch Schließen von Trennventilen hydraulisch von den Bremskreisen getrennt.
- Anspruch 6 sieht vor, dass Radbremsen einer Fahrzeugachse an einen Bremskreis angeschlossen sind, so dass sie mit dem gleichen Bremskreisdruck beaufschlagt werden. Durch Schließen des Einlassventils und Öffnen des Auslassventils einer oder mehrerer Radbremsen des Bremskreises lässt sich deren Radbremsdruck unter den Bremskreisdruck senken. Mit den Einlassventilen und den Auslassventilen ist beispielsweise eine Schlupfregelung möglich.
- Die erfindungsgemäße Betriebsbremsung ist insbesondere für ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug vorgesehen, dessen Elektromotor oder Elektromotoren zu einer Verzögerung des Fahrzeugs als Generator betrieben wird. Eine Bremskraft der Fahrzeugbremsanlage wird entsprechend einer Verzögerungswirkung des als Generator betriebenen Elektromotors verringert. Es lassen sich die Bremskräfte der Radbremsen verringern, deren Fahrzeugräder zum Antrieb des Fahrzeugs mit dem Elektromotor oder den Elektromotoren angetrieben werden und die bei der Verzögerung des Fahrzeugs den als Generator betriebenen Elektromotor antreiben. Das Fahrzeug kann auch einen oder mehrere von einem oder mehreren Fahrzeugrädern angetriebenen Generator/en aufweisen. Allgemein kann von einer rotierenden elektrischen Maschine gesprochen werden, die ein zur Verzögerung des Fahrzeugs als Generator betriebener Elektromotor oder ein Generator sein kann.
- Sämtliche in der Beschreibung und der Zeichnung offenbarten Merkmale können einzeln für sich oder in grundsätzlich beliebiger Kombination bei Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein. Ausführungen der Erfindung, die nicht alle, sondern nur ein oder mehrere Merkmale eines Anspruchs oder einer Ausführungsform der Erfindung aufweisen, sind grundsätzlich möglich.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen hydraulischen Schaltplan einer hydraulischen Mehrkreis-Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage zur Durchführung der erfindungsgemäßen Betriebsbremsung.
- Ausführungsform der Erfindung
- Die Zeichnung zeigt eine hydraulische Mehrkreis-, nämlich Zweikreis-Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage 1 mit zwei Bremskreisen I, II mit jeweils zwei hydraulischen Radbremsen 2. Die Fahrzeugbremsanlage 1 weist einen mit einem Fußbremspedal 3 mit Muskelkraft betätigbaren Zweikreis-Hauptbremszylinder 4 und einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 5 auf. Die beiden Bremskreise I, II sind hydraulisch parallel an den Hauptbremszylinder 4 und an den Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 5 angeschlossen, wobei jeder Bremskreis I, II durch jeweils ein Trennventil 6 an den Hauptbremszylinder 4 und durch jeweils ein Fremdkraftventil 7 an den Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 5 angeschlossen ist.
- In einem der beiden Bremskreise I, das heißt an eine Kammer des Zweikreis-Hauptbremszylinders 4, ist durch ein Simulatorventil 8 eine Kolben-Zylinder-Einheit 9 mit einem federbeaufschlagten Kolben 10 als Pedalwegsimulator 11 angeschlossen.
- Der Hauptbremszylinder 4 weist einen drucklosen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 12 mit drei Kammern auf, wobei die beiden Bremskreise I, II des Hauptbremszylinders 4 an zwei der drei Kammern des Bremsflüssigkeitsvorratsbehälters 12 angeschlossen sind. Eine der beiden Kammern des Hauptbremszylinders 4 ist durch ein Testventil 13 und die andere Kammer unmittelbar an den Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 12 angeschlossen.
- Der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 5 weist eine Kolben-Zylinder-Einheit 14 auf, deren Kolben 15 zur Erzeugung eines Bremsdrucks mit Fremdkraft mit einem Elektromotor 16 über einen Gewindetrieb 17 in einem Zylinder 18 der Kolben-Zylinder-Einheit 14 verschiebbar ist. An den Zylinder 18 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 5 sind die beiden Bremskreise I, II der Fahrzeugbremsanlage 1 durch die beiden Fremdkraftventile 7 angeschlossen.
- Der Zylinder 18 der Kolben-Zylinder-Einheit 14 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 5 ist durch ein in Richtung des Zylinders 18 durchströmbares Rückschlagventil 19 an eine der drei Kammern des Bremsflüssigkeitsvorratsbehälters 12 angeschlossen, und zwar an die Kammer, an die der Hauptbremszylinder 4 nicht angeschlossen ist. Außerdem ist der Zylinder 18 der Kolben-Zylinder-Einheit 14 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 5 durch eine Bremsleitung 20 ohne Zwischenschaltung eines Ventils unmittelbar an den Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 12 angeschlossen. Der Kolben 10 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 5 überfährt eine Mündung dieser Bremsleitung 20 in den Zylinder 18 der Kolben-Zylinder-Einheit 14 zu Beginn seiner Verschiebung, so dass die Kolben-Zylinder-Einheit 14 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 5 bei einer Betätigung des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 5 hydraulisch vom Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 12 getrennt wird.
- Jede Radbremse 2 ist durch ein Einlassventil 21 an einen der beiden Bremskreise I, II und durch ein Auslassventil 22 an den drucklosen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 12 angeschlossen.
- In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind die Trennventile 6, die Fremdkraftventile 7, das Simulatorventil 8, das Testventil 13, die Einlassventile 21 und die Auslassventile 22 2/2-Wege-Magnetventile, wobei die Trennventile 6, das Testventil 13 und die Einlassventile 21 in ihren stromlosen Grundstellungen offen und die Fremdkraftventile 7, das Simulatorventil 8 und die Auslassventile 22 in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossen sind. Zu einer besseren Regelbarkeit von Radbremsdrücke in den Radbremsen 2 sind die Einlassventile 21 in der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung Stetigventile und die anderen Ventile 6, 7, 8, 13, 22 einfachere Schaltventile. Andere Ausführungen der Ventile schließt die Erfindung nicht aus. Stetigventile weisen einen stetigen Übergang zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung und umgekehrt auf, wogegen Schaltventile nur die beiden Schaltstellungen offen und geschlossen aufweisen. Stetigventile können auch als Drosseln mit steuerbarem Durchströmungsquerschnitt beziehungsweise steuerbarem Strömungswiderstand aufgefasst werden.
- Die Radbremsen 2 einer Fahrzeugachse sind jeweils an den gleichen Bremskreis I, II angeschlossen.
- Die Fahrzeugbremsanlage 1 ist für ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug vorgesehen, also für ein Fahrzeug, das einen oder mehrere Elektromotoren 23 zu seinem Antrieb aufweist. Ein Hybridfahrzeug weist einen weiteren Antrieb beispielsweise mit einem Verbrennungsmotor auf. Das Fahrzeug kann Elektromotoren 23 für einzelne, mehrere oder alle Fahrzeugräder aufweisen. In der Zeichnung ist für Fahrzeugräder jeder Fahrzeugachse ein Elektromotor 23 dargestellt.
- Eine erfindungsgemäße Betriebsbremsung erfolgt als Fremdkraftbremsung mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 5. Dazu wird ein Bremsdruck mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 5 erzeugt und durch Öffnen eines Fremdkraftventils 7 ein Bremskreis, beispielsweise der Bremskreis I mit dem Bremsdruck des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 5 beaufschlagt. Der in dem Bremskreis I herrschende Bremsdruck wird auch als Bremskreisdruck bezeichnet. Die Einlassventile 21 bleiben offen und die Auslassventile 22 bleiben geschlossen, so dass die an den einen Bremskreis I angeschlossenen Radbremsen 2 mit dem Bremskreisdruck beaufschlagt und auf diese Weise betätigt werden. Der in den Radbremsen 2 herrschende Bremsdruck wird auch als Radbremsdruck bezeichnet. Durch eine Vorwärts- oder Rückwärtsverschiebung des Kolbens 15 im Zylinder 18 der Kolben-Zylinder-Einheit 14 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 5 lässt sich der Bremskreisdruck und die Radbremsdrücke erhöhen oder senken, bei stillstehendem Kolben 15 bleibt der Bremskreisdruck und die Radbremsdrücke konstant.
- Im anderen Bremskreis II wird der Bremskreisdruck zeitversetzt in gleicher Weise mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 5 erzeugt, erhöht, gesenkt oder konstant gehalten. Die Bremskreisdrücke in den Bremskreisen I, II werden also zeitversetzt mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 5 erzeugt, erhöht, gesenkt oder konstant gehalten. Es ist auch möglich, die Bremskreisdrücke in den beiden Bremskreisen I, II zunächst gleichzeitig zu erzeugen und erst danach die Bremskreisdrücke in den Bremskreisen I, II zeitversetzt zu erhöhen, zu senken oder konstant zu halten.
- Zur Verzögerung des Fahrzeugs werden die Elektromotoren 23 als Generatoren zur Stromerzeugung betrieben. Sie können deswegen auch allgemein als rotierende elektrische Maschinen 24 aufgefasst werden. Entsprechend einer Verzögerungswirkung der Elektromotoren 23 im Generatorbetrieb werden Bremskräfte der Radbremsen 2 verringert, das heißt es werden niedrigere Bremskreisdrücke erzeugt als sie ohne die Verzögerungswirkung der Elektromotoren 23 im Generatorbetrieb notwendig wären. Weil die Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse mit einem Elektromotor 23 antriebsverbunden und ihre Radbremsen 2 an den gleichen Bremskreis I, II angeschlossen sind, lässt sich die Verzögerungswirkung der Elektromotoren 23 im Generatorbetrieb gut ausgleichen.
- Während der Betriebsbremsung wird der Hauptbremszylinder 4 durch Schließen der Trennventile 6 hydraulisch von den Bremskreisen I, II getrennt. Er dient als Sollwertgeber für die mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 5 zu erzeugenden Bremskreisdrücke, die in den beiden Bremskreisen I, II verschieden sein können. Das Simulatorventil 8 wird bei der Betriebsbremsung geöffnet, so dass der Hauptbremszylinder 4 Bremsflüssigkeit in den Pedalwegsimulator 11 verdrängen kann und ein Kolben- und ein Pedalweg am Hauptbremszylinder 4 möglich sind.
- Bei einer Störung oder einem Ausfall des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 5 ist eine Hilfsbremsung durch Muskelkraftbetätigung des Hauptbremszylinders 4 möglich, wobei die Trennventile 6 offen und die Fremdkraftventile 7 geschlossen bleiben.
- Die Einlassventile 19 und Auslassventile 20 bilden Radbremsdruckregelventilanordnungen, mit denen eine radindividuelle Regelung des Radbremsdrucks in jeder Radbremse 2 der Fahrzeugbremsanlage 1 einzeln möglich ist. Dadurch ist eine Schlupfregelung möglich. Solche Schlupfregelungen sind Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und Fahrdynamikregelungen bzw. elektronische Stabilitätsprogramme, wobei letztere umgangssprachlich auch als Schleuderschutzregelungen bezeichnet werden. Für diese Schlupfregelungen sind die Abkürzungen ABS, ASR und FDR bzw. ESP üblich. Solche Schlupfregelungen sind bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Achsweise ist eine Schlupfregelung auch mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 5 möglich.
- Durch Schließen des Einlassventils 21 und Öffnen des Auslassventils 22 einer Radbremse 2 lässt sich der Radbremsdruck in dieser Radbremse 2 unter den Bremskreisdruck des Bremskreises I, II senken, an den diese Radbremse 2 angeschlossen ist.
- Während der erfindungsgemäßen Betriebsbremsung können die Einlassventile 21 des Bremskreises I, II, der durch Schließen seines Fremdkraftventils 7 hydraulisch vom Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 5 getrennt ist, geschlossen werden, um eine Erhöhung der Radbremsdrücke in den Radbremsen 2 dieses Bremskreises I, II zu vermeiden, falls das geschlossene Fremdkraftventil 7 nicht absolut dicht schließt.
- 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
-
- WO 2012/150120 A1 [0002]
Claims (7)
- Betriebsbremsung mit einer hydraulischen Mehrkreis-Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage, wobei die Fahrzeugbremsanlage (1) mindestens zwei Bremskreise (I, II), einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger (5), an den jeder Bremskreis (I, II) durch je ein Fremdkraftventil (7) angeschlossen ist, und in jedem Bremskreis (I, II) mindestens eine hydraulische Radbremse (2) aufweist, die jede durch ein Einlassventil (21) an den Bremskreis (I, II) angeschlossen ist, wobei Radbremsdrücke in den Radbremsen (2) durch Öffnen von Auslassventilen (22), von denen an jede Radbremse (2) eines angeschossen sind, absenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremskreisdruck in einem Bremskreis (I, II) mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger (5) erzeugt wird, wozu das Fremdkraftventil (7) des jeweiligen Bremskreises (I, II) geöffnet und die Fremdkraftventile (7) der anderen Bremskreise (II, I) geschlossen werden.
- Betriebsbremsung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskreisdruck in einem Bremskreis (I, II) mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger (5) gesenkt wird, wozu das Fremdkraftventil (7) des jeweiligen Bremskreises (I, II) geöffnet und die Fremdkraftventile (7) der anderen Bremskreise (II, I) geschlossen werden. - Betriebsbremsung nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskreisdrücke in den Bremskreisen (I, II) zeitversetzt mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger (5) erzeugt werden. - Betriebsbremsung nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassventile (21) Stetigventile und/oder die Auslassventile (22) und/oder die Fremdkraftventile (7) Schaltventile sind. - Betriebsbremsung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbremsanlage (1) einen muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder (4) für eine Hilfsbremsung aufweist, an den die Bremskreise (I, II) durch je ein Trennventil (6) angeschlossen sind, die während der Betriebsbremsung geschlossen werden.
- Betriebsbremsung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Radbremsen (2) einer Fahrzeugachse an einen Bremskreis (I, II) angeschlossen und/oder Radbremsen (2) verschiedener Fahrzeugachsen an verschiedene Bremskreise (I, II) angeschlossen sind.
- Betriebsbremsung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Fahrzeugbremsanlage (1) ausgestattes Fahrzeug eine rotierende elektrische Maschine (24) aufweist, die von einem Fahrzeugrad antreibbar ist und die zu einer Verzögerung des Fahrzeugs als Generator betrieben wird.
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