DE102020213269A1 - Elektrohydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer aktivierbar ist, mit wenigstens einem Bremskreis, dem mehrere Radbremsen (5) zugeordnet sind, mit einem Bremspedal zur Betätigung eines mit einem Vorratsbehälter (2) verbundenen Hauptbremszylinders (MC), der über ein Simulatorfreigabeventil (SIV) mit der Hydraulikkammer eines Pedalwegsimulator (SIM) verbindbar ist, mit einer elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung (LAC), die zum Aufbau von Bremsdruck in den Radbremsen (5) von einem elektronischen Steuergerät betätigbar ist, mit jeweils einem elektromagnetisch betätigbaren Ein- und einem Auslassventil (4, 1) für jede Radbremse (5) zur Regelung des Bremsdrucks in jeder Radbremse (5), mit der Besonderheit, dass jedes Auslassventil (1) ausschließlich digital ansteuerbar ist, welches jeweils an einer zum Vorratsbehälter (2) führenden Rücklaufleitung (3) angeschlossen ist, in die ein analog regelbares, in der Grundstellung stromlos offenes Rückflusssteuerventil (RCV) eingesetzt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Eine elektrohydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer aktivierbar ist, wird beispielsweise in der
DE 10 2013 216 314 A 1 beschrieben. Diese Bremsanlage weist zwei Bremskreise auf, wobei jedem Bremskreis zwei Radbremsen zugeordnet sind, mit jeweils einem elektromagnetisch betätigbaren Einlass- und einem Auslassventil für jede Radbremse zur Regelung des Bremsdrucks in jeder Radbremse. Weiterhin weist die Bremsanlage ein durch den Fahrzeugführer mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder auf, der über ein Simulatorfreigabeventil mit der Hydraulikkammer eines Pedalwegsimulator verbindbar ist. Ferner ist der Hauptbremszylinder mit einem Vorratsbehälter verbundenen, der gleichzeitig auch eine elektrohydraulische Druckbereitstellungseinrichtung mit Bremsflüssigkeit versorgt. Zum Aufbau von Bremsdruck in den Radbremsen ist die Druckbereitstellungseinrichtung mittels eines elektronischen Steuergeräts betätigbar. - In elektrohydraulischen Bremsanlagen mit einem als Zentralaktuator ausgebildeten Druckbereitstellungseinrichtung lassen sich durch die Verwendung analog steuerbarer Einlassventile radindividuelle Bremsdrücke durch Druckerhöhung aus dem Zentralaktuator einstellen. Ein Druckabbau über den Zentralaktuator ist nur für das Rad mit dem höchsten Bremsdruck möglich, da es zu Ausgleichsvorgängen über die im Einlassventil integrierten Rückschlagventile kommt.
- Derartige elektrohydraulische Bremsanlagen ermöglichen eine individuelle Einstellung des Radbremsdruckes im Druckabbau-Modus mittels der elektromagnetischen, binär schaltbaren Auslassventile. Diese Auslassventile besitzen aus übergeordneten Sicherheitsanforderungen für die ABS-Regelung sehr große Querschnitte im geöffneten Zustand und bedingen damit bei gegebenem Hydraulikdruck einen sehr großen Volumenstrom. Unter Berücksichtigung der Schaltzeiten zwischen offenem und geschlossenem Zustand dieser Auslassventile, die aus technischen Gründen nicht beliebig verkleinert werden können, erfolgt der Druckabbau in relativen groben, unkomfortablen Druckstufen.
- Hingegen sieht eine bekannte Bremsanlage nach
DE 10 2017 221 019 A1 die Verwendung analog regelbarer Auslassventile vor. Diese vier analog regelbaren Auslassventile erfordert jedoch einen zusätzlichen technischen Aufwand für die Darstellung der vier erforderlichen Steuerketten und der zusätzlich erforderlichen vier Raddrucksensoren. - Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine elektrohydraulische Bremsanlage zu schaffen, die für Komfortfunktionen, wie beispielsweise zur Fahrzeugabstandsregelung, einen Druckabbau in den Radbremsen in möglichst kleinen Druckstufen mit kleinstmöglichem technischen Aufwand ermöglicht, wobei gleichzeitig für die den Komfortfunktionen übergeordnete Sicherheitsfunktionen, wie beispielsweise in einer ABS-Regelung, unverändert ein möglichst großer Druckabbau in der Radbremse gewährleistet werden soll.
- In Bezug auf die elektrohydraulische Bremsanlage wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jedes Auslassventil ausschließlich digital ansteuerbar ist, welches jeweils an einer zum Vorratsbehälter führenden Rücklaufleitung angeschlossen ist, in die ein einziges, analog regelbares, in der Grundstellung stromlos offenes Rückflusssteuerventil eingesetzt ist
- In dieser Erfindungsmeldung wird daher vorgeschlagen, das Bremssystem um eine einfache einkanalige, analoge Druckregelung zwischen den vier binär schalteten Auslassventilen und dem Vorratsbehälter zu ergänzen.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung nach
1 erläutert. - Die
1 zeigt den prinzipiellen schaltungstechnischen Aufbau für eine elektrohydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, die sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer aktivierbar ist. An den abgebildeten Bremskreisverlauf sind vier Radbremsen 5 angeschlossen, deren Bremsdruck jeweils über ein elektromagnetisch betätigbares Einlassventil 4, das bevorzugt analog regelbar ist und einem elektromagnetisch betätigbaren Auslassventil 1 für jede Radbremse 5 variabel einstellbar ist. Ferner weist die abgebildete Bremsanlage einen mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder MC auf, der über ein Simulatorfreigabeventil SIV mit der Hydraulikkammer eines Pedalwegsimulator SIM verbindbar ist. Weiterhin versorgt ein am Hauptbremszylinder MC angeschlossener Vorratsbehälter 2 eine elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung LAC mit Bremsflüssigkeit, die in der Funktion eines Zentralaktuators zum Aufbau von Bremsdruck in den Radbremsen 5 mittels eines elektronischen Steuergeräts betätigbar ist. - Die vorgestellte Kraftfahrzeugbremsanlage ist infolge der Verwendung eines am Hauptbremszylinder MC angeschlossenen Pedalwegsimulators SIM und der Verwendung einer als Linearaktuator ausgeführten Druckbereitstellungseinrichtung LAC, die zwischen dem Vorratsbehälter 2 und den Radbremsen 5 angeordnet ist, jeweils abhängig von den Schaltstellungen der Magnetventile SIV, MCV, CSV, PFV, die stromaufwärts zu den Ein- und Auslassventilen an den Radbremsen 5 angeschlossen sind, komfortabel im Sinn eines „Brake-by-wire“-Betriebs betätigbar.
- Die „Brake-by-wire“-Betriebsart der elektrohydraulischen Bremsanlage führt zu einer mechanisch-hydraulischen Entkopplung der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer. Der Fahrer verdrängt dabei die im Hauptbremszylinder MC befindliche Bremsflüssigkeit über das elektromagnetisch geöffnete Simulatorfreigabeventil SIV in die Kammer des Pedalwegsimulatosr SIM, womit ein komfortables Pedalgefühl gewährleistet ist. Durch diese Betätigung wird nicht unmittelbar, wie in herkömmlichen hydraulischen Bremssystemen, Bremsflüssigkeit in die Bremskreise verschoben. Vielmehr wird aufgrund der Betätigung des Pedalwegsimulators SIM der Bremswunsch des Fahrers bestimmt, der dann in die Bestimmung eines Sollbremsmomentes bzw. Sollbremsdruckes eingeht. Das tatsächliche Bremsen erfolgt dann durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung LAC.
- Durch die hydraulische Entkopplung der Bremspedalbetätigung lassen sich in einer derartigen elektrohydraulischen Bremsanlage viele Sicherheits- und Komfortfunktionalitäten wie ABS, ESC, TCS, ACC, Hanganfahrhilfe etc. verwirklichen.
- Abhängig von der gewählten Betriebsweise der Bremsanlage werden die vorbezeichneten Magnetventile SIV, MCV, CSV, PFV und die Ein- und Auslassventile 4, 1 durch ein Steuergerät jeweils in die erforderliche Stellung geschaltet.
- Um sowohl den an die Bremsanlage gestellten Sicherheits- als auch Komfortanforderungen auf möglichst einfache Weise gerecht zu werden, sieht die Erfindung vor, dass jedes Auslassventil 1 zur Vereinfachung ausschließlich digital ansteuerbar ist, welches jeweils an einer zum Vorratsbehälter 2 führenden Rücklaufleitung 3 angeschlossen ist, in die ein einziges, analog regelbares, in der Grundstellung stromlos offenes Rückflusssteuerventil RCV eingesetzt ist.
- Somit wird jedes Auslassventil 1 mit geringem technischem Aufwand ausschließlich digital angesteuert, wobei alle vier Auslassventile 1 gemeinsam an der zum Vorratsbehälter 2 führenden Rücklaufleitung 3 angeschlossen sind.
- Zur Realisierung eines möglichst großen Druckabbaugradienten in der jeweils zu regelnden Radbremse 5 weist das Rückflusssteuerventil RCV in seiner stromlos offenen Grundstellung seinen maximalen Öffnungsquerschnitt auf, der konstruktiv wenigstens so groß ist wie der maximale Öffnungsquerschnitt jedes Auslassventils 1.
- Zur Gewährleistung einer Sicherheitsfunktion, in der ein möglich großer Druckabbaugradient in wenigstens einer der Radbremsen 5 gewünscht ist, wie beispielsweise in einer Bremsschlupfregel- und Fahrdynamikregelfunktion, ist jeweils außer dem geöffneten Auslassventil 1 der zu regelnden Radbremse 5 auch der maximale Öffnungsquerschnitt des Rückflusssteuerventils RCV freigegeben, während das zugehörige Einlassventil 4 in seiner Schließstellung verharrt.
- Hingegen ist zur Gewährleistung einer Komfortfunktion, in der nur ein kleiner Druckabbaugradient in den Radbremsen 5 gewünscht ist, wie beispielsweise zur Fahrzeugabstandsregelung, ist der Öffnungsquerschnitt des Rückflusssteuerventils RCV infolge einer Analogregelung erheblich gedrosselt, sodass bezüglich der zu regelnden Radbremse 5 der groß dimensionierte Querschnitt des geöffneten Auslassventil 1 wirkungslos bleibt, während das Einlassventil 4 unverändert in seiner Schließstellung verharrt.
- Bevorzugt ist der Öffnungsquerschnitt anhand einer für das Rückflusssteuerventil RCV charakteristischen Strom-/Druckkennlinie derart variabel einstellbar, dass sich der für eine Komfortfunktion gewünschte Differenzdruck und somit der in der zu regelnden Radbremse 5 gewünschte Bremsdruck in kleinen analogen Druckregelstufen einstellen lässt.
- Darüber hinaus kann bei Wunsch oder Bedarf der Öffnungsquerschnitt des Rückflusssteuerventils RCV derart variiert werden, dass sich in Abhängigkeit einer definierten Druckdifferenz ein definierter Volumenstrom von der zu regelnden Radbremse 5 über die Rücklaufleitung 3 in Richtung des Vorratsbehälters 2 einstellt.
- Folglich verharrt zur komfortablen Regelung des Bremsdrucks in wenigstens einer der Radbremse 5 das Rückflusssteuerventil RCV in einer definierten, analog geregelten Drosselstellung, während gleichzeitig das der Radbremse 5 zugeordnete Einlassventil 4 elektromagnetisch geschlossen ist und das Auslassventil 1 elektromagnetisch geöffnet ist.
- Hierzu ist eine elektronische Recheneinheit vorgesehen, die den Volumenstrom in der Rücklaufleitung 3 anhand der Öffnungsstromkennlinie des Rückflusssteuerventils RCV und die hydraulische Druckdifferenz zwischen der Radbremse 5 und dem Vorratsbehälter 2 erfasst, wobei anhand eines Druckmodells eine Berechnung des Istdrucks in der Radbremse 5 erfolgt. Nach dem Erreichen des Solldrucks in der Radbremse 5 wird das Auslassventil 1 wieder geschlossen.
- Generell gilt: Sobald eine Komfortfunktion einen Bremsdruckabbau erfordert, der über das Auslassventil 1 realisiert werden soll (ohne dass gleichzeitig eine Sicherheitsfunktion aktiv ist), wird das Rückflusssteuerventils RCV aktiviert und damit der Volumenstrom bzw. Bremsdruck zum Vorratsbehälter 2 auf den gewünschten Solldruck gedrosselt.
- Soll beispielsweise in zwei Radbremsen 5 der vorherrschende Systemdruck gehalten werden und in den anderen beiden Radbremsen 5 auf ein niedrigeres Niveau abgesenkt werden, werden die Einlassventile 4 der anderen beiden Radbremsen 5 geschlossen und die zugeordneten beiden Auslassventile 1 digital geöffnet.
- Der Auslassvolumenstrom definiert sich nun sowohl durch die Druckdifferenz zwischen den abgesperrten beiden Radbremsen 5 und dem Vorratsbehälter 2 als auch der Öffnungsstromkennlinie bzw. Überströmkennlinie des Rückflusssteuerventils RCV. Das Druckmodell integriert das Bremsvolumen und errechnet über den Zusammenhang Volumen zu Druck den neuen Bremsdruck. Sobald der Solldruck erreicht ist, wird jeweils das zugehörige Auslassventil 1 wieder geschlossen.
- Sollen unterschiedliche Bremsdrücke, die kleiner sind als der vorherrschende Systemdruck in mehreren Radbremsen 5 eingestellt werden, so können diese im Spezialfall, z.B. gleicher Ausgangsdruck, unterschiedlicher Solldruck, zum Teil gemeinsam eingestellt werden, bis der größere der beiden Solldrücke erreicht ist, jedoch werden diese Solldrücke bevorzugt nacheinander eingestellt.
- Vorteilhaft ergibt sich somit ein geringer Hardware-Aufwand infolge der einkanaligen Drucksteuerung zwischen sämtlichen Auslassventilen 1 und dem Vorratsbehälter 2 im Komfortbetrieb der Bremsanlage, ohne eine Beeinträchtigung der Sicherheitsfunktionen. Die Verwendung von bekannter, analoger Einlassventil-Steuerketten mit ausreichender Fähigkeit zur open-loop Drucksteuerung ist gewährleistet. Ebenso ist ein paralleler Druckabbau in mehreren Kanälen auf gleichem Niveau möglich, als auch eine 4- Kanal radindividuelle Druckstellung im Multiplex-Betrieb.
- 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 102013216314 A [0002]
- DE 102017221019 A1 [0005]
Claims (10)
- Elektrohydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer aktivierbar ist, mit wenigstens einem Bremskreis, dem mehrere Radbremsen zugeordnet sind, mit einem Bremspedal zur Betätigung eines mit einem Vorratsbehälter verbundenen Hauptbremszylinders, der über ein Simulatorfreigabeventil mit der Hydraulikkammer eines Pedalwegsimulator verbindbar ist, mit einer elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung, die zum Aufbau von Bremsdruck in den Radbremsen von einem elektronischen Steuergerät betätigbar ist, mit jeweils einem elektromagnetisch betätigbaren Ein- und Auslassventil für jede Radbremse zur Regelung des Bremsdrucks in jeder Radbremse, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Auslassventil (1) ausschließlich digital ansteuerbar ist, welches jeweils an einer zum Vorratsbehälter (2) führenden Rücklaufleitung (3) angeschlossen ist, in die ein analog regelbares, in der Grundstellung elektromagnetisch stromlos offenes Rückflusssteuerventil (RCV) eingesetzt ist.
- Elektrohydraulische Bremsanlage nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung eines möglichst großen Druckabbaugradienten das Rückflusssteuerventil (RCV) in seiner stromlos offenen Grundstellung seinen maximalen Öffnungsquerschnitt aufweist, der wenigstens so groß ist wie der maximale Öffnungsquerschnitt des Auslassventils (1). - Elektrohydraulische Bremsanlage nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewährleistung einer Sicherheitsfunktion, in der ein möglich großer Druckabbaugradient gewünscht ist, insbesondere in einer Bremsschlupfregel- und Fahrdynamikregelfunktion, der maximale Öffnungsquerschnitt des Rückflusssteuerventils (RCV) freigegeben ist. - Elektrohydraulische Bremsanlage nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewährleistung einer Komfortfunktion, in der nur ein kleiner Druckabbaugradient in der Radbremse (5) gewünscht ist, wie beispielsweise zur Fahrzeugabstandsregelung, der Öffnungsquerschnitt des Rückflusssteuerventils (RCV) infolge einer Analogregelung gedrosselt ist. - Elektrohydraulische Bremsanlage nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsquerschnitt anhand einer für das Rückflusssteuerventil (RCV) charakteristischen Strom-/Druckkennlinie derart variabel einstellbar ist, dass sich der für eine Komfortfunktion gewünschte Differenzdruck und somit der in der Radbremse (5) einzustellende Bremsdruck, in kleinen analogen Druckregelstufen einstellbar ist. - Elektrohydraulische Bremsanlage nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsquerschnitt derart variabel regelbar ist, dass sich in Abhängigkeit einer definierten Druckdifferenz im Öffnungsquerschnitt des Rückflusssteuerventils (RCV) ein definierter Volumenstrom von der Radbremse (5) über die Rücklaufleitung (3) in Richtung des Vorratsbehälters (2) einstellt. - Elektrohydraulische Bremsanlage nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassventile (4) analog regelbar sind. - Elektrohydraulische Bremsanlage nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass zur komfortablen Reduzierung des Bremsdrucks in der Radbremse (5), im Sinne einer Realisierung von kleinen Druckabbaugradienten, das Rückflusssteuerventil (RCV) in einer definierten, analog geregelten Drosselstellung verharrt, während gleichzeitig das der Radbremse (5) zugeordnete Einlassventil (4) elektromagnetisch geschlossen ist und das Auslassventil (1) elektromagnetisch geöffnet ist. - Verfahren zum Betreiben einer elektrohydraulische Bremsanlage nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Recheneinheit vorgesehen ist, die den Volumenstrom in der Rücklaufleitung (3) anhand der Öffnungsstromkennlinie des Rückflusssteuerventils (RCV) und der hydraulischen Druckdifferenz zwischen der Radbremse (5) und dem Vorratsbehälter (2) erfasst, wobei mit Hilfe eines Druckmodells eine Berechnung des Istdrucks in der Radbremse (5) erfolgt. - Verfahren nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erreichen des Solldrucks in der Radbremse (5) das Auslassventil (1) geschlossen wird.
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Legal Events
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE |