DE102020213996A1

DE102020213996A1 - Elektrohydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102020213996A1
Application number: DE102020213996.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Neu; Christian Courth; Holger Kollmann; Tobias Franke; Marc Lenz
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2022-05-12

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 Schaltblendenventil (SBV) 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 geringem technischen Aufwand ermöglicht, wobei gleichzeitig für die den Komfortfunktionen übergeordnete Sicherheitsfunktionen, wie beispielsweise in einer ABS- und EBS-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, binär betätigbares, in der Grundstellung elektromagnetisch stromlos offenes Schaltblendenventil eingesetzt ist.
In dieser Erfindungsmeldung wird daher vorgeschlagen, das Bremssystem um eine einfache einkanalige, digitale Druckstellung 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 aktivierbar ist.
Die vorgestellte Kraftfahrzeugbremsanlage ist infolge der Verwendung des 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, binär betätigbares, in der Grundstellung elektromagnetisch stromlos offenes Schaltblendenventil SBV eingesetzt ist.
Somit wird jedes Auslassventil 1 mit geringem technischem Aufwand ausschließlich digital angesteuert, wobei über das einfache Schaltblendenventil SBV 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 Schaltblendenventil SBV in seiner stromlos offenen Grundstellung seinen maximalen Öffnungsquerschnitt auf, der konstruktiv wenigstens so groß gewählt 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 Schaltblendenventils SBV 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 wird, wie beispielsweise zur Fahrzeugabstandsregelung, ist der Öffnungsquerschnitt des Schaltblendenventils SBV infolge der elektromagnetischen Umschaltung des Schaltblendenventils SBV in die Blendenstellung 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.
Zur fein dosierten Absenkung des in der Radbremse 5 wirksamen Bremsdrucks lässt sich in Abhängigkeit der Schaltvorgänge des Schaltblendenventils SBV in seine Blendenstellung, der Volumenstrom im gedrosselten Öffnungsquerschnitt des Schaltblendenventils SBV jeweils in kleinen Druckstufen, vorzugsweise kleiner 0,5 bar, pro Schaltvorgang reduzieren.
Somit stellt sich jeweils in Abhängigkeit der Anzahl der Schaltvorgänge des Schaltblendenventils SBV in die Blendenstellung eine definierte Druckdifferenz im Öffnungsquerschnitt des Schaltblendenventils SBV ein, die einen definierten Volumenstrom von der Radbremse 5 über die Rücklaufleitung 3 in Richtung des Vorratsbehälters 2 bewirkt.
Folglich wird zur komfortablen Regelung des Bremsdrucks in wenigstens einer der Radbremsen 5 das Schaltblendenventil SBV in die gewünschte Blendenstellung geschaltet, während gleichzeitig das dieser Radbremse 5 zugeordnete Einlassventil 4 elektromagnetisch geschlossen und das Auslassventil 1 elektromagnetisch geöffnet verharrt.
Mittels einer elektronischen Recheneinheit lässt sich sowohl der Volumenstrom in der Rücklaufleitung 3 anhand der Blendencharakteristik des Schaltblendenventils SBV als auch die hydraulische Druckdifferenz zwischen der Radbremse 5 und dem Vorratsbehälter 2 verifizieren, wobei mit Hilfe eines Druckmodells eine Integration des Bremsvolumens und die Berechnung des Istdrucks in der Radbremse 5 erfolgt. Nach dem Erreichen des Solldrucks in der Radbremse 5 wird sodann das Auslassventil 1 wieder geschlossen.
Generell gilt: Sobald eine Komfortfunktion einen Bremsdruckabbau in der Radbremse 5 erfordert, der über das zugehörige Auslassventil 1 realisiert werden soll (ohne dass gleichzeitig eine Sicherheitsfunktion aktiv ist), wird das Schaltblendenventils SBV 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 durch die Blendencharakteristik des Schaltblendenventils SBV. Das Druckmodell ermöglicht eine Integration des Bremsvolumens und eine Berechnung des neuen Bremsdrucks infolge der Korrelation zwischen dem Bremsvolumen und dem Bremsdruck. Sobald der Solldruck erreicht ist, wird das jeweils zugehörige Auslassventil 1 wieder geschlossen.
Sollen unterschiedliche Bremsdrücke, die kleiner sind als der vorherrschende Systemdruck in den 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 Aufwand infolge der einkanaligen Drucksteuerung zwischen sämtlichen Auslassventilen 1 und dem Vorratsbehälter 2 im Komfortbetrieb der Bremsanlage, ohne eine Beeinträchtigung der Sicherheitsfunktionen. Die Verwendung analoger Einlassventil-Steuerketten und die einfache binäre Schaltweise der Auslassventile 1 bleibt erhalten. Ebenso ist ein paralleler Druckabbau in mehreren Kanälen auf gleichem Druckniveau möglich.
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

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 digital betätigbares, in der Grundstellung elektromagnetisch stromlos offenes Schaltblendenventil (SBV) eingesetzt ist.
Elektrohydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung eines möglichst großen Druckabbaugradienten das Schaltblendenventil (SBV) in seiner stromlos offenen Grundstellung seinen maximalen Öffnungsquerschnitt aufweist, der wenigstens so groß gewählt 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 Schaltblendenventils (SBV) 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 Schaltblendenventils (SBV) gedrosselt ist, wozu das Schaltblendenventil (SBV) elektromagnetisch betätigt in seine Blendenstellung geschaltet ist.
Elektrohydraulische Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Absenkung des in der Radbremse (5) wirksamen Bremsdrucks, pro Schaltvorgang des Schaltblendenventils (SBV) in seine Blendenstellung, der Volumenstrom im gedrosselten Öffnungsquerschnitt des Schaltblendenventils (SBV) jeweils in kleinen Druckstufen, vorzugsweise kleiner 0,5 bar, reduzierbar ist.
Elektrohydraulische Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils in Abhängigkeit der Anzahl der Schaltvorgänge des Schaltblendenventils (SBV) in die Blendenstellung, eine definierte Druckdifferenz im Öffnungsquerschnitt des Schaltblendenventils (SBV) einstellt, die einen definierten Volumenstrom von der Radbremse (5) über die Rücklaufleitung (3) in Richtung des Vorratsbehälters (2) bewirkt.
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 Schaltblendenventil (SBV) in die Blendenstellung geschaltet ist, 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 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Recheneinheit vorgesehen ist, die den Volumenstrom in der Rücklaufleitung (3) anhand der Blendencharakteristik des Schaltblendenventils (SBV) und der hydraulischen Druckdifferenz zwischen der Radbremse (5) und dem Vorratsbehälter (2) erfasst, wobei mit Hilfe eines Druckmodells eine Integration des Bremsvolumens und die 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.