DE102021001102A1 - Brake-by-Wire-Bremssystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brake-by-Wire-Bremssystem für ein Fahrzeug, umfassend ein Bremspedal (13), welches mit einem einen hydraulischen Hauptbremszylinder (15) aufweisenden hydraulischen Bremssystem (3) zur Umwandlung einer durch das Bremspedal (13) übertragenen Bremskraft in einen hydraulischen Druck zur Aufbringung auf die Radbremsen (9) verbunden ist, wobei ein Wegsensor (17) an dem Bremspedal (13) zur Erfassung einer Bremsabsicht positioniert ist, welcher mit einem Pedalkraftsimulator (19) zur Erzeugung einer Gegenkraft am Bremspedal (13) gekoppelt ist, wobei der Pedalkraftsimulator (19) über ein Rückschlagventil (23) mit dem Hauptbremszylinder (15) verbunden ist. Bei einem Brake-by-Wire-Bremssystem, welches mittels konventionellen Radbremsen im elektrischen Fehlerfall eine ausreichende Bremskraftverstärkung zur Erreichung einer vorgegebenen Verzögerung des Fahrzeuges ermöglicht, führen der Hauptbremszylinder (15) des hydraulischen Bremssystems (3) zur Aufbringung des Bremsdruckes auf ein Schaltventil (7) und ein mechanisches Zusatzbremssystem (5), welches mit einem Wechselzylinder (41) in einem weiteren Fluidkreislauf (39) einen Ersatzbremsdruck erzeugt, zur Aufbringung dieses Ersatzbremsdruckes auf das Schaltventil (7) zur Weitergabe des jeweils größeren Drucks auf die Radbremsen (9).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Brake-by-Wire-Bremssystem für ein Fahrzeug, umfassend ein Bremspedal, welches mit einem einen hydraulischen Hauptbremszylinder aufweisenden hydraulischen Bremssystem zur Umwandlung einer durch das Bremspedal übertragenen Bremskraft in einen hydraulischen Druck zur Aufbringung auf Radbremsen verbunden ist, wobei ein Wegsensor an dem Bremspedal zur Erfassung einer Bremsabsicht positioniert ist, welcher mit einem Pedalkraftsimulator zur Erzeugung einer Gegenkraft am Bremspedal gekoppelt ist, wobei der Pedalkraftsimulator über ein Rückschlagventil mit dem Hauptbremszylinder verbunden ist.
  • Die DE 10 2010 040 078 A1 offenbart eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug, die in einer „Brake-by-Wire“ Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer steuerbar ist. In einer Rückfallbetriebsart kann diese nur durch den Fahrzeugführer betrieben werden. Die Bremsanlage umfasst eine Wegerfassungseinrichtung, die einen Betätigungsweg eines vom Bremspedal betätigten Pedalkraftübertragungselementes ermittelt. Ein Wegsimulator vermittelt dem Fahrzeugführer in der „Brake-by-Wire“-Betriebsart ein Bremspedalgefühl. Die Bremsanlage weist eine elektrohydraulische Druckbereitstellungseinrichtung zur Abgabe eines Bremsdruckes auf, der über elektrisch steuerbare Druckmodulationsventile zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, die aus dem Bremsdruck abgeleitet werden, genutzt werden, wobei die Druckmodulationsventile im nicht angesteuerten Zustand den Bremssystemdruck weiterleiten. In einem elektrischen Fehlerfall werden somit die Radbremsen direkt mechanisch mit der Bremsanlage verbunden, um den Fahrer weiterhin eine Verzögerung des Fahrzeuges zu ermöglichen. Die Verzögerung ist dabei durch ein Hydraulikvolumen eines Hauptbremszylinders und einer hydraulischen Übersetzung infolge der an den Radbremsen wirkenden Kolbenflächen der Bremskolben bzw. der maximalen Fußkraft des Fahrzeugführers begrenzt. Diese Begrenzungen haben zur Folge, dass auf große, schwere und teure Radbremsen im Fahrzeug zurückgegriffen werden muss, um notwendige Mindestverzögerungen zu erreichen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Brake-by-Wire-Bremssystem anzugeben, welches mittels konventionellen Radbremsen im elektrischen Fehlerfall eine ausreichende Bremskraftverstärkung zur Erreichung einer vorgegebenen Verzögerung des Fahrzeuges ermöglicht.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
  • Die Aufgabe ist mit einem eingangs beschriebenen Brake-by-Wire-Bremssystem dadurch gelöst, dass der Hauptbremszylinder des hydraulischen Bremssystems zur Aufbringung des Bremsdruckes auf ein Schaltventil und ein mechanisches Zusatzbremssystem, welches mit einem Wechselzylinder aus einem weiteren Fluidkreislauf einen Ersatzbremsdruck nutzt und diesen Ersatzbremsdruck auf dasselbe Schaltventil zur Weitergabe des jeweils größeren Drucks auf die Radbremsen führt. Durch die Erhöhung der Verzögerung des Fahrzeuges in der Rückfallebene wird die Sicherheit gegen einen Bremsenausfall verbessert sowie der Bremsweg in der Rückfallebene erhöht. Weiterhin bestehen Möglichkeiten zur Verkleinerung der Radbremsen, was Herstellungskosten reduziert.
  • Vorteilhafterweise sind in dem Zusatzbremssystem an den Wechselzylinder zwei regelbare Drosselventile angeschlossen, wobei das erste Drosselventil in Abhängigkeit von einer Bremspedalstellung und das zweite Drosselventil in Abhängigkeit vom hydraulischen Druck in einer primären Druckkammer des Hauptbremszylinders drosselbar ist. Über das erste Drosselventil ist eine Druckregelung durch den Fahrzeugführer durch Betätigung des Bremspedals möglich. Das zweite Drosselventil stellt eine Redundanz dar, welche den Vorteil hat, dass der Bremswunsch des Fahrzeugführers zuverlässig umgesetzt werden kann.
  • In einer Ausgestaltung sind die regelbaren Drosselventile mit einem Mehrwegeventil gekoppelt, welches auf das Schaltventil zugreift. Im Schaltventil wird der von dem Hauptbremszylinder bereitgestellte Druck und der von dem Zusatzbremssystem erzeugte Ersatzbremsdruck zusammengeführt und auf die Radbremsen weitergeleitet.
  • In einer Variante weist das Zusatzbremssystem eine mechanische Pumpe zum Aufbau eines Druckes im weiteren Fluidkreislauf auf, die mechanisch an die Fahrzeugbewegung gekoppelt ist. Der Druck in dem Zusatzbremssystem und somit die Verzögerung des Fahrzeuges lässt sich somit in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit einfach einstellen.
  • In einer Ausführungsform ist als weiterer Fluidkreislauf ein Kühl- oder Ölkreislauf des Fahrzeuges verwendbar. Somit können an sich im Fahrzeug vorhandene Fluidkreisläufe verwendet werden, so dass Aufwendungen für einen zusätzlichen Fluidkreislauf entfallen können.
  • Es ist von Vorteil, wenn der Hauptbremszylinder über mindestens ein, bei ausbleibender Bestromung sich öffnendes Ventil mit dem Schaltventil verbunden ist. Dadurch wird sichergestellt, dass zum einen im normalen Betriebsfall nur der Plungerzylinder zur Einstellung der Fahrzeugverzögerung verwendet wird und zum anderen bei geringem Verstärkungsdruck durch das Zusatzbremssystem der Fahrer über den unverstärkten Hauptbremszylinderdruck einen maximalen Druck bereitstellen kann.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigt:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brake-by-Wire-Bremssystems.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brake-by-Wire-Bremssystems eines Fahrzeuges dargestellt. Das Brake-by-Wire-Bremssystem 1 besteht aus einem Hauptbremssystem 3 und einem Zusatzbremssystem 5, welche über ein Schaltventil 7 an die Radbremsen 9 der einzelnen Fahrzeugräder 11 führen.
  • Ein Bremspedal 13, durch dessen Betätigung durch den Fahrzeugführer im normalen Betriebsfall ein Bremswunsch zum Ausdruck gebracht wird, ist mechanisch mit einem Hauptbremszylinder 15 verbunden, wodurch die auf das Bremspedal 13 einwirkende Fußkraft in einen hydraulischen Druck der Hydraulikflüssigkeit des Hauptbremssystems 3 umgewandelt wird. Weiterhin wird der Bremswunsch durch einen am Bremspedal 13 positionierten Drehwinkelsensor 17 erkannt. Um dem Fahrzeugführer ein von ihm erwartetes Bremspedalgefühl bereitstellen zu können, wird die Hydraulikflüssigkeit einem Pedalkraftsimulator 19 zur Erzeugung einer dem Bremswunsch entsprechenden Gegenkraft zugeführt. Zwischen dem Hauptbremszylinder 15 und dem Pedalkraftsimulator 19 ist ein Ventil 21 angeordnet, welches in einem elektrischen Fehlerfall die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 15 und dem Pedalkraftsimulator 19 unterbricht. Über ein als Bypass zum Unterbrechungsventil 21 angeordnetes Rückschlagventil 23 wird ein Rückfluss der Hydraulikflüssigkeit aus dem Pedalkraftsimulator 19 zum Hauptbremszylinder 15 ermöglicht. Das Unterbrechungsventil 21 wird bei fehlender Bestromung durch die Kraft einer Feder in seine Ruhestellung gebracht. Das Rückschlagventil 23 wirkt unabhängig von einer Bestromung. Die Öffnung erfolgt bei einem Kräfteungleichgewicht, wenn der Druck auf die Ventilöffnung größer ist als der von der Feder 25 aufgebrachte Druck. Der Hauptbremszylinder 15 weist eine primäre 15a und eine sekundäre Druckkammer 15b auf von denen aber nur eine, in diesem Fall die primäre Druckkammer 15a, mit dem Pedalkraftsimulator 19 verbunden ist.
  • Mit dem detektierten elektrisch Bremswunsch wird über eine nicht weiter dargestellte Steuereinheit ein elektrischer Motor 27 angetrieben, welcher durch einen Plungerzylinder 29 den hydraulischen Druck im Hauptbremssystem 3 aufbaut. Durch die sich an den Plungerzylinder 29 anschließenden zwei Ventile 31a, 31b wird der eingestellte hydraulische Druck über die Bremsleitungen an die Radbremsen 9 weitergeleitet. Im elektrischen Fehlerfall wirken die Ventile 31a, 31b äquivalent zu dem Unterbrechungsventil 21 und bewirken eine hydraulische Trennung.
  • Die primäre Druckkammer 15a ist über ein Ventil 33a und die sekundäre Druckkammer 15b über ein Ventil 33b mit dem Schaltventil 7 verbunden, an welches ebenfalls das Zusatzbremssystem 5 angeschlossen ist. Im elektrischen Fehlerfall werden die Ventile 33a, 33b durch das Fehlen der Bestromung geöffnet und somit der Hauptbremszylinder 15 mit dem Schaltventil 7 verbunden. In der Ruhelage des Schaltventils 7 wird eine direkte Verbindung von dem Hauptbremszylinder 15 mit den Radbremsen 9 hergestellt.
  • Das Zusatzbremssystem 5 ist zur Erhöhung des hydraulischen Druckes im Brake-by-Wire-Bremssystem 1 und somit zu einer Erhöhung der von dieser erzeugten Verzögerung ausgebildet. Das Schaltventil 7 wird durch die jeweils anliegenden Eingangsdrücke gesteuert. Es wird der jeweils höhere Druck weitergeleitet. Ist der Hauptbremszylinderdruck am größten, bleibt das Schaltventil 7 in der angegebenen Stellung. Ist der Druck des Zusatzbremssystems 5 größer, ändert das Schaltventil 7 seine Stellung und das Zusatzbremssystem 5 wird mit den Radbremsen 9 verbunden. Dabei kann bei einem Defekt oder zu geringen Druck das Hilfsbremssystem 5 durch eine starke Betätigung des Fahrers überlagert oder bzw. überbrückt werden.
  • Das Zusatzbremssystem 5 umfasst eine weitere vorzugsweise mechanische Pumpe 35, die ein Fluid 37 eines weiteren Fluidkreislaufes 39 unter Druck setzt. Der weitere Fluidkreislauf 37 kann dabei ein an sich im Fahrzeug vorhandener Kühlmittel- oder Ölkreislauf sein. Der Druck im Fluid 37 wird in einem Wechselzylinder 41 auf eine Bremsflüssigkeit 43 übertragen. Dabei sind die Kolbenflächen des Wechselzylinders 41 so ausgestaltet, dass auch mit einem niedrigen Druck im Fluid 37 ein ausreichendes Druckniveau für das Zusatzbremssystem 5 erreicht werden kann.
  • Um die Regelung der Bremskraft auch im Fehlerfall durch den Fahrzeugführer zu ermöglichen, fließt die Bremsflüssigkeit 43 durch zwei darauffolgende regelbare Drosselventile 45, 47. Das Drosselventil 45 wird dabei abhängig von der Stellung des Bremspedals 13 gedrosselt, während das zweite Ventil 47 in Abhängigkeit von dem hydraulischen Druck in der primären Druckkammer 15a im Hauptbremszylinder 15 des Hauptbremssystems 3 eingestellt wird. Diese beiden Ventile 45 und 47 bilden eine Redundanz. So könnte durch ein Leck in dem hydraulischen Bremssystem 1 nur wenig Druck durch den Fahrzeugführer aufgebaut werden und somit nur eine geringe Bremsverstärkung eingestellt werden, wenn auf das Ventil 45 verzichtet würde. Umgekehrt könnte das vorbefüllte Bremssystem 1 dazu führen, dass das Bremspedal 13 auf Grund einer hohen, vom dem Pedalkraftsimulator 19 bereitgestellten hohen Gegenkraft kaum weiter eingedrückt werden kann. Dies hätte bei Verzicht auf das Ventil 47 nur eine geringe bis keine Verstärkung durch das Zusatzbremssystem zur Folge. Um solche weiteren Fehlerzustände zu vermeiden, sind die beiden Ventile 45, 47 an ein Mehrwegeventil 49 angebunden, das jeweils durch die beiden Drücke der beiden Ventile 45, 47 gesteuert wird. Ist der Druck im Ventil 45 größer, so wird das Ventil 45 aus der dargestellten Ruhelage verschoben und der Eingang A des Mehrwegeventils 49 mit dessen Ausgang P1 verbunden. Umgekehrt wird bei Vorliegen eines höheren Drucks von Ventil 47 dieses aus seiner Ruhelage verschoben und der Eingang B des Mehrwegeventils 39 mit dessen Ausgang P1 verbunden. Diese Verstärkung kann bei der vorzugsweise mechanischen Pumpe 35, bei welcher der Druck in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt wird, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird. Bei Fahrzeugstillstand kann der Druck geringer sein als der hydraulische Druck im Hauptbremszylinder 15. Deshalb wird über das Schaltventil 7 abhängig von dessen Eingangsdrücken der größere Druck an die Radbremsen 9 weitergegeben.
  • 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 102010040078 A1 [0002]

Claims (6)

  1. Brake-by-Wire-Bremssystem für ein Fahrzeug, umfassend ein Bremspedal (13), welches mit einem einen hydraulischen Hauptbremszylinder (15) aufweisenden hydraulischen Bremssystem (3) zur Umwandlung einer durch das Bremspedal (13) übertragenen Bremskraft in einen hydraulischen Druck zur Aufbringung auf die Radbremsen (9) verbunden ist, wobei ein Wegsensor (17) an dem Bremspedal (13) zur Erfassung einer Bremsabsicht positioniert ist, welcher mit einem Pedalkraftsimulator (19) zur Erzeugung einer Gegenkraft am Bremspedal (13) gekoppelt ist, wobei der Pedalkraftsimulator (19) über ein Rückschlagventil (23) mit dem Hauptbremszylinder (15) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinder (15) des hydraulischen Bremssystems (3) zur Aufbringung des Bremsdruckes auf ein Schaltventil (7) und ein mechanisches Zusatzbremssystem (5), welches mit einem Wechselzylinder (41) in einem weiteren Fluidkreislauf (39) einen Ersatzbremsdruck erzeugt, zur Aufbringung dieses Ersatzbremsdruckes auf das Schaltventil (7) zur Weitergabe des jeweils größeren Drucks auf die Radbremsen (9) führen.
  2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zusatzbremssystem (5) an den Wechselzylinder (41) zwei regelbare Drosselventile (45, 47) angeschlossen sind, wobei das erste Drosselventil (45) in Abhängigkeit von einer Bremspedalstellung und das zweite Drosselventil (47) in Abhängigkeit von einem hydraulischen Druck in einer primären Druckkammer (15a) des Hauptbremszylinders (15) drosselbar ist.
  3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die regelbaren Drosselventile (45, 47) mit einem Mehrwegeventil (49) gekoppelt sind, welches auf das Schaltventil (7) zugreift.
  4. Bremssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzbremssystem (5) eine elektrische oder mechanische Pumpe (35) zum Aufbau eines Druckes im weiteren Fluidkreislauf (39) aufweist, die mechanisch an die Fahrzeugbewegung gekoppelt ist.
  5. Bremssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Fluidkreislauf (39) ein Kühl- oder Ölkreislauf des Fahrzeuges verwendbar ist.
  6. Bremssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinder (15) über mindestens ein, bei ausbleibender Bestromung sich öffnendes Ventil (21) mit dem Schaltventil (7) verbunden ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023123176A1 (zh) * 2021-12-30 2023-07-06 华为技术有限公司 一种车辆控制方法、车辆控制装置以及控制系统

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