DE102021207072A1

DE102021207072A1 - Bremssystem für ein Fahrzeug, Bremskraftverstärker für ein Bremssystem und Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems

Info

Publication number: DE102021207072A1
Application number: DE102021207072.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Winkler; Bernd Lutz; Ben Ferguson; Christoph Voelkel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2023-01-12

Abstract

Ein Bremskraftverstärker für ein Bremssystem eines Fahrzeugs umfasst einen Hauptbremszylinder mit einem Zylinderkörper, welcher einen sich entlang einer Längsachse erstreckenden Innenraum definiert, einem in dem Innenraum entlang der Längsachse verschiebbar geführten Kolben, welcher kinematisch an eine Bremsbetätigungseinrichtung koppelbar ist, einem Bremsanschluss zur hydraulischen Verbindung des Innenraums mit einer Radbremse, einem durch den Kolben verschließbaren Kompensationsanschluss zum Zuführen von Bremsflüssigkeit in den Innenraum und einem Rückführungsanschluss zum Abführen von Bremsflüssigkeit aus dem Innenraum. Der Bremskraftverstärker umfasst weiterhin ein Reservoir zur Aufnahme von Bremsflüssigkeit, welches über eine Nachfüllleitung hydraulisch mit dem Kompensationsanschluss und über eine Rückführungsleitung mit dem Rückführungsanschluss des Hauptbremszylinders verbunden ist, und ein durchflussregelbares Rückführventil, welches in der Rückführungsleitung angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug, einen Bremskraftverstärker für ein Bremssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems.
Stand der Technik
In ganz oder teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen wird eine elektrische Maschine üblicherweise sowohl zum Antrieb als auch zum Bremsen des Fahrzeugs genutzt, wobei die elektrische Maschine zum Bremsen des Fahrzeugs als Generator betrieben wird. Aus verschiedenen Gründen ist in der Regel jedoch zusätzlich eine hydraulische Reibbremsanlage vorgesehen. Wenn der Fahrer eine Bremsbetätigungseinrichtung, wie z.B. ein Pedal, betätigt, ist es wünschenswert, dass die Bremsbetätigungseinrichtung eine im Wesentlichen gleichbleibende Kraft-Weg-Charakteristik aufweist, unabhängig davon, ob mittels der elektrischen Maschine regenerativ bzw. generatorisch gebremst wird oder mittels der Reibbremsanlage.
Hydraulische Bremssysteme weisen üblicherweise ein Bremskraftregelanlage mit einer unabhängig von einer Pedalbetätigung antreibbaren Druckerzeugungseinrichtungen, wie z.B. einer Pumpe, zur radindividuellen Bremsdruckregelanlage auf, um radindividuelle Bremsdrücke einstellen zu können, z.B. für ABS oder ESP Funktionen. Hierbei sind üblicherweise an jeder Radbremse ein Einlassventil und ein Auslassventil vorgesehen, um eine radindividuelle Druckvariation durchführen zu können. Zur Erzeugung einer gleichbleibenden Kraft-Weg-Charakteristik an der Bremsbetätigungseinrichtung, insbesondere beim regenerativen Bremsen, können solche Bremssystem derart betrieben werden, dass Bremsflüssigkeit durch eine Pedalbetätigung aus einem Hauptbremszylinder über ein Hochdruckventil in die Bremsdruckregelanlage geleitet wird, wobei deren Druckerzeugungseinrichtung die vom Hauptbremszylinder verdrängte Bremsflüssigkeit bei geöffneten Einlass- und Auslassventilen ohne Druckaufbau in den Radbremsen in einen Druckspeicher leitetet.
In der DE 10 2009 026 966 A1 wird ferner ein elektromechanischer Bremskraftverstärker mit einem Hauptbremszylinder beschrieben, wobei zur Simulation einer bestimmten Kraft-Weg-Charakteristik beim regenerativen Bremsen ein elektrischer Stellantrieb des Bremskraftverstärkers eine Gegenkraft auf eine von einem Pedal betätigte Stange ausübt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Bremskraftverstärker mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgesehen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Bremskraftverstärker für ein Bremssystem eines Fahrzeugs einen Hauptbremszylinder mit einem Zylinderkörper, welcher einen sich entlang einer Längsachse erstreckenden Innenraum definiert, einem in dem Innenraum entlang der Längsachse verschiebbar geführten Kolben, welcher kinematisch an eine Bremsbetätigungseinrichtung, wie z.B. ein Bremspedal, koppelbar ist, einem Bremsanschluss zur hydraulischen Verbindung des Innenraums mit einer Radbremse, einem durch den Kolben verschließbaren Kompensationsanschluss zum Zuführen von Bremsflüssigkeit in den Innenraum und einem Rückführungsanschluss zum Abführen von Bremsflüssigkeit aus dem Innenraum, ein Reservoir zur Aufnahme von Bremsflüssigkeit, welches über eine Nachfüllleitung hydraulisch mit dem Kompensationsanschluss und über eine Rückführungsleitung mit dem Rückführungsanschluss des Hauptbremszylinders verbunden ist, und ein durchflussregelbares Rückführventil, welches in der Rückführungsleitung angeordnet ist.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Bremssystem für ein Fahrzeug, zumindest eine Radbremse, einen Bremskraftverstärker nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei der Bremsanschluss des Hauptbremszylinders durch einen hydraulischen Pfad mit der zumindest einen Radbremse verbunden ist, und ein Trennventil, welches in dem hydraulischen Pfad zwischen dem Bremsanschluss und der Radbremse angeordnet und dazu ausgebildet ist, den Hauptbremszylinder hydraulisch mit der Radbremse zu verbinden oder von dieser zu trennen.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems nach dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Betätigen der Radbremse durch Aufbringen einer Kraft auf den Kolben in dem Hauptbremszylinder derart, dass der Kolben entlang der Längsachse in Richtung des Bremsanschlusses verschoben wird, um Bremsflüssigkeit aus dem Innenraum des Zylinderkörpers der Radbremse zuzuführen, ein Ermitteln eines von einer elektrischen Maschine erzeugbaren Bremsmoments und ein Ermitteln, ob das von der elektrischen Maschine erzeugbare Bremsmoment einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wobei der Schwellwert z.B. von einem eine Verzögerung des Fahrzeugs repräsentierenden Bremswunschsignal abhängen kann. Das Bremswunschsignal kann beispielsweise zu einem Stellweg eines an den Kolben des Hauptbremszylinders gekoppelten Bremsbetätigungseinrichtung proportional sein. Wenn das von der elektrischen Maschine erzeugbare Bremsmoment den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, erfolgt erfindungsgemäß außerdem ein Schließen des Trennventils, um den Hauptbremszylinder hydraulisch von der Radbremse zu trennen, und ein Öffnen des Rückführventils, um Bremsflüssigkeit aus dem Innenraum des Hauptbremszylinders über das Rückführventil in das Reservoir abzulassen.
Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, einen Bremskraftverstärker als Simulator zur Erzeugung einer Kraft-Weg-Charakteristik einer Bremsbetätigungseinrichtung auszubilden, indem der Hauptbremszylinder mit einem Rückführungsanschluss, z.B. in Form einer Bohrung im Zylinderkörper, versehen ist und der Rückführungsanschluss mit einem Reservoir fluidisch leitend verbunden ist. In einer Rückführungsleitung, die den Rückführungsanschluss mit dem Reservoir verbindet, ist ein Rückführventil angeordnet, welches dazu ausgebildet ist, einen Durchfluss an Bremsflüssigkeit zu variieren. Somit kann durch Einstellen eines effektiven Strömungsquerschnitts des Rückführventils ein hydraulischer Widerstand eingestellt werden, der einer Bewegung des Kolbens entgegenwirkt und, wenn eine Bremsbetätigungseinrichtung an den Kolben gekoppelt ist, an der Bremsbetätigungseinrichtung wahrnehmbar ist. Der Bremskraftverstärker ist allgemein dazu ausgebildet, eine durch eine Bremsbetätigungseinrichtung auf den Kolben des Hauptbremszylinders aufbringbare Kraft zu verstärken.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch den Rückführungsanschluss und das in der Rückführungsleitung angeordnete Rückführungsventil mit einfachen Komponenten auf effektive Weise eine vorbestimmte Kraft-Weg-Charakteristik für die auf den Kolben aufzubringende Stellkraft erzeugbar ist. Da der Hauptbremszylinder üblicherweise für eine Vielzahl an Bremszyklen ausgelegt ist und das Rückführungsventil ebenfalls eine einfache und robuste hydraulische Komponente darstellt, kann eine kostengünstige und verschleißarme Lösung zur Simulation einer gewünschten Kraft-Weg-Charakteristik realisiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Rückführventil als stromlos geschlossenes Magnetventil ausgeführt ist. Somit ist das Rückführventil normalerweise geschlossen und muss aktiv geöffnet werden. In einem Back-up-Fall ist das Rückführventil somit automatisch geschlossen, so dass ein ungewolltes Abführen von Bremsflüssigkeit in das Reservoir zuverlässig verhindert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Magnetventile auf einfache Weise ansteuerbar sind, z.B. über elektronische Steuerungsvorrichtungen, und zudem mechanisch sehr robust sind.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der Kolben zwischen einer Ausgangsstellung, in welcher der Kolben den Kompensationsanschluss freigibt, und einer Betätigungsstellung, in welcher der Kolben den Kompensationsanschluss abdeckt, verschiebbar ist, und wobei der Rückführungsanschluss in Bezug auf die Längsachse derart angeordnet ist, dass dieser sowohl in der Ausgangsstellung als auch in der Betätigungsstellung freiliegt. Der Kompensationsanschluss kann z.B. als Bohrung in einer Umfangswandung des Zylinderkörpers ausgebildet sein. In der Ausgangsstellung des Kolbens ermöglicht der Kolben eine fluidisch leitende Verbindung zwischen dem Reservoir und dem Innenraum durch den Kompensationsanschluss. Wenn der Kolben aus der Ausgangsstellung in einer Vorwärtsrichtung verschoben wird, um das Volumen einer vom Kolben und dem Zylinderkörper definierten Hydraulikkammer zum Abführen von Bremsflüssigkeit aus der Hydraulikkammer zu verkleinern, deckt der Kolben den Kompensationsanschluss ab. Der Rückführungsanschluss, welcher z.B. als Bohrung in der Umfangswandung des Zylinderkörpers ausgebildet sein kann, ist in der Vorwärtsrichtung beabstandet zu dem Kompensationsanschluss gelegen. Somit kann jederzeit bei der Betätigung des Kolbens Bremsflüssigkeit durch den Kompensationsanschluss aus dem Innenraum abgeführt werden. Somit kann auf einfache Weise auch während einer Betätigung der Radbremse eine Simulation der Kraft-Weg-Charakteristik erfolgen, z.B., wenn während einer Betätigung der Radbremse zusätzlich eine regenerative Bremsung mittels einer elektrischen Maschine erfolgt.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der Kolben durch eine Feder entlang der Längsachse in Richtung der Ausgangsstellung vorgespannt ist. Die Feder bringt somit eine elastische Kraft auf den Kolben auf, die einer Bewegung des Kolbens in der Vorwärtsrichtung entgegenwirkt. Dies erleichtert weiter das Erzeugen einer realistischen, gewünschten Kraft-Weg-Charakteristik.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann der Bremskraftverstärker eine mit der Bremsbetätigungseinrichtung verbindbare Eingangsstange, welche zum Verschieben des Kolbens kinematisch an den Kolben koppelbar ist, und eine elektrische Antriebseinheit aufweisen, welche zum Verschieben des Kolbens kinematisch an den Kolben koppelbar ist. Somit kann die elektrische Antriebseinheit die auf die Eingangsstange aufgebrachte Kraft verstärken und, falls nötig, auch unabhängig von einer Betätigung der Eingangsstange den Kolben verschieben.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die elektrische Antriebseinheit einen Elektromotor und ein Getriebe aufweist, welches den Elektromotor kinematisch mit einem Betätigungsstück koppelt, wobei das Betätigungsstück kinematisch mit dem Kolben koppelbar ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Eingangsstange und das Betätigungsstück beide auf einen gemeinsamen Anschlag wirken, welcher direkt bzw. starr mit dem Kolben verbunden ist.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die elektrische Antriebseinheit kinematisch an die Eingangsstange koppelbar ist, um eine Kraft auf die Eingangsstange aufzubringen. Dies bietet den Vorteil, dass die Antriebseinheit selbst eine Rückstellkraft auf die Eingangsstange aufbringen kann, was die Einstellung einer Kraft-Weg-Charakteristik weiter erleichtert. Ferner kann dadurch die Eingangsstange auf einfache Weise in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren werden.
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Bremssystem eine Bremsdruckregelanlage aufweist. Die Bremsdruckregelanlage umfasst gemäß manchen Ausführungsformen eine hydraulisch mit der Radbremse gekoppelte Druckerzeugungseinrichtung, z.B. in Form einer Pumpe, ein Einlassventil, welches in einem ersten hydraulischen Pfad zwischen einem Druckausgang der Druckerzeugungseinrichtung und der Radbremse angeordnet ist, ein Auslassventil, welches in einem zweiten hydraulischen Pfad zwischen der Radbremse und einem Saugeingang der Druckerzeugungseinrichtung angeordnet ist, und einen Druckspeicher, welcher zwischen dem Saugeingang und dem Auslassventil mit dem zweiten hydraulischen Pfad verbunden ist. Die Bremsdruckregelanlage kann z.B. zur Ausführung von ABS oder ESP Funktionen eingerichtet sein. Ein weiterer Vorteil des Bremskraftverstärkers liegt darin, dass durch den Rückführungsanschluss und das in der Rückführungsleitung angeordnete Rückführungsventil zur Simulation des Kraft-Weg-Verhaltens des Kolbens nicht notwendigerweise die Bremsdruckregelanlage involviert werden muss. Somit kann der Druckspeicher der Bremsdruckregelanlage vorteilhaft für eine geringere Anzahl an Lastzyklen ausgelegt werden, wodurch das Bremssystem insgesamt kostengünstiger realisierbar ist.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht eines Bremskraftverstärkers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Ansicht eines hydraulischen Schaltbilds eines Bremssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Bremssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
1 zeigt schematisch eine vereinfachte Schnittansicht eines Bremskraftverstärkers 100 für ein Bremssystem 200 eines Fahrzeugs. Wie in 1 schematisch dargestellt, weist der Bremskraftverstärker 100 einen Hauptbremszylinder, kurz HBZ, 1, eine optionale Eingangsstange 2, eine optionale Antriebseinheit 3, ein Reservoir 4 und ein Rückführungsventil 5 auf.
Der HBZ 1 weist einen Zylinderkörper 10 und zumindest einen Kolben 11 auf. Der Hauptbremszylinder 1 kann z.B. als Tandem-Hauptbremszylinder mit einem ersten und einem zweiten Kolben 11A, 11B realisiert sein, wie dies in 1 rein beispielhaft gezeigt ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Hauptbremszylinder 1 lediglich einen Kolben 11 aufweist. Im Folgenden wird daher, sofern sich nicht spezifische Besonderheiten ergeben, lediglich von auf einen Kolben 11 Bezug genommen. Der Zylinderkörper 10 definiert einen Innenraum 10A, der sich entlang einer Längsachse A1 erstreckt bzw. diese umschließt. Beispielsweise kann der Zylinderkörper 10 eine zylinderförmige Umfangswandung 10B aufweisen. Der Kolben 11 ist in dem Innenraum 10A des Zylinderkörpers 10 angeordnet und entlang der Längsachse A1 verschiebbar. Insbesondere ist der Kolben 11 in eine Vorwärtsrichtung V1 verschiebbar, um ein vom Kolben 11 begrenztes Teilvolumen des Innenraums 10A zu verkleinern, und in einer Rückwärtsrichtung R1, um das Teilvolumen zu vergrößern. Ein erstes Teilvolumen kann z.B. durch den ersten und den zweiten Kolben 11A, 11B begrenzt sein. Ein zweites Teilvolumen kann z.B. durch den zweiten Kolben 11B und eine Stirnwandung 10C des Zylinderkörpers 10 begrenzt sein. Wenn nur ein Kolben 11 vorgesehen ist, kann das Teilvolumen beispielsweise durch den Kolben 11 und die Stirnwandung 10C des Zylinderkörpers 10 begrenzt sein.
Der Kolben 11 kann optional durch eine Feder 15 entlang der Rückwärtsrichtung R1, also entgegen eine Bewegung in die Vorwärtsrichtung VI, vorgespannt sein. In 1 ist beispielhaft gezeigt, dass sich eine erste Feder 15A an dem ersten Kolben 11A und an dem zweiten Kolben 11B abstützt, und eine zweite Feder 15B sich an dem zweiten Kolben 11A und an der Stirnwand 10C des Zylinderkörpers 10 abstützt.
Wie in 1 weiterhin gezeigt ist und nachfolgend noch im Detail erläutert wird, ist der Kolben 11, insbesondere der erste Kolben 11A, kinematisch an eine Bremsbetätigungseinrichtung, wie z.B. ein Pedal P, koppelbar. Somit ist der Kolben 11 durch Aufbringen einer Kraft mittels der Bremsbetätigungseinrichtung P in der Vorwärtsrichtung V1 verschiebbar.
Wie in 1 schematisch dargestellt ist, weist der HBZ 1 ferner einen Bremsanschluss 12, einen Kompensationsanschluss 13 und einen Rückführungsanschluss 14 auf. Die Anschlüsse 12, 13, 14 können beispielsweise als Ausnehmungen oder Bohrungen im Zylinderkörper 10, insbesondere in der Umfangswandung 10B des Zylinderkörpers 10 ausgeführt sein. Wie in 1 beispielhaft gezeigt, kann je Kolben 11A, 11B je ein Bremsanschluss 12A, 12B und je ein Kompensationsanschluss 13A, 13B vorgesehen sein. Vorzugsweise ist jedoch lediglich ein einziger Rückführungsanschluss 14 vorgesehen.
Der Bremsanschluss 12 ist zur hydraulischen Verbindung mit einer oder mehreren Radbremsen 201 des Bremssystems 200 ausgebildet. Der Kompensationsanschluss 13 ist durch eine Nachfüllleitung 41 hydraulisch leitend mit dem Reservoir 4, welches zur Aufnahme von Bremsflüssigkeit vorgesehen ist, verbunden. Der Rückführungsanschluss 14 ist durch eine Rückführungsleitung 42 hydraulisch leitend mit dem Reservoir 4 verbunden. Das Rückführungsventil 5 ist in der Rückführungsleitung 42 angeordnet. In einem geschlossenen Zustand trennt das Rückführungsventil 5 eine fluidisch leitende Verbindung zwischen dem Rückführungsanschluss 14 und dem Reservoir 4. In einem geöffneten Zustand lässt das Rückführungsventil 5 eine Fluidströmung zwischen dem Rückführungsanschluss 14 und dem Reservoir 4 zu. Das Rückführungsventil 5 ist allgemein als ein durchflussregelbares Ventil realisiert und kann z.B. wie in 1 gezeigt als stromlos geschlossenes Magnetventil ausgeführt sein. Somit ist das Rückführungsventil 5 dazu ausgebildet, einen effektiven Strömungsquerschnitt und damit einen Durchfluss zu variieren.
Der Bremsanschluss 12 und der Rückführungsanschluss 14 sind in Bezug auf die Längsachse A1 jeweils in der Vorwärtsrichtung beabstandet zu dem Kompensationsanschluss 13 angeordnet. Der Kolben 11 ist aus einer Ausgangsstellung, in welcher der Kolben 11 den Kompensationsanschluss 13 freigibt, in eine Betätigungsstellung bewegbar, in welcher der Kolben 11 den Kompensationsanschluss 13 abdeckt, wie dies in 1 schematisch dargestellt ist. In der Betätigungsstellung verdeckt der Kolben 11 somit den Kompensationsanschluss 13, sodass in der Betätigungsstellung aus dem Reservoir 4 keine Bremsflüssigkeit durch den Kompensationsanschluss 13 nachlieferbar ist. Der Bremsanschluss 12 und der Rückführungsanschluss 14 sind derart beabstandet zu dem Kompensationsanschluss 13 angeordnet, dass diese sowohl in der sowohl in der Ausgangsstellung als auch in der Betätigungsstellung freiliegen und jeweils einen Fluidfluss aus dem Teilvolumen des Innenraums 10A heraus bzw. in diesen hinein zuzulassen.
Zur Simulation eines vorbestimmten Kraft-Weg-Verhaltens des Kolbens 11, wird der Bremsanschluss 12 geschlossen, z.B. indem ein Trennventil 210, welches mit dem Bremsanschluss 12 verbunden ist (2), geschlossen wird, und das Rückführungsventil 5 wird geöffnet. Das Öffnen des Rückführungsventils 5 kann ein vollständiges oder teilweises Öffnen umfassen bzw. umfasst allgemein ein Einstellen eines effektiven Strömungsquerschnitts. Somit kann der Kolben 11 in der Vorwärtsrichtung verschoben werden, wobei durch die Drosselwirkung des Rückführventils 5 und gegebenenfalls durch die optionale Feder 15 eine in der Rückwärtsrichtung R1 wirkende Gegenkraft an den Kolben 11 angelegt wird, die an der Bremsbetätigungseinrichtung P wahrnehmbar ist. Das Rückführungsventil 5 kann z.B. mittels einer elektronischen Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) betätigbar sein.
Der Bremskraftverstärker 100 ist allgemein dazu eingerichtet, eine durch die Bremsbetätigungseinrichtung P auf den Kolben 11 des HBZ 1 aufbringbare Kraft zu verstärken. Wie in 1 schematisch gezeigt, kann hierzu ein Verstärkungsmechanismus vorgesehen sein, welcher dazu ausgebildet ist, die Eingangsstange 2 und eine Antriebseinheit 3, welche insbesondere als elektrische Antriebseinheit ausgebildet sein kann, kinematisch an den Kolben 11 zu koppeln. Die Eingangsstange 2, welche zur Verbindung mit der Bremsbetätigungseinrichtung P ausgebildet ist, ist entlang der Längsachse A1 verschiebbar gelagert und gegen einen Anschlag 7 bewegbar. Der Anschlag 7 ist über eine Verbindungsstange 71 starr mit Kolben 11, insbesondre mit dem ersten Kolben 11A verbunden. Die Eingangsstange 2 ist somit kinematisch an den Kolben 11 koppelbar.
Die elektrische Antriebseinheit 3 ist zum Verschieben des Kolbens 11 ebenfalls kinematisch an diesen koppelbar. Beispielsweise kann die elektrische Antriebseinheit 3 einen Elektromotor 30 und ein Getriebe 3 aufweisen, wie dies in 1 schematisch dargestellt ist, wobei das Getriebe 31 den Elektromotor 30 kinematisch mit einem Betätigungsstück 6 koppelt. Das Betätigungsstück 6 ist über das Getriebe 31 entlang der Längsachse A1 gegen den Anschlag 7 bewegbar und damit kinematisch mit dem Kolben 11 koppelbar. Wie in 1 rein schematisch dargestellt ist, kann an dem Betätigungsstück 6 ein Sensor 60 vorgesehen sein, welcher dazu ausgebildet ist, eine Verschiebung der Eingangsstange 2 entlang der Längsachse A1 zu erfassen. Die Antriebseinheit 3 kann insbesondere basierend auf dem vom Sensor 60 erfassten Stellweg der Eingangsstange 2 betrieben werden, um die eine Kraft auf den Kolben 11 aufzubringen. Ferner ist auch denkbar, dass die elektrische Antriebseinheit 3 kinematisch an die Eingangsstange 2 koppelbar ist, um eine Kraft auf die Eingangsstange 2 aufzubringen. Somit kann die Antriebseinheit 3 ebenfalls eine in Rückwärtsrichtung R1 gerichtete Kraft erzeugen, um eine Kraft-Weg-Verhalten des Kolbens 11 zu simulieren.
2 zeigt schematisch ein Bremssystem 200 für ein Fahrzeug. Wie in 2 schematisch gezeigt, weist das Bremssystem den Bremskraftverstärker 100, eine optionale Bremsdruckregelanlage 220, zumindest eine Radbremse 201 sowie zumindest ein Trennventil 210 auf. Das Bremssystem 200 kann z.B. in Kombination mit einer als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 240 eingesetzt werden, welche in 2 lediglich symbolisch als Block dargestellt ist.
Das in 2 beispielhaft gezeigte Bremssystem 200 umfasst einen ersten und einen zweiten Bremskreis 200A, 200B, mit jeweils zwei Radbremsen 201. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass lediglich eine Radbremse 201 vorgesehen ist. Wie in 2 schematisch gezeigt, ist je Bremskreis 200A, 200B ein Trennventil 210 vorgesehen.
Wie in 2 weiterhin schematisch dargestellt ist, ist der erste Bremsanschluss 12A des HBZ 1 des Bremskraftverstärkers 100 durch einen hydraulischen Pfad mit den Radbremsen 201 des ersten Bremskreises 200A verbunden, und der zweite Bremsanschluss 12B des HBZ 1 des Bremskraftverstärkers 100 ist durch einen hydraulischen Pfad mit den Radbremsen 201 des zweiten Bremskreises 200B verbunden. Durch Verschieben des jeweiligen Kolbens 11A, 11B in der Vorwärtsrichtung V1 ist somit Bremsflüssigkeit aus dem Innenraum 10A des Zylinderkörpers 10 durch die Bremsanschlüsse 12A, 12B in die Radbremsen 201 förderbar, um die Radbremsen 201 zu betätigen.
Das Trennventil 210 ist, welches z.B. als stromlos offenes Magnetventil ausgebildet sein kann wie in 2 beispielhaft gezeigt, ist in dem hydraulischen Pfad zwischen dem jeweiligen Bremsanschluss 12A, 12B und der Radbremse 201 bzw. den Radbremsen angeordnet. In dem in 2 beispielhaft gezeigten offenen Zustand, verbindet das Trennventil 210 die Radbremsen 201 des jeweiligen Bremskreises hydraulisch mit dem HBZ 1. In einem geschlossenen Zustand trennt das Trennventil 210 die Radbremsen 201 des jeweiligen Bremskreises 200A, 200B hydraulisch von dem HBZ 1.
Wenn die elektrische Maschine 240 in der Lage ist, ein zum Bremsen des Fahrzeugs ausreichendes Bremsmoment zu erzeugen, können die Trennventile 210 geschlossen werden und das Rückführungsventil 5 des Bremskraftverstärkers 100 kann geöffnet werden. Somit kann die Bremsbetätigungseinrichtung P weiter betätigt werden, ohne dass dadurch eine Betätigung der Radbremsen 201 bewirkt wird, wobei eine Rückstellcharakteristik des Kolbens 11 aufgrund der Möglichkeit der Regulierung des Bremsflüssigkeitsflusses durch das Rückführungsventil 5 in einer gewünschten Weise realisierbar.
Die optionale Bremsdruckregelanlage 220 umfasst je Bremskreis 200A, 200B eine Druckerzeugungseinrichtung 221, einen Druckspeicher 224 und ein optionales Saugventil 225 sowie je Radbremse 201 ein Einlassventil 222 und ein Auslassventil 223. Jedes Einlassventil 222 ist in einem ersten hydraulischen Pfad 222 zwischen dem Trennventil 210 und der jeweiligen Radbremse 201 angeordnet. Jedes Auslassventil 223 ist in einem zweiten hydraulischen Pfad angeordnet, welcher die jeweilige Radbremse 201 mit einem Sauganschluss der Druckerzeugungseinrichtung 221, die z.B. als Pumpe ausgebildet sein kann, verbindet. Ein Druckanschluss der Druckerzeugungseinrichtung 221 ist mit dem ersten hydraulischen Pfad verbunden, insbesondere an einer Stelle zwischen dem Trennventil 210 und dem jeweiligen Einlassventil 222. Der Druckspeicher 224 ist mit dem zweiten hydraulischen Pfad 224 verbunden. Das optionale Saugventil 225 ist in einem Saugpfad angeordnet, welcher den zweiten hydraulischen Pfad mit dem HBZ 1 verbindet. In 2 ist das Saugventil 225 in einem geschlossenen Zustand dargestellt. In einem offenen Zustand des Saugventil 225 ist der Saugeingang der Druckerzeugungseinrichtung 221 mit dem Innenraum 10A des Zylinderkörpers 10 fluidisch leitend verbunden, z.B. über den Bremsanschluss 12, und kann Bremsflüssigkeit aus dem HBZ 1 ansaugen.
Grundsätzlich ist es möglich, bei geschlossenem Trennventil 210 und geöffnetem Saugventil 225 sowie geöffneten Ein- und Auslassventilen 222, 223 Bremsflüssigkeit aus dem HBZ 1 in den Druckspeicher 224 zu fördern, ohne die Radbremsen 201 zu betätigen. Dies kann genutzt werden, um eine Rückstellkraft am Kolben 11 zu simulieren, wenn dieser durch eine Bremsbetätigungseinrichtung P betätigt wird. Aufgrund des im Bremskraftverstärker 100 vorgesehenen Rückführungsanschlusses 14, welcher über die Rückführungsleitung 42 mit dem Reservoir 4 verbunden ist, und des Rückführungsventils 5, kann jedoch eine Simulation des Rückstellverhaltens des Kolbens 11 erfolgen, ohne dass der Druckspeicher 224 notwendigerweise aufgeladen werden muss, auch wenn dies nicht ausgeschlossen ist. Somit kann der Druckspeicher 224 für eine geringere Anzahl an Lastzyklen ausgelegt und damit kostengünstiger gestaltet werden.
In 3 ist schematisch der Ablauf eines Verfahrens M zum Betreiben eines Bremssystems 200 dargestellt, welches im Folgenden unter Bezugnahme auf das in 2 gezeigte Bremssystem 200 sowie den in 1 gezeigten Bremskraftverstärker 100 erläutert wird.
In Schritt M1 werden die Radbremsen 201 durch Aufbringen einer Kraft auf den Kolben 11 bzw. die Kolben 11A, 11B im HBZ 1 betätigt. Insbesondere wird eine Kraft in Vorwärtsrichtung V1 auf den Kolben 11 aufgebracht, z.B. mittels des Pedals P über Eingangsstange 2 und/oder über die Antriebseinheit 3, so dass der Kolben 11 entlang der Längsachse A1 in Richtung des Bremsanschlusses 14 verschoben wird, um Bremsflüssigkeit aus dem Innenraum 10A des Zylinderkörpers 10 der Radbremse 201 bzw. den Radbremsen zuzuführen.
In einem weiteren Schritt M2 erfolgt ein Ermitteln M2 eines von der elektrischen Maschine 240 erzeugbaren Bremsmoments. Beispielsweise kann hierzu mittels einer elektronischen Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) ein Betriebszustand der elektrischen Maschine ermittelt werden, welcher z.B. eine Drehzahl der elektrischen Maschine 240 umfasst. Anhand eines Kennfeldes der elektrischen Maschine 240 kann dann das erzeugbare Bremsmoment ermittelt werden.
In Schritt M3 wird ferner ermittelt, ob das von der elektrischen Maschine 240 erzeugbare Bremsmoment einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Der vorbestimmte Schwellwert kann z.B. einem Bremsmoment entsprechen, welches für eine gewünschte Zielverzögerung des Fahrzeugs erforderlich ist. Die Zielverzögerung kann durch ein Bremswunschsignal repräsentiert werden, welches z.B. proportional zu einem Stellweg der Bremsbetätigungseinrichtung P sein kann. Schritt M3 kann ebenfalls mithilfe der elektronischen Steuerungsvorrichtung ausgeführt werden.
Wenn in Schritt M3 bestimmt wird, dass das von der elektrischen Maschine 240 erzeugbare Bremsmoment den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wie dies in 3 durch das Symbol „+“ angezeigt ist, geht das Verfahren M zu den Schritten M4 und M5 über. Wenn in Schritt M3 bestimmt wird, dass das von der elektrischen Maschine 240 erzeugbare Bremsmoment den vorbestimmten Schwellwert nicht überschreitet, wie dies in 3 durch das Symbol „-“ angezeigt ist, kann das Verfahren z.B. zu Schritt M2 zurückkehren.
In Schritt M4 erfolgt ein Schließen M4 des Trennventils 210 bzw. der Trennventile 210. Dadurch werden die Radbremsen 201 hydraulisch vom HBZ 1 abgekoppelt. In Schritt M5 wird das Rückführventil 5 geöffnet, z.B. mittels der Steuerungsvorrichtung. Somit kann bei einer weiteren Verschiebung des Kolbens 11 in der Vorwärtsrichtung V1 Bremsflüssigkeit aus dem Innenraum 10A des HBZ 1 über das Rückführventil 5 in das Reservoir 4 abgelassen und eine Rückstellkraft am Kolben 11 simuliert werden.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009026966 A1 [0004]

Claims

Bremskraftverstärker (100) für ein Bremssystem (200) eines Fahrzeugs, aufweisend: einen Hauptbremszylinder (1) mit einem Zylinderkörper (10), welcher einen sich entlang einer Längsachse (A1) erstreckenden Innenraum (10A) definiert, einem in dem Innenraum (10A) entlang der Längsachse (A1) verschiebbar geführten Kolben (11), welcher kinematisch an eine Bremsbetätigungseinrichtung (P) koppelbar ist, einem Bremsanschluss (12) zur hydraulischen Verbindung des Innenraums (10A) mit einer Radbremse (201), einem durch den Kolben (11) verschließbaren Kompensationsanschluss (13) zum Zuführen von Bremsflüssigkeit in den Innenraum (10A) und einem Rückführungsanschluss (14) zum Abführen von Bremsflüssigkeit aus dem Innenraum (10A); ein Reservoir (4) zur Aufnahme von Bremsflüssigkeit, welches über eine Nachfüllleitung (41) hydraulisch mit dem Kompensationsanschluss (13) und über eine Rückführungsleitung (42) mit dem Rückführungsanschluss (14) des Hauptbremszylinders (1) verbunden ist; und ein durchflussregelbares Rückführventil (5), welches in der Rückführungsleitung (42) angeordnet ist.
Bremskraftverstärker (100) nach Anspruch 1, wobei das Rückführventil (5) als stromlos geschlossenes Magnetventil ausgeführt ist.
Bremskraftverstärker (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kolben (11) zwischen einer Ausgangsstellung, in welcher der Kolben (11) den Kompensationsanschluss (13) freigibt, und einer Betätigungsstellung, in welcher der Kolben (11) den Kompensationsanschluss (13) abdeckt, verschiebbar ist, und wobei der Rückführungsanschluss (14) in Bezug auf die Längsachse (A1) derart angeordnet ist, dass dieser sowohl in der Ausgangsstellung als auch in der Betätigungsstellung freiliegt.
Bremskraftverstärker (100) nach Anspruch 3, wobei der Kolben (11) durch eine Feder (15) entlang der Längsachse (A1) in Richtung der Ausgangsstellung vorgespannt ist.
Bremskraftverstärker (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend: eine mit der Bremsbetätigungseinrichtung (P) verbindbare Eingangsstange (2), welche zum Verschieben des Kolbens (11) kinematisch an den Kolben (11) koppelbar ist; und eine elektrische Antriebseinheit (3), welche zum Verschieben des Kolbens (11) kinematisch an den Kolben (11) koppelbar ist.
Bremskraftverstärker (100) nach Anspruch 5, wobei die elektrische Antriebseinheit (3) einen Elektromotor (30) und ein Getriebe (31) aufweist, welches den Elektromotor (30) kinematisch mit einem Betätigungsstück (6) koppelt, wobei das Betätigungsstück (6) kinematisch mit dem Kolben (11) koppelbar ist.
Bremskraftverstärker (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die elektrische Antriebseinheit (3) kinematisch an die Eingangsstange (2) koppelbar ist, um eine Kraft auf die Eingangsstange (2) aufzubringen.
Bremssystem (200) für ein Fahrzeug, aufweisend: zumindest eine Radbremse (201); einen Bremskraftverstärker (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Bremsanschluss (12) des Hauptbremszylinders (1) durch einen hydraulischen Pfad mit der zumindest einen Radbremse (201) verbunden ist; und ein Trennventil (210), welches in dem hydraulischen Pfad zwischen dem Bremsanschluss (12) und der Radbremse (201) angeordnet und dazu ausgebildet ist, den Hauptbremszylinder (1) hydraulisch mit der Radbremse (201) zu verbinden oder von dieser zu trennen.
Bremssystem (200) nach Anspruch 8, zusätzlich aufweisend: eine Bremsdruckregelanlage (220) mit einer hydraulisch mit der Radbremse (201) gekoppelten Druckerzeugungseinrichtung (221), einem Einlassventil (222), welches in einem ersten hydraulischen Pfad zwischen einem Druckausgang der Druckerzeugungseinrichtung (221) und der Radbremse (201) angeordnet ist, einem Auslassventil (223), welches in einem zweiten hydraulischen Pfad zwischen der Radbremse (201) und einem Saugeingang der Druckerzeugungseinrichtung (221) angeordnet ist, und einem Druckspeicher (224), welcher zwischen dem Saugeingang und dem Auslassventil (223) mit dem zweiten hydraulischen Pfad verbunden ist.
Verfahren (M) zum Betreiben eines Bremssystems (200) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, umfassend: Betätigen (M1) der Radbremse (201) durch Aufbringen einer Kraft auf den Kolben (11) in dem Hauptbremszylinder (1) derart, dass der Kolben (11) entlang der Längsachse (A1) in Richtung des Bremsanschlusses (14) verschoben wird, um Bremsflüssigkeit aus dem Innenraum (10A) des Zylinderkörpers (10) der Radbremse (201) zuzuführen; Ermitteln (M2) eines von einer elektrischen Maschine (240) erzeugbaren Bremsmoments; Ermitteln (M3), ob das von der elektrischen Maschine (240) erzeugbare Bremsmoment einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet; und wenn das von der elektrischen Maschine (240) erzeugbare Bremsmoment den vorbestimmten Schwellwert überschreitet: Schließen (M4) des Trennventils (210); und Öffnen (M5) des Rückführventils (5), um Bremsflüssigkeit aus dem Innenraum (10A) des Hauptbremszylinders (10) über das Rückführventil (5) in das Reservoir (4) abzulassen.