DE102022108721A1

DE102022108721A1 - Hauptbremszylinder mit regelbarer Pedalcharakteristik

Info

Publication number: DE102022108721A1
Application number: DE102022108721.2A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-04-11
Filing date: 2022-04-11
Publication date: 2023-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem mit mindestens einem Radbremszylinder (RBZ), einer Druckversorgungseinrichtung (DV) zur Erzeugung einer Druckänderung in dem mindestens einen Radbremszylinder (RBZ), einem Hauptbremszylinder (HZ) und einem, insbesondere unter Atmosphärendruck stehendem, Vorratsbehälter (VB), wobei der Hauptbremszylinder (HZ) mindestens einen Arbeitsraum (4a) aufweist, der von einem mittels eines Bremspedals (1) verstellbaren Kolben (3) begrenzt ist und welcher über eine hydraulische Leitung (HL3), welche mittels eines gesteuerten Trennventils (FV) absperrbar ist, mit dem mindestens einen Radbremszylinder (RBZ) oder einem Bremskreis (BK) hydraulisch verbunden ist, wobei sich der Kolben (3) bei nicht betätigtem Pedal (1) in seiner Ausgangsstellung befindet, und dass in einem Fehlerfall, insbesondere in der Rückfallebene, mittels des Hauptbremszylinders (HZ) über das geöffnete Trennventil (FV) und die hydraulische Leitung (HL3) in dem mindestens einen Radbremszylinder (RBZ) ein Bremsdruck (p) aufbaubar ist, wobei zur Erzeugung einer Pedalrückwirkungskraft (FPR) auf das Bremspedal (1) und/oder zur Zurückstellung des Kolbens (3) in Richtung seiner Ausgangsstellung über das geöffnete Trennventil (FV) Hydraulikmedium in den Arbeitsraum (4a) des Hauptbremszylinders (HZ) gelangt.

Description

Stand der Technik
Jahrzehnte wurde beim Bremskraftverstärker (BKV) der sogenannte Folgeverstärker verwendet. Die BKV-Verstärkung war dabei abhängig von der Pedalkraft und nicht vom Pedalweg. Daher wurde die Pedalcharakteristik (PC) durch die Druck-Volumenkennlinie und die Pedalkraft bestimmt. Dadurch äußerte sich z.B. der Entlüftungszustand oder Luftblasen in dem Bremssystem in der Pedalcharakteristik.
Bei Systemen mit voll oder teilweise elektrischem Antrieb mussten Zusatzeinrichtungen entwickelt werden, welche die Pedalcharakteristik nahezu unverändert mit und ohne Rekuperation ermöglichen sollten. Dies erforderte jedoch einen erheblichen zusätzlichen Aufwand. Das große Interesse für Drive By Wire (DBW) Systeme führte zu Systemen mit Pedalwegsimulator, wie sie unter anderem aus DE102019203308 und DE102019210797 bekannt sind. Zurzeit sind diese Wegsimulatoren Standard, insbesondere bei sogenannten 1-Box Systemen, bei denen alle Komponenten des Bremssystems zusammengefasst sind.
Aus DE102020209563 ist ein Bremssystem mit einfachem Hauptbremszylinder - gewöhnlich auch als Single-Hauptbremszylinder bzw. SHZ bezeichnet - und Druckversorgung bekannt, bei der auch ein zusätzlicher Pedalwegsimulator verwendet werden kann. Der Pedalwegsimulator ist dabei über ein Verbindungsventil zum SHZ zuschaltbar. Der Pedalwegsimulator enthält ein elastisches Element, z.B. in Form eines Elastomers sowie einen Übertragungskolben, wobei das elastische Element die Pedalcharakteristik bestimmt.
Die Unterschiede zwischen den aus DE102019210757 und DE102019203308 bekannten Bremssystemen zu dem aus DE102020209563 bekannten Bremssystem besteht in der Verwendung einer Federkombination anstelle eines Elastomers mit Kolben zur Realisierung einer Kraft-Weg-Kennlinie zur Erzielung einer gewünschten Pedalcharakteristik.
DE102020211275 offenbart einen Überlastschutz welcher den zulässigen Systemdruck begrenzt, um eine Beschädigung des Hydroaggregats durch zu hohen Systemdruck, speziell im Hauptzylinder, durch zu hohe Kräfte am Bremspedal zu begrenzen.
DE102017211872 zeigt einen Hauptbremszylinder HZ mit einem Rücklaufdämpfer beim Endanschlag des Hauptzylinderkolbens, der ein hartes Anschlagen verhindert, was z.B. beim Abrutschen des Fußes vom Bremspedal geschehen kann.
DE19701070 offenbart ein Bremssystem mit einer Pumpe sowie einem Niederdruck und einem Hochdruckspeicher, welches ohne eine Kolben-Zylinder-Einheit als Wegsimulator auskommt. Die Pedalkraft bzw. die Pedalcharakteristik wird bei diesem System mittels zusätzlicher Proportionalventile erzeugt, die in zusätzlichen hydraulischen Leitungen, welche den Arbeitsraum des Hauptbremszylinders einmal mit dem Niederdruckspeicher und zudem mit dem Hochdruckspeicher verbinden gesteuert. Hierzu wird beim Bremsen das Hydraulikmedium aus dem Arbeitsraum des Hauptbremszylinders über das eine geöffnete erste Proportionalventil in den Niederdruckspeicher abgelassen, wobei das erste Proportionalventil quasi als gesteuerte Drossel fungiert und somit eine Gegenkraft zur Pedalkraft erzeugt wird. Sobald das Bremspedal nicht mehr oder mit verringerter Kraft betätigt wird, wird das erste Proportionalventil geschlossen und das zweite Proportionalventil geöffnet, so dass Hydraulikmedium aus dem Hochdruckspeicher über das zweite Proportionalventil gesteuert in den Arbeitsraum des Hauptbremszylinders strömen kann und somit den Kolben und das Bremspedal in Richtung ihrer unbetätigten Ausgangsstellung kraftbeaufschlagt und gegebenenfalls auch verstellt, womit eine Pedalcharakteristik einstellbar ist. Dieses System benötigt zahlreiche hydraulische Leitungen und Proportionalventile, was das Bremssystem teuer und aufwendig sowie fehleranfällig macht, warum es auch von der Anmelderin nicht weiter verfolgt wurde.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Bremssystems, bei dem eine gewünschte Pedalcharakteristik mit geringem Aufwand und kostengünstig realisierbar ist.
Lösung der gestellten Aufgabe
Diese Aufgabe wird vorteilhaft mit einem Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Bremssystems ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Bremssystem verwendet bereits vorhandene Komponenten. So wird vorteilhaft das bereits vorhandene Trennventil, welches zur Abtrennung des Hauptbremszylinder vom Bremskreis dient, nicht nur für den Fehlerfall bzw. de Rückfallebene, sondern erfindungsgemäß auch für die Regelung der Pedalcharakteristik verwendet. Eine Weiterentwicklung dieser Erfindung sieht eine zusätzliche hydraulische Leitung und ein zur Absperrung dieser Leitung dienendes gesteuertes Ablassventil vor.
Das erfindungsgemäße Bremssystem unterscheidet sich von dem aus DE19701070 bekannten Bremssystem u.a. dadurch, dass für die Erzeugung der Pedalcharakteristik vorteilhaft nicht zwei zusätzliche hydraulische Verbindungsleitungen und zwei zusätzliche kostspielige Proportionalventile verwendet werden. Wesentlicher Erfindungsgedanke dabei ist, dass ohnehin erforderliche Ventil zur Trennung des Hauptbremszylinders von dem bzw. den Bremskreis(en) auch für die Erzeugung der Pedalcharakteristik zu nutzen.
Gegenüber den zurzeit verwendeten Bremssystemen mit einem Wegsimulator mit Kolben-Zylinder-Einheit weist das erfindungsgemäße Bremssystem ebenfalls deutliche Vorteile auf, welche nachfolgend aufgelistet sind:

1. Reduzierung des technischen Aufwandes durch Einsparung des Wegsimulatorkolbens mit allen Teilen und Entfall der Montage desselbigen;
2. kein zusätzliches Volumen im Hydraulikblock mit langen Verbindungsbohrungen zu Hauptbremszylinder und Vorratsbehälter;
3. Entfall der Entlüftung;
4. kein Ausfall der Dichtung der Kolben-Zylinder-Einheit des Wegsimulators, wodurch sich eine Änderung der Pedalcharakteristik ergibt, die zur Abschaltung der Druckversorgung führen würde, und die eine Notbremsung lediglich mit unverstärkter Fusskraft zur Folge haben würde;
5. Entfall vieler Versuchsreihen mit verschiedenen Abstimmungen des elastischen Gliedes und der entsprechenden Hardware;
6. Individuelle Optimierung nach Fahrerwusch ist möglich;
7. Entfall der Logistikkosten;
8. Änderungen der Pedalcharakteristik sind über Software-Update möglich;
9. variable Pedalcharakteristik ist möglich, z.B. von Normalbremsung zu Panikbremsung mit kurzem Pedalweg;
10.Begrenzung des Systemdrucks bei zu hohen Kräften am Bremspedal unter Mitverwendung vorhandener Komponenten;
11.Verhinderung von harten Anschlägen des Hauptzylinderkolbens, z.B. beim Abrutschen des Fußes vom Bremspedal;
12.Anpassung der Pedalcharakteristik an die Fahrsituation, z.B. Geschwindigkeit, Fahrstil, Wetterbedingungen, etc. sowie den Fahrzeugzustand, wie z.B. Zustand der Bremsbeläge, Fahrzeugreifen, Fahrzeugfederung, Fahrmodus.

Diese Vorteile führen u.a. zu geringerem Bauraum und Verkleinerung insbesondere der 1-Box Lösung mit Unterbringung im Aggregateraum oder an der Stirnwand. Bekanntlich erfordern neue Fahrzeugarchitekturen, insbesondere für Elektrofahrzeuge wenig Bauvolumen für die einzelnen Aggregate wie z.B. die 1-Box Lösung. Sofern der Einbau der 1-Box an die sogenannte Spritzwand erfolgt, können zur Geräuschdämmung auch wie bekannt aus WO2017/162593 2a schalldämmende Zusatzelemente an dem Befestigungsflansch zum Spritzwand verwendet werden.
Zur Geräuschdämmung der Ventilschaltungen kann vorteilhaft das PWM-Verfahren mit entsprechender konstruktiver Gestaltung der Magnetventile eingesetzt werden. Gegebenenfalls kann der Ventilkörper durch ein Elastomer vom Hydraulikblock isoliert werden.
Vorteilhaft kann auch ein Tandem Hauptbremszylinder an Stelle eines Single-Hauptbremszylinder eingesetzt werden, mit einer fehlersicheren Ausbildung wie sie z.B. aus WO 2019/086502 mit redundanten Dichtungen D2 und D2r, mit 2 Anschlüssen/Leitungen und einer Drossel zum Vorratsbehälter, bekannt ist. Es kann hier zusätzlich der Bereich zwischen Dichtung D2 und D2r mit einem kleineren Spiel zwischen Hauptzylinder und Kolben gefertigt werden. Damit ist der Single Hauptzylinder auch bei Ausfall von Dichtung D2r ausfallsicher.
Die Pedalwegsensoren können beim erfindungsgemäßen Bremssystem vorteilhaft redundant aufgebaut sein. So kann auch vorteilhaft ein Kraft-Weg-Sensor wie er aus DE102010050132 bekannt ist, mit integrierter Feder zur Pedalkraftbestimmung über die Pedalwegsensoren, eingesetzt werden.
Auch der Vorratsbehälter sollte zur sicheren Erkennung von kleinerem Leckfluss einen redundanten Niveaugeber besitzen, um rechtzeitig zum Service zu gelangen..
Zur Steuerung des Druckes im Hauptbremszylinder sollte vorwiegend die Druckblending Methode durch PWM-Ansteuerung der Hauptzylinderventile eingesetzt werden, insbesondere bei kleinem Leck des Trennventils vom Hauptzylinder zum Bremskreis, welche z.B. durch Partikel im Ventilsitz verursacht sein können. Hiermit kann der Totalausfall des Hauptbremszylinders vermieden werden.
Ein zu hoher Systemdruck bei zu hohen Pedalkräften kann zudem vorteilhaft vermieden werden, in dem durch Mitverwendung eines vorhandenen Druckgebers oder eines Kraft-Weg-Sensors über die Ventile der Druck im Arbeitsraum des Hauptbremszylinders geregelt bzw. begrenzt wird, indem bei zu hohem Druck das Druckmittel in den Vorratsbehälter abgeführt wird.
Ein hartes Anschlagen des Hauptzylinderkolbens, z.B. beim Abrutschen des Fußes vom Bremspedal, kann ebenfalls vorteilhaft reduziert werden, wenn bei schneller Rückbewegung der Druck zur geregelten Rückbewegung des Bremspedals über Druck ausgeschaltet wird, da in diesem Fall keine Regelung stattfindet.
Ein kleines Leck im Trennventil von Hauptzylinder zum Vorratsbehälter, z.B. durch Schmutzpartikel im Ventilsitz, kann vorteilhaft durch PWM-Ansteuerung des Trennventils zwischen Hauptzylinder und Bremskreis ausgeglichen werden.
Ein kleiner Volumenfluss durch die Drossel, wenn die Nachfüllbohrung des Kolbens zwischen den Dichtungen D2 und D2r steht, kann durch PWM-Ansteuerung des Trennventils zwischen Hauptzylinder und Bremskreis ausgeglichen werden.
Zur Absicherung der Funktion der Ventile zwischen Hauptzylinder und Bremskreis und zwischen Hauptzylinder und Vorratsbehälter, können die Ventilspulen und/oder die Ansteuerung der Ventile redundant ausgelegt werden.
Somit ist die Pedalcharakteristik bezüglich der Ventile zwischen Hauptzylinder und Bremskreis und zwischen Hauptzylinder und Vorratsbehälter Fail Operational, d.h. ein Einzelfehler bei diesen Ventilen hat keine negativen Auswirkungen auf die Pedalcharakteristik und ändert diese nicht.
Figuren beschreibung
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Bremssystem anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1: Eine mögliche Ausbildung des erfindungsgemäßen Bremssystems mit frei programmierbarer Pedalcharakteristik;
2a: eine mögliche gewünschte Pedalcharakteristik;
2b: eine mögliche gewünschte Verstärkerkennlinie;
3: Pedalkraft und Bremsdruck für Bremsungen mit niedriger und höher Bremsdruck;
4: zuziehsicheres in einer Richtung analoges Schließventil SV_2k.

1 zeigt eine mögliche Ausbildung des erfindungsgemäßen Bremssystems, mit einem Hauptbremszylinder 4, welcher sowohl als Einzel-Hauptbremszylinder SHZ, wie dargestellt, oder aber auch als Tandem-Hauptbremszylinder THZ, wie gestrichelt gezeichnet, ausgeführt sein kann. In dem Hauptbremszylinder ist ein Kolben 3 verschiebbar zum Aufbau von Druck in dem Arbeitsraum bzw. der Hauptbremszylinderkammer 4a angeordnet. Über einen Pedalstößel 2, einen Pedalkolben 2a, eine Feder FKWS ist der Kolben 3 durch Betätigung des Pedals 1 verschiebbar. Das Pedal 1 kann durch den Fahrer zur Einleitung einer Bremsung betätigt werden. Die Feder RF des Kolbens 3 schiebt dabei den Kolben 3 in die gezeigte Ausgangsposition bzw. - lage, wenn das Bremspedal 1 nicht betätigt ist. Zur Versorgung des Hauptbremszylinders 4 mit Bremsflüssigkeit (Hydraulikmedium) sind in dem Kolben 3 Nachfüllbohrungen 5 vorgesehen, die in der Ausgangslage des Kolbens 3 den Kolbenraum 4a über die Bohrung B1 und der Hydraulikleitung HL1 mit dem Vorratsbehälter VB verbindet. Der Verschiebeweg des Pedalkolbens 3 wird mit einem Wegsensor Sp2 gemessen. Das Signal des Wegsensors Sp2 ist deshalb ein Maß für die Betätigung des Pedals 1. Ebenso wird der Verschiebeweg des Kolbens 3 mit einem Wegsensor Sp1 gemessen. Das Signal des Wegsensors Sp2 ist deshalb ein Maß für die Verkleinerung des Volumens des Kolbenraums 4a. In der Ausgangslage sind beide Signale der Sensoren Sp1 und Sp2 0mm.Die Differenz zwischen den Signalen der Wegsensoren Sp1 und Sp2 ist die Reduzierung der Länge der Feder FKWS, und damit ein Maß für die Kraft die der Pedalkolben 2a auf den Kolben 3 ausübt, und damit auch ein Maß für die Kraft mit der der Fahrer das Bremspedal 1 betätigt. Der Kolben 3 ist in dem Hauptzylinder mit 3 Dichtungen, D1, D2 und D2r abgedichtet. Die Dichtung D1 verhindert, dass Bremsflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter VB durch die hydraulische Leitung HL1 und die Bohrung B1 aus der Betätigungseinheit unbeabsichtigt ins Freie fließt. Die Dichtung D1 verhindert auch, dass Bremsflüssigkeit aus der Hauptzylinderkammer 4a aus der Betätigungseinheit in die Umgebung fließt. Zwischen den Dichtungen D2 und D2r befindet sich eine Bohrung B2 im Hauptzylinder. Diese Bohrung B2 ist über eine hydraulische Leitung HL2 und über eine Drossel Dr1 mit der hydraulischen Leitung HL1 verbunden. Über eine weitere Bohrung im Hauptzylinder, B3, ist die Hauptzylinderkammer 4a über eine hydraulische Leitung HL3, einem stromlos offenen Trennventil FV, das vorzugsweise als zuziehsicheres Analogventil ausgelegt ist, und einem Bremskreis BK mit einer radindividuellen Druckmodulationsvorrichtung M verbunden. Dabei weist die Druckmodulationsvorrichtung M für jeden Radzylinder RZ vorzugsweise ein zuziehsicheres Analogventil SV, bzw. ein Standard-Analogventil EV mit integriertem Rückschlagventil, und ein Auslassventil AV auf. Damit ist der Druck in jedem Radbremszylinder RBZ individuell steuerbar, wie z.B. für die ABS-Funktion gefordert wird. Die Druckversorgung, DV, ist über eine hydraulische Leitung HL4 und einem Trennventil PD1 mit dem Bremskreis BK verbunden. Die Arbeitsraum 4a ist auch über die Bohrung B3, die hydraulische Leitungen HL3 und HL5 und über das stromlos geschlossene Ablassventil V_Hz, das vorzugsweise als Analogventil ausgelegt ist, und über das stromlos geschlossene Verbindungsventil V_R mit dem Vorratsbehälter VB verbunden. Alternativ kann das stromlos geschlossenen Verbindungsventil V_R weggelassen werden. Die Anforderungen an das Ablassventil V_HZ bzgl. Kraft der Ventilfeder und Magnetkraft sind dann höher. Die Auslegung des Ablassventils V_HZ ist dann so, dass bei der vom Gesetzgeber geforderten Mindestverzögerung von 0,644g bei Pedalkraft 500N, d.h. z.B. beim Druck von ca. 65bar in der Hauptzylinderkammer 4a das Ventil geschlossen bleibt. Die Druckversorgung DV ist über eine hydraulische Leitung HL6 und ein Saugventil SV mit dem Vorratsbehälter VB verbunden.
Die Ventile FV und V_Hz werden vorzugsmäßig mit PWM-Steuerung betrieben. Die Druckdifferenz über diese Ventile sollte dabei helfen, den Kugel des Ventilankers vom Sitz zu heben. Dazu ist es erforderlich, dass am Anschluss (a) der höhere Druck der beiden Anschlüsse (a) und (b) vorliegt, wie in 2 eingezeichnet. Dasselbe gilt für die Ventile SV bzw. EV in der Druckmodulationseinheit M, wie in 2 eingezeichnet.
Befinden sich die Nachfüllbohrungen 5 des Kolbens 3 zwischen den Dichtungen D2 und D2r, dann findet ein Druckausgleich zwischen der Hauptzylinderkammer 4a über die Bohrung B2 des Hauptzylinders 4, über die hydraulische Leitung HL2, über die Drossel Dr1 und über die hydraulische Leitung HL1 mit dem Vorratsbehälter statt. Die Geschwindigkeit, mit der dieser Druckausgleich stattfindet hängt u.a. vom Druckunterschied zwischen der Hauptzylinderkammer 4a und dem Vorratsbehälter, und von der Dimensionierung der Drossel Dr1 ab, und kann bei bekannter Dimensionierung der Drossel Dr1 und beim gemessenen Druck mit Druckgeber DG1 in der Hauptzylinderkammer 4a und angenommener atmosphärischer Druck in dem Vorratsbehälter VB unter Berücksichtigung der Druckänderung durch die Geschwindigkeit des Kolbens 3 und Öffnung der Ventile FV, V_HZ und V_R, berechnet werden. Fällt der Druck in der Hauptzylinderkammer 4a schneller ab als der berechnete Wert, dann deutet dies auf eine Undichtigkeit in der Dichtung D2. Erreichen die Nachfüllbohrungen 5 im Kolben 3 die Dichtung D2r, dann ist der Kolben 3 im Hauptzylinder 4 wieder abgedichtet, vorausgesetzt, Dichtung D2r hat keine Undichtigkeit.
Befinden sich die Nachfüllbohrungen 5 des Kolbens 3 nicht zwischen den Dichtungen D1 und D2r, dann deutet eine Druckreduzierung in der Hauptzylinderkammer 4a, unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Kolbens 3 und Öffnung der Ventile FV, V_HZ und V_R, auf eine Undichtigkeit der Dichtung 2r, indem Volumen aus der Hauptzylinderkammer 4a durch die undichte Dichtung D2r, die Bohrung B2, die hydraulische Leitung HL2, die Drossel Dr1, die hydraulische Leitung HL1 zum Vorratsbehälter VB abfließt, wobei durch die Drossel Dr1 die Druckreduzierung langsam stattfindet.
Durch Verwendung der Druckversorgung DV und der Drucksensoren DG2 und DG1 können weitere Diagnosen durchgeführt werden, wie Prüfung der Ventilfunktionen FV, V_HZ und V_R, die Dichtheit des Ventils PD1 und die Funktion der Druckversorgung selbst.
Die Pedalwegsensoren Sp1 und Sp2 sind redundant aufgebaut und haben eine interne Überwachung der elektrischen Funktion.
Bei einer vom Fahrer ausgelösten Bremsung wird im Normalfall, d.h. ohne eine regeneratorische Zusatzbremsung, das Trennventil FV geschlossen, das Ablassventil V_Hz geöffnet und das Verbindungsventil V_R geöffnet und über die Druckversorgung DV bei geöffnetem Verbindungsventil PD1 über die hydraulische Leitung HL4 ein Druck im Bremskreis BK, der mit dem Druckgeber DG2 gemessen wird, eingestellt, der entsprechend einer Verstärkerkennlinie, der in 1b beispielhaft durch die durchgezogenen Linien dargestellt ist und der im Steuergerät abgelegt ist, aus dem Pedalkolbenweg, der mit Pedalwegsensor Sp2 gemessen wird, abgeleitet wird. Der Druck im Bremskreis BK ist dabei größer als der Druck in der Hauptzylinderkammer 4a, der mit dem Druckgeber DG1 gemessen oder aus dem KWS-Signal abgeleitet wird. Befindet sich dabei die Nachfüllbohrung 5 im Kolben 3 zwischen den Dichtungen D1 und D2, dann ist, abgesehen von dynamischen Effekten, der Druck P_ist in der Hauptzylinderkammer 4a nahezu 0bar. Dies entspricht den Druck P_soll entsprechend der gewünschten nominalen, d.h. abgesehen von Reibungseffekten, Pedalcharakteristik die beispielhaft in 2a durch die durchgezogenen Linien dargestellt und im Steuergerät abgelegt ist. In der 2a entspricht die Kraft auf den Pedalkolben bei Pedalkolbenweg 0mm die Vorspannkraft der Kolbenfeder RF. Befindet sich die Nachfüllbohrung 5 in den Kolben 3 nicht zwischen den Dichtungen D1 und D2, dann wird das Ablassventil V_Hz so angesteuert, vorzugsweise mittels einer PWM-Ansteuerung, dass sich ein Druck P_ist in der Hauptzylinderkammer 4a entsprechend des Pedalkolbenwegs und der gewünschten Pedalcharakteristik P_soll einstellt. Ist danach der Druck in der Hauptzylinderkammer 4a P_ist größer als entsprechend der gewünschten Pedalcharakteristik P_soll, dann wird das Ablassventil V_HZ nochmals angesteuert, oder vorzugsweise wird die PWM-Ansteuerung des Ablassventils V_Hz erhöht, bis der Druck in dem Arbeitsraum bzw. der Hauptzylinderkammer 4a P_ist, der mit dem Druckgeber DG1 gemessen wird, auf den Druck entsprechend der gewünschten Pedalcharakteristik P_soll reduziert ist. Bei Erreichen dieses Drucks wird das Ablassventil V_HZ geschlossen. Ist dagegen der Druck in der Hauptzylinderkammer 4a P_ist danach kleiner als entsprechend der gewünschten Pedalcharakteristik P_soll, dann wird, bei geschlossenem Verbindungsventil V_Hz, das Trennventil FV geöffnet, vorzugsweise mittels einer PWM-Ansteuerung des Trennventils FV auf einer Teilöffnung eingestellt, bis der Druck in der Hauptzylinderkammer 4a P_ist, der mit dem Druckgeber DG1 gemessen wird, auf den Druck entsprechend der gewünschten Pedalcharakteristik P_soll angehoben ist. Bei Erreichen dieses Drucks wird das Trennventil FV wieder geschlossen. Das Verbindungsventil V_R bleibt während des ganzen Bremsvorgangs geöffnet und wird nur im Fehlerfall, z.B. bei sehr hohen Pedalkräften von z.B. 2.500N wo in dem Arbeitsraum 4a noch ausreichend Volumen für die Rückfallebene vorhanden sein sollte, oder wenn die Druckversorgung DV ausfällt, wo durch die Auslegung des Ablassventils V_HZ dieses nicht mehr schließen kann, geschlossen. Die Regelung des Drucks P_ist kann durch Berücksichtigung der Differenzgeschwindigkeit zwischen P_ist und P_soll im Sinne einer PD-Regelung verbessert werden. Für eine genaue Druckeinstellung kann auch noch das Zeitintegral des Druckunterschieds zwischen P_ist und P_soll im Sinne einer PID-Regelung verwendet werden.
Löst dagegen der Fahrer das Bremspedal, dann wird im Normalfall, d.h. ohne eine regeneratorische Zusatzbremsung, bei geschlossenem Trennventil FV und geschlossenem Ablassventil V_Hz, über die Druckversorgung DV bei geöffnetem Verbindungsventil PD1 ein Druck im Bremskreis BK, der mit dem Druckgeber DG2 gemessen wird, eingestellt, der entsprechend einer Verstärkerkennlinie, der im Steuergerät abgelegt ist, aus dem Pedalweg, der mit Pedalwegsensor Sp2 gemessen wird, abgeleitet wird. Der Druck im Bremskreis BK ist dabei größer als der Druck im Arbeitsraum 4a, der mit dem Druckgeber DG1 gemessen oder aus dem KWS-Signal abgeleitet wird. Befindet sich die Nachfüllbohrung 5 nicht zwischen den Dichtungen D1 und D2, dann stellt sich ein Druck in dem Arbeitsraum 4a ein, der von der Pedalkraft, bzw. der Kraft zwischen Pedalkolben 2a und Kolben 3, abhängt. Ist der Druck in dem Arbeitsraum 4a, der mit dem Druckgeber DG1 gemessen wird, dabei kleiner als entsprechend der gewünschten Pedalcharakteristik, dann wird das Trennventil FV geöffnet, vorzugsweise mittels einer PWM-Ansteuerung des Trennventils FV, bis der Druck in dem Arbeitsraum bzw. der Hauptzylinderkammer 4a, der mit dem Druckgeber DG1 gemessen wird, auf den Druck entsprechend der gewünschten Pedalcharakteristik erhöht ist, und bei Erreichen dieses Drucks geschlossen wird. Ist der Druck in der Hauptzylinderkammer 4a, der mit dem Druckgeber DG1 gemessen wird, danach größer als entsprechend der gewünschten Pedalcharakteristik, dann wird das Ablassventil V_HZ geöffnet, vorzugsweise mittels einer PWM-Ansteuerung des Ablassventils V_HZ, bis der Druck in der Hauptzylinderkammer 4a, der mit dem Druckgeber DG1 gemessen wird, auf den Druck entsprechend der gewünschten Pedalcharakteristik reduziert ist. Bei Erreichen dieses Drucks wird das Ablassventil V_HZ geschlossen. Befindet sich die Nachfüllbohrung 5 zwischen den Dichtungen D1 und D2, dann wird das Verbindungsventil VHZ geöffnet und es stellt sich der gewünschte Druck in der Hauptzylinderkammer 4a von 0bar ein. Auch bei „Pedal lösen“ kann die Regelung des Drucks P_ist durch Berücksichtigung der Differenzgeschwindigkeit zwischen P_ist und P_soll im Sinne einer PD-Regelung verbessert werden. Für eine genaue Druckeinstellung kann auch noch das Zeitintegral des Druckunterschieds zwischen P_ist und P_soll im Sinne einer PID-Regelung verwendet werden.
Kleine Volumenverluste aus der Hauptzylinderkammer 4a durch die Bohrung B2 im Hauptzylinder 4 über die hydraulische Leitungen HL2, über die Drossel Dr1 und über die hydraulische Leitung HL1 zum Vorratsbehälter VB, wenn die Nachfüllbohrung 5 im Kolben 3 sich zwischen den Dichtungen D2 und D2r befindet, werden durch diese beschriebene Regelung der Pedalcharakteristik bei „Bremse betätigen“ und „Bremse lösen“, automatisch ausgeglichen.
Bei einer vom Fahrer ausgelösten Bremsung kann im Rekuperationsfall, d.h. mit einer regeneratorischen Zusatzbremsung, der erforderliche Druck in einem oder mehreren Radzylinder RZ geringer sein als der erforderliche Druck in der Hauptzylinderkammer 4a. Es ist durchaus möglich, dass der erforderliche Druck in einem oder mehreren Radzylindern RZ 0bar ist. Für die Regelung der Pedalcharakteristik über die PWM-Steuerung des Trennventils FV ist es aber notwendig, dass der Druck im Bremskreis BK größer ist als der erforderliche Druck in der Hauptzylinderkammer 4a. Aus diesem Grund wird bei der Rekuperation dafür gesorgt, dass der Druck im Bremskreis BK mindestens um einen bestimmten Betrag ΔP, z.B. ΔP=30bar, größer ist als der erforderliche Druck in der Hauptzylinderkammer 4a. D.h. der Druck im Bremskreis BK wird nach unten begrenzt. Der Druck in den Radzylindern RZ wird, wie üblich bei ABS, individual gesteuert durch PWM Ansteuerung der Analogventile SV (EV) und Schaltung der Ventile AV.
In einem besonderen Fall bei einer Rekuperationsbremsung, der aber relativ häufig vorkommt, vor allem bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten, z.B. 40km/h, können alle einzustellenden Bremsdrücke in den Radzylindern kleiner sein als der einzustellende Druck in dem Arbeitsraum bzw. der Hauptzylinderkammer 4a. In diesem Fall kann das Trennventil FV offenbleiben, das Ablassventil V_Hz kann geschlossen bleiben, und der Bremsdruck im Bremskreis BK, der mit dem Druckgeber DG2 gemessen wird, mit der Druckversorgung DV über das offene Verbindungsventil PD1 auf den gewünschten Druck in der Hauptzylinderkammer 4a eingestellt werden. Eine PWM-Steuerung der Ventile FV und V_HZ ist dann nicht notwendig. Der Druck in den Radbremszylindern RBZ wird, wie üblich bei ABS, individual gesteuert durch PWM Ansteuerung der Analogventile SV (EV) und Schaltung der Ventile AV.
Die Pedalcharakteristik kann an besondere Situationen angepasst werden. Z.B. wenn der Fahrer das Bremspedal mit hoher Geschwindigkeit betätigt, dann kann eine straffere Pedalcharakteristik gewählt werden, wie in 2a durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Die Pedalkräfte werden dann bei kleineren Pedalkolbenwegen erreicht. Mit dieser Anpassung der Pedalcharakteristik wird auch die Verstärkerkennlinie angepasst, so dass die Verstärkerkennlinie nun auch, im gleichen Maße wie die Pedalcharakteristik, straffer verläuft, wie in 3b durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Die Bremsdrücke im Bremskreis BK werden dann bei kleineren Pedalkolbenwegen erreicht. Dies kann zu verkürzten Bremswegen führen. Ebenso können die Pedalcharakteristik und die Verstärkerkennlinie an den Fahrzeugzustand, z.B. Fahrzeugbeladung, abgefahrene Bremsbeläge, verglaste Bremsbeläge, angepasst werden, so dass die hohen erforderlichen Bremsdrücken bei kürzeren Pedalwegen erreicht werden. Weiter können die Pedalcharakteristik und die Verstärkerkennlinie an die Fahrsituation, z.B. hohe Fahrzeuggeschwindigkeit, plötzlich auftauchende Hindernisse die von der Umfeldsensorik wahrgenommen werden, angepasst werden, so dass der Fahrer bei kleineren Pedalwegen schneller die erforderlichen Pedalkräften und Bremsdrücken in den Radzylindern erreicht.
3 zeigt einen Bremsvorgang im Normalfall, für einen niedrigen und einen hohen Bremsdruck. Zum Zeitpunkt t=0 leitet der Fahrer durch Betätigung des Bremspedals 1 eine Bremsung ein. Entsprechend des Pedalwegverlaufs stellt sich durch die Regelung der Pedalcharakteristik ein Druckverlauf P_1,HZ=f(t) für den hohen Bremsdruck und P_2,HZ=f(t) für den niedrigen Bremsdruck in dem Arbeitsraum bzw. der Hauptzylinderkammer 4a ein. Dabei stellt sich ein Pedalkraftverlauf F_P1 für den hohen Bremsdruck und F_P2 für den niedrigen Bremsdruck ein. In dieser Pedalkraft ist auch der Anteil der Pedalrückstellfeder RF in dem Hauptzylinder 4, der auf den Kolben 3, und über die KWS-Feder FKWS, über den Pedalkolben 2a, über den Pedalstößel 2 auf das Bremspedal wirkt, enthalten. In der 2 ist auch der maximale Pedalkraftverlauf F_Pmax und der maximal erreichbare Druck P_max=f(DV) der Druckversorgung DV eingezeichnet. Dabei ist der Druckverlauf P_1,BK im Bremskreis BK bei dem hohen Bremsdruck der gleiche wie der Druckverlauf P_1,DV der Druckversorgung DV. Dasselbe gilt für den Druckverlauf P_2,BK im Bremskreis BK bei dem niedrigen Bremsdruck und der Druckverlauf P_2,DV der Druckversorgung DV. Der Verstärkungsfaktor der Bremse ist V_BKV=P_1BKP_1HZ. Zum Zeitpunkt t1 löst der Fahrer das Bremspedal und die Bremsdrücke P_1,HZ, P_2,HZ, P_1,DV, P_2,DV, P_1,BK, P_2,BK und die Pedalkräfte F_P1 und F_P2 nehmen wieder ab
3a zeigt über den Pedalkolbenweg h die Pedalkraft F und der Bremsdruck P der Druckversorgung DV für den Normalfall der Bremsung (d.h. verstärkt durch die Druckversorgung DV). Die Verstärkung ist hier beispielhaft so ausgelegt, dass bei einer Pedalkraft von 150N der Bremsdruck der Druckversorgung DV P_DV=100bar beträgt. Weiter zeigt die 2a die Pedalkraft F_P und den Bremsdruck P in der Hauptzylinderkammer 4a bei ausgefallener Druckversorgung DV. Die Konstruktion des Hauptzylinders 4 ist hier beispielhaft so ausgelegt, dass bei ausgefallener Druckversorgung DV, voll ausgesteuerter Pedalkolbenweg h, z.B. h=36mm, und bei Pedalkraft F_P=500N der Bremsdruck P_Hz in der Hauptzylinderkammer 4a und in den Radzylindern RZ (PRZ) 50bar beträgt.
4 zeigt das für die in den vorbeschriebenen Ausführungsformen benötigte spezielle Schaltventil SV2k, welches vorteilhaft als Trennventil FV eingesetzt werden kann, wenn der Einsatz und Durchströmung des Ventils ein Schutz gegen Zuziehen erfordert, welches in beiden Durchflussrichtungen sicher funktioniert, d.h. auch bei z.B. grossen Durchflussmengen, wie z.B. 100cm³/s - 120cm³/s, und großen Druckdifferenzen über das Schaltventil, wie z.B. 160bar - 220bar. Insbesondere für die vorbeschriebenen Bereich ist bei diesem Ventil SV2k sichergestellt, dass es nicht selbsttätig ungewollt schließen kann. Das erfindungsgemäße Schaltventil SV2k hat den typischen Aufbau eines Magnetventils mit Elektromagnetischem Kreis EM1 mit Anker 6, Ventilstellglied bzw. Ventilstössel 7 und Ventilsitz 8 sowie der Rückstellfeder 13 (nicht gezeichnet). Auf die Rückstellfeder 13 kann verzichtet werden, wenn die Kraftzusatzeinrichtung, welche in 2 durch den permanentmagnetischen Kreis EM2 gebildet ist, entsprechend ausgebildet ist. Das Schaltventil SV2k ist auf der linken Seite konventionell mit einer einzelnen Spule und auf der rechten Seite mit einer redundanten Spule dargestellt. Der Hintergrund ist die Analyse der Ventilfunktion «Ventilschließen». Hierbei ist im Wesentlichen nur die mechanische Störfunktion «Anker klemmt» zu betrachten, wobei das Schaltventil SV2k durch Filter F am Ein- und Ausgang gegen Schmutzpartikel geschützt ist. Dagegen können viele Einflussfaktoren, wie elektrischer Drahtbruch, Störungen bei den elektrischen Anschlüssen EA (mehr als 4 Anschlüsse) und beim ASIC, auftreten. Da das Schaltventil SV2k z.B. bei Doppelfehler in der Verbindung von Hauptzylinder HZ zum Bremskreis BK relevant ist, bringt eine redundante Ausführung einen enormen Sicherheitsgewinn, was für Level 3 automatisiertes Fahren, von großer Bedeutung ist. Hiermit ist das Schaltventil SV2k für verschiedene Anwendungen einzelfehlersicher. Um Einbauraum einzusparen, haben die zwei Spulen nur 50% Durchflussung (i x n), damit können nur beide Spulen gemeinsam die maximale Druckbelastung von >200bar schalten. D.h. im Normalfall bei dem die Blockiergrenze bei 100bar liegt, erscheint im seltenen Fehlerfall eine einzelne Spule ausreichend. Der Ventilantrieb EM1 erzeugt über den Ankerhub h eine starke progressive Kraft FM1 und die Rückstellfeder 13 zur Rückstellung des Ankers eine über den Hub h progressive Rückstellkraft FRF. Der Anker 6 ist im linken Bildteil mit einem zweiten krafterzeugenden Element gekoppelt, welches die erfindungsgemäße Kraftzusatzeinrichtung bildet. Dieses kann aus einem zweiten elektromagnetischem Kreis EM2 mit Anker 6a bestehen, dessen schaltbare Kraft FM2 der Kraft FM1 des ersten magnetischen Kreises EM1 entgegenwirkt. Als kostengünstigere Variante kann auch ein permanentmagnetischer Kreis als passive Kraftzusatzeinrichtung eingesetzt werden, bestehend aus kleinem Permanentmagneten 9 mit Polplatte 10. Die Kraftwirkung von FM2 wirkt FM1 entgegen und wirkt mit relativ starker Kraft bei offenem Ventil mit starkem gewünschtem Abfall der Kraft über dem Hub h. Die Kraft FM2 ist bei Hubende immer noch groß genug, um die übliche Ankerrückstellung zu übernehmen, und kann somit die übliche Rückstellfeder 13 ersetzen. Am Ventilsitz wirkt in geschlossener Ventilstellung die Druckdifferenz P2-P1 mit der Kraft FP, zu welcher in Richtung Ventilöffnung gerichtet ist, wenn der Druck P2 größer als der Druck P1 ist. Am Ventilsitz wirkt in offener Ventilstellung durch den Volumenstrom Q durch das Ventil die beschriebene hydraulische Kraft FH, welche das Ventil ohne Gegenmaßnahmen zureißen kann, sowohl beim Druckaufbau Pauf und auch beim Druckabbau Pab je nachdem wie das Ventil SV2k an die Druckversorgung DV und die Radbremszylinder RZ angeschlossen ist, und je nachdem in welcher Richtung die Volumenströmug läuft.
Die hydraulische Kraft auf den Ventilanker FH welche bei Durchströmung des Ventils mit Volumenstrom Q wirkt, wirkt jeweils in der Offenstellung des Ventils. Deshalb soll vor allem in dieser Stellung die Kraft der Kraftzusatzeinrichtung FM2 wirken und deshalb kann sie, wegen der abfallenden Kraft von FM2 über der Ankerbewegung in Richtung Ventil schließen, damit in der Offenstellung höher dimensioniert werden als bei Verwendung einer Feder mit ansteigender Kraft FRF bei der Ankerbewegung in Richtung Ventil schließen.
Der Ventilstössel 7 kann auch eine spezielle Form aufweisen, welche die Gegenkraft durch hydraulische Strömungskräfte liefert und die Zuziehkraft reduzieren kann.
5 zeigt die konstruktive Ausführung des erfindungsgemäßen Schaltventils SV2k auf der Basis eines Serieneinlassventils. Die im Serienteil entsprechend vorhandenen Teile sind alle mit S bezeichnet. Das beim Serienventil integrierte Rückschlagventil entfällt. Nur vier Teile werden zusätzlich für die Kraftzusatzeinrichtung benötigt. Dies sind

1. Der Permanentmagnet 9
2. die Polplatte 10
3. der elektromagnetische Rückschluss 11 und
4. ein Kunststoffkörper 12, welcher die Teile miteinander inkl. Anker verbindet.

Bezugszeichenliste

1: Pedalstößel
2: Kolbenplatte
3: a/b Pedalwegsensoren
4: Stößel
5: SK- Kolben
6: Kolbenrückstellfeder
7: THZ- Gehäuse
8a: Motorsensor
8b: Motorstromsensor
8c: Temperatursensor
9: Motor
10: Spindel
11: Gehäuse
12: SK- Anschlag
13: Kugel von Rückschlagventil
14: Rückstellfeder
15: Druckgeber
16: Stellzylinder
16a: Stellzylinder
17: Stelleingriff
18: Plungerkolben
19: Stator mit 2 x 3-phasiger Wicklung
20: Leckkanal
A,B,C: Druckräume
AV: 1/3 Auslassventile
AF: autonomes Fahren
B: Batterie
BK: I-II Bremskreise
D1-D8: Dichtungen
DHK: Doppelhubkolben
DR1: Drossel 1
DR2: Drossel 2
DV: Druckversorgung
ECU: Elektronische Steuerungseinheit
ESV: Einspeiseventil
HCU: Hydraulikeinheit
HiKo: Hilfskolben
HL 1/2: Hydraulikleitung Bremskreis 1 und 2
HL 11/12: Hydraulikleitung der Druckversorgung
Pauf: Druckaufbau
Pab: Druckabbau
PD3: Auslassventil
RB 1-4: Radbremse
RF: Rückstellfeder
ShV: Bypassventil
Sik: Sicherheitskritisch
SK: Kolbenbewegung
SV 1-4: Schaltventil
SV: Saugventil
TV 1/2: Trennventil
V: Spannung
VB: Vorratsbehälter
VD: durchflussabhängiges Schaltventil
WA: Wegsimulatorabschaltventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019203308 [0002, 0004]
DE 102019210797 [0002]
DE 102020209563 [0003, 0004]
DE 102019210757 [0004]
DE 102020211275 [0005]
DE 102017211872 [0006]
DE 19701070 [0007, 0011]
WO 2017162593 [0013]
WO 2019086502 [0015]
DE 102010050132 [0016]

Claims

Bremssystem mit mindestens einem Radbremszylinder (RBZ), einer Druckversorgungseinrichtung (DV) zur Erzeugung einer Druckänderung in dem mindestens einen Radbremszylinder (RBZ), einem Hauptbremszylinder (HZ) und einem, insbesondere unter Atmosphärendruck stehendem, Vorratsbehälter (VB), wobei der Hauptbremszylinder (HZ) mindestens einen Arbeitsraum (4a) aufweist, der von einem mittels eines Bremspedals (1) verstellbaren Kolben (3) begrenzt ist und welcher über eine hydraulische Leitung (HL3), welche mittels eines gesteuerten Trennventils (FV) absperrbar ist, mit dem mindestens einen Radbremszylinder (RBZ) oder einem Bremskreis (BK) hydraulisch verbunden ist, wobei sich der Kolben (3) bei nicht betätigtem Pedal (1) in seiner Ausgangsstellung befindet, und dass in einem Fehlerfall, insbesondere in der Rückfallebene, mittels des Hauptbremszylinders (HZ) über das geöffnete Trennventil (FV) und die hydraulische Leitung (HL3) in dem mindestens einen Radbremszylinder (RBZ) ein Bremsdruck (p) aufbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer Pedalrückwirkungskraft (F_PR) auf das Bremspedal (1) und/oder zur Zurückstellung des Kolbens (3) in Richtung seiner Ausgangsstellung über das geöffnete Trennventil (FV) Hydraulikmedium in den Arbeitsraum (4a) des Hauptbremszylinders (HZ) gelangt.
Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum über eine weitere hydraulische Leitung (HL5) mit dem Vorratsbehälter (VB) in Verbindung ist, wobei mindestens ein Ablassventil (V_HZ) zur wahlweisen Absperrung bzw. Öffnung der hydraulischen Verbindung zwischen Arbeitsraum (4a) und Vorratsbehälter (VB) bzw. der hydraulischen Leitung (HL5) vorgesehen ist.
Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck (p_ist) im Arbeitsraum (4a), die Druckänderungsgeschwindigkeit (dp_ist/dt) im Arbeitsraum (4a), das Ist-Volumen (V_ist) des Arbeitsraumes (4a) und/oder die Volumenänderungsgeschwindigkeit (DV_ist/dt) im Arbeitsraum (4a) mittels des Trennventils (FV) sowie des Ablassventils (V_HZ) einstellbar bzw. einregelbar ist, wobei aus dem Arbeitsraum (4a) gefördertes Hydraulikmedium wahlweise, insbesondere in Abhängigkeit vom Druck (p_istBK) im Bremskreis und dem Druck (p_ist) im Arbeitsrau, entweder über das Ablassventil (V_HZ) in den Vorratsbehälter (VB) oder über das Trennventil (FV) in den Bremskreis (BK) gelangt, und dass Hydraulikmedium bei sich vergrößerndem Arbeitsraum (4a), insbesondere aus dem Bremskreis (BK), über das Trennventil (FV) in den Arbeitsraum (4a) gelangt.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (DG1) den Ist-Druck (p_ist) im Arbeitsraum (4a) oder in einer mit dem Arbeitsraum (4a) hydraulisch verbundenen Hydraulikleitung (HL3, HL5) ermittelt.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positions- und/oder Wegsensor (Sp1) die Stellung (1_pos) und/oder den Verstellweg (1s) des Bremspedals (1) ermittelt und/oder ein Kraft-Weg-Sensor (KWS) die Position des Pedals bzw. Kolbens (3) und die auf das Pedal wirkende Kraft misst.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des ermittelten Ist-Drucks (p_ist) im Arbeitsraum (4a) und der Ist-Position (S_ist) und/oder Positionsänderungsgeschwindigkeit (ds_ist/dt) des Bremspedals (1) ein Signal, insbesondere ein PWM-Signal, für das jeweilige Ventil (FV, V_HZ) zur Einregelung eines Soll-Drucks (p_soll) im Arbeitsraum (4a) von einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) generiert wird.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Fahrzeugzustandes bzw. der Fahrsituation ein Soll-Druck (p_soll) und/oder ein Soll-Druckverlauf (dp_soll/dt) im Arbeitsraum (4a) mittels mindestens eines, insbesondere pulsweitengesteuerten, Ventils (FV, V_HZ) eingeregelt wird, um die Pedalcharakteristik dem Fahrzeugzustand bzw. der Fahrsituation anzupassen.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennventil (FV) und/oder das Ablassventil (HVZ) 2/2-Wegeventile sind, insbesondere mittels Pulsweitenmodulation angesteuert sind.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablassventil (V_HZ) mit einer Feder vorgespannt ist, derart, dass die Pedalkraft bei einer Notbremsung den behördlichen Anforderungen von z.B. 500N entspricht.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckversorgungseinrichtung (DV) ein elektromotorisch angetriebene Kolben-Zylinder-Einheit ist, die mindestens einen hydraulischen Arbeitsraum aufweist, welcher über eine hydraulische Verbindungsleitung (HL4) mit mindestens einem Bremskreis (BK) in Verbindung ist, wobei ein gesteuertes Ventil (PD1), insbesondere in Form eines stromlos geschlossenen 2/2-Wege-Ventils, zum Absperren und Öffnen der hydraulischen Leitung (HL4) vorgesehen ist, wobei die Druckversorgungseinrichtung (DV) zumindest den Druckaufbau (p_auf), optional auch den Druckabbau (p_ab) in dem mindestens einen Radbremszylinder (RBZ) mittels Verstellen des Kolbens ihrer Kolben-Zylinder-Einheit bewirkt.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabbau (p_ab) in zumindest einem Radbremszylinder (RBZ) entweder über ein dem Radbremszylinder (RBZ) oder dem Bremskreis (BK) zugeordnetes Auslassventil (AV) und/oder die Druckversorgungseinrichtung (DV) erfolgt.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ablassventil (V_HZ) zur Redundanz ein weiteres Ablassventil (V_R) in Reihe angeordnet ist, derart, dass bei Ausfall des Ablassventils (V_HZ) die hydraulische Leitung (HL5) noch mittels des weiteren Ablassventils (V_R) absperrbar ist.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den Arbeitsraum (4a) begrenzende Zylinder (4) zwei in axialer Richtung benachbart zueinander angeordnete Nachfüllkanäle bzw. Schnüffellöcher (B1, B2) aufweist, wobei der erste Nachfüllkanal (B1) über eine erste hydraulische Leitung (HL1) und der zweite Nachfüllkanal (B2) über eine zweite hydraulische Leitung (HL2) mit dem Vorratsbehälter (VB) in Verbindung sind, wobei in der zweiten hydraulischen Leitung (HL2) eine Drossel (DR1) deren Durchflussquerschnitt verringert, und dass der zweite Nachfüllkanal (B2) weiter in axialer Richtung von der Ausgangsstellung des Kolbens (3) im Zylinder (4) entfernt angeordnet, und dass zwischen den Nachfüllkanälen (B1, B2) eine Dichtung (D2) in der Zylinderinnenwandung angeordnet ist, die abdichtend an der Außenwandung des Kolbens (3) anliegt, sobald dieser die Dichtung passiert, und dass eine erste Dichtung (D1) auf der Seite, welche axial vom zweiten Nachfüllkanal (B2) abgewandt ist, eine weitere erste umlaufende Dichtung (D1) in der Zylinderinnenwandung angeordnet ist.
Bremssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte umlaufende Dichtung (D2r) auf der Seite vom zweiten Nachfüllkanal (B2) in der Zylinderinnenwandung angeordnet ist, welche axial vom ersten Nachfüllkanal (B1) abgewandt ist.
Bremssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Dichtung (D2) und der Außenwandung des Kolbens (3) eine Spielpassung, insbesondere der Qualität H7, besteht und zwischen der dritten umlaufenden Dichtung (D2r) und der Außenwandung des Kolbens (3) eine Spielpassung, insbesondere der Qualität q6, besteht.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Undichtigkeit des Trennventils (FV) und/oder des Ablassventils (V_HZ), insbesondere durch Verschmutzung des Ventilsitzes durch Partikel, eine Kompensation über die PWM-Ansteuerung des Trennventils (FV) erfolgt.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennventil (FV) und/oder das Ablassventils (V_HZ) Magnetventile sind, welche eine erste Antriebsspule und eine erste Ansteuerung sowie hierzu eine zweite redundante Antriebsspule und/oder zweite elektronische Ansteuerung aufweisen.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungseinheit (ECU) in zeitlichen Abständen eine Diagnose der Ventilfunktion des Trennventils (FV) und/oder des Ablassventils (V_HZ) durchführt, insbesondere in dem der zeitliche Druckverlauf bei geschlossenem Ventil (FV, V_HZ) überwacht bzw. ermittelt wird und/oder dass die elektronische Steuerungseinheit (ECU) in zeitlichen Abständen eine Diagnose der Dichtheit des Arbeitsraumes (4a) durchführt, insbesondere in dem der zeitliche Druckverlauf bei geschlossenem Ventil (FV, V_HZ) überwacht bzw. ermittelt wird.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher redundanter Pedalwegsensor vorgesehen ist.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckbegrenzung des maximalen Druckes im Arbeitsraum (4a) mittels Druckmessung des Druckes im Arbeitsraum (4a) oder des Kraft-Weg-Sensors (KWS) oder in einer der angeschlossenen hydraulischen Leitungen (HL5) durch einen Drucksensor (DG1) ermittelt wird und mittels des Ablassventils (V_HZ) Hydraulikmedium zur Druckminderung in den Vorratsbehälter (VB) abgeleitet wird.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalgeschwindigkeit durch Ansteuerung eines Ventils (FV, VHZ) begrenzt wird.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Druckaufbau (p_auf) in den mindestens einen Radbremszylinder (RBZ) mittels der Druckversorgungseinrichtung (DV) erfolgt, und dass sich das Volumen des Arbeitsraums (4a) bei Betätigen bzw. Treten des Bremspedals (1) verkleinert.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verstellen des Kolbens (3) mittels des Bremspedals in Richtung Verkleinerung des Arbeitsraumes (4a) das Hydraulikmedium aus dem Arbeitsraum (4a) über das Ablassventil (VHZ) in den Vorratsbehälter (VB) gelangt, und dass das Trennventil (FV) währenddessen geschlossen ist, wobei gleichzeitig die Druckversorgungseinrichtung (DV) den Druck im Bremskreis (BK) bzw. der bzw. den Radbremszylindern (RBZ), insbesondere in Funktion des vom Drucksensor (DG1)ermittelten Drucks (Pist), des Kraftsensors (KWS) und/oder des Pedalweg, einregelt bzw. einstellt.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verstellen des Kolbens (3) in Richtung seiner Ausgangsposition bzw. zur Generierung einer Kraft auf den Kolben (3) in Richtung seiner Ausgangsposition das Trennventil (FV) geöffnet wird, insbesondere mittels einer Pulsweitenmodulation angesteuert wird, um den Druck im Bremskreis (BK) insbesondere moduliert in den Arbeitsraum (4a) zu übertragen bzw. weiterzuleiten.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verstellen des Kolbens (3) in Richtung seiner Ausgangsposition bzw. zur Generierung einer Kraft auf den Kolben (3) in Richtung seiner Ausgangsposition das Trennventil (FV) geöffnet wird und der Druck im Arbeitsraum (4a) mittels der Druckversorgungseinrichtung (DV), insbesondere als Funktion des Kraftsensors (KWS) und/oder Pedalwegs, eingestellt bzw. eingeregelt wird.
Bremssystem mit mindestens einem Radbremszylinder (RBZ), einer Druckversorgungseinrichtung (DV) zur Erzeugung einer Druckänderung in dem mindestens einen Radbremszylinder (RBZ), einem Hauptbremszylinder (HZ) und einem, insbesondere unter Atmosphärendruck stehendem, Vorratsbehälter (VB), wobei der Hauptbremszylinder (HZ) mindestens einen Arbeitsraum (4a) aufweist, der von einem mittels eines Bremspedals (1) verstellbaren Kolben (3) begrenzt ist und welcher über eine hydraulische Leitung (HL3), welche mittels eines gesteuerten Trennventils (FV) absperrbar ist, mit dem mindestens einen Radbremszylinder (RBZ) oder einem Bremskreis (BK) hydraulisch verbunden ist, wobei sich der Kolben (3) bei nicht betätigtem Pedal (1) in seiner Ausgangsstellung befindet, und dass in einem Fehlerfall, insbesondere in der Rückfallebene, mittels des Hauptbremszylinders (HZ) über das geöffnete Trennventil (FV) und die hydraulische Leitung (HL3) in dem mindestens einen Radbremszylinder (RBZ) ein Bremsdruck (p) aufbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (FV) derart ausgebildet ist, dass bei einem Ausfall der Stromversorgung der Druck im Bremskreis (BK) ausreicht, insbesondere auch wenn der Druck im Bremskreis größer ist als der Druck im Arbeitsraum (4a), um das Trennventil (FV) zu öffnen und/oder das Trennventil (FV) auch bei hohen Hydraulikmedium-Flüssen (Q[m³/s]) vom Arbeitsraum (4a) in Richtung Bremskreis (BK) nicht zureißt.
Bremssystem nach Anspruch 26, wobei das Ventil (FV) ein Magnetventil mit einem elektromagnetischen Antrieb ist, über den ein Ventilstellglied bzw. Ventilstößel zwischen einer geöffneten Ventilstellung und einer geschlossenen Ventilstellung verstellbar ist, wobei das Ventil (FV) eine Kraftzusatzeinrichtung aufweist, die mittels eines eigenen Magnetfeldes eine Kraft auf das Ventilstellglied bzw. den Ventilstößel ausübt.
Bremssystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (FV) eine Rückstellfeder aufweist, die eine Kraft auf das Ventilstellglied bzw. den Ventilstößel ausübt, welche das Zureißen des Ventils verhindert.