DE102022204955A1

DE102022204955A1 - Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit einem Aktuator

Info

Publication number: DE102022204955A1
Application number: DE102022204955.1A
Authority: DE
Inventors: Sirko Seifert; Jens Trostorf
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2022-05-18
Filing date: 2022-05-18
Publication date: 2023-11-23
Also published as: WO2023222163A1

Abstract

Bremssystem (100) für Kraftfahrzeuge mit Radbremsen (50, 54, 108, 112), mit einem Reservoir (10) für Bremsflüssigkeit und einer Druckbereitstellungseinrichtung (6) und einem Druckmodulator (30), wobei das Bremssystem (100) ein primäres Bremssystem (2) mit der hydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung (6) und dem Druckmodulator (30) umfasst, an welchem zwei hydraulische Radbremsen (50, 54) hydraulisch angeschlossen sind, wobei das Bremssystem (100) ein trockenes sekundäres Bremssystem (94) mit zwei weiteren Radbremsen (108, 112) umfasst,wobei eine Bremswunschvorrichtung (84) und eine damit verbundene Steuer- und Regeleinheit (90) vorgesehen sind, wobei die Steuer- und Regeleinheit (90) konfiguriert ist, die Druckbereitstellungseinrichtung (6) aufgrund eines übermittelten Bremswunsches anzusteuern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit Radbremsen, mit einem Reservoir für Bremsflüssigkeit und einer Druckbereitstellungseinrichtung und einem Druckmodulator. Bekannte Bremssysteme wirken hydraulisch auf zwei Kreise, diagonal oder in schwarz-weiß Aufteilung. Bei einem Brake-by-Wire-System übernimmt ein Aktuator diese Druckstellung. Der Fahrer tritt in einen Simulator ein, eine Bremsdruckanforderung wird generiert und vom Aktuator umgesetzt. Der Bremsdruck an Vorder- und Hinterachse ist identisch.
Nachteilig bei oben beschriebenen Bremssystemen ist, dass die Verfügbarkeit des Bremssystems u.a. an der intakten Bremsleitung hängt. Für die Erkennung von Fehlern am Bremssystem sind aufwändige Funktionen notwendig, welche Luft und Leckagen erkennen und den defekten Kreis isolieren. Eine erfolgreiche Fehlererkennung hat eine fehlerbedingte verminderte Bremsleistung zur Folge. Eine Redundanz ist hierbei nicht vorhanden, um den defekten Kreis zu kompensieren.
Hydraulische Systeme haben weiterhin den Nachteil, dass die Installation von Leitungen und das Befüllen bei der Produktion aufwändiger sind. Es werden Lösungen angestrebt, die das Vermeiden von Flüssigkeiten ermöglichen und Prozesse bzw. Arbeitsschritte reduzieren. Sowohl das Bremsen entlang der idealen Bremskraftverteilung als auch ein achsweises Blending für rekuperatives Bremsen ist mit aktuellen Systemen nicht ohne Effizienzverluste oder Komforteinbußen realisierbar.
Aus der DE 10 2012 217 825 A1 ist eine kombinierte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse bekannt, die als eine „Brake-by-wire“-Bremsanlage mit einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung ausgeführt, welche durch jeweils einen elektromechanischen Aktuator betätigbare Radbremsen aufweist.
Die DE 10 2017 211 953 A1 beschreibt ein Bremssystem, welches eine Simulationseinheit mit einem mit Hilfe eines Bremspedals betätigbaren Simulator und ein Zusatzmodul umfasst, wobei das Zusatzmodul eine Hydraulikeinheit mit einer Druckbereitstellungsvorrichtung zum aktiven Druckaufbau in wenigstens zwei der Radbremsen umfasst.
Aus der DE 10 2017 211 955 A1 ist ein Bremssystem mit einem Zusatzmodul bekannt, welches eine Hydraulikeinheit mit einer Druckbereitstellungsvorrichtung zum aktiven Druckaufbau in wenigstens zwei Radbremsen umfasst. Zwischen dem Bremspedal und den Radbremsen besteht keine hydraulische und/oder mechanische Wirkverbindung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges und flexibel installierbares Bremssystem bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Bremssystem ein primäres Bremssystem mit der hydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung und dem Druckmodulator umfasst, an welchem zwei hydraulische Radbremsen hydraulisch angeschlossen sind, wobei das Bremssystem ein trockenes sekundäres Bremssystem mit zwei weiteren Radbremsen umfasst, und wobei eine Bremswunschvorrichtung und eine damit verbundene Steuer- und Regeleinheit vorgesehen sind, wobei die Steuer- und Regeleinheit konfiguriert ist, die Druckbereitstellungseinrichtung aufgrund eines übermittelten Bremswunsches anzusteuern.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass Bedarf an zuverlässigen und robusten Brake-by-Wire-Systemen besteht, welche sich flexibel in gegebene Fahrzeugumgebungen integrieren lassen.
Wie nunmehr erkannt wurde, können diese Anforderungen erfüllt werden, indem ein hydraulisches einkreisiges Bremssystem mit einem elektrischen einkreisigen Bremssystem kombiniert wird, so dass ein halbtrockenes Bremssystem bereitgestellt wird. Kern der Erfindung ist somit ein Betriebsbremssystem (halbtrockenes Bremssystem) für Kraftfahrzeuge mit hydraulisch betätigbaren Radbremsen an einer ersten Achse und elektromechanisch betätigbaren (d. h. trockenen) Radbremsen an der anderen Achse, wobei die Druckbereitstellungseinrichtung bzw. Betätigungseinrichtung an ein Bremspedal bzw. eine Bremswunschvorrichtung by-wire nachgekoppelt ist, so dass kein hydraulischer und/oder /mechanischer Durchgriff des Fahrers auf die Radbremsen gegeben ist.
Das Bremssystem weist aufgrund der by-wire-Anbindung kein Simulatorventil auf. Die Achsen können unabhängig voneinander gebremst werden. Es sind nicht zwei unabhängige Steuer- und Regeleinheiten notwendig, und eine eigene Energieversorgung ist nicht notwendig.
Das By-Wire-System wirkt hydraulisch nur auf der Vorderachse. Das Teilsystem umfasst bevorzugt eine separaten Bremsbestätigung (Pedaleinheit) und einen Hydraulikblock mit ECU und Aktuator. Der Aktuator ist mit der Pedaleinheit elektrisch verbunden. Das By-Wire-System dient als primäres Bremssystem und kann als Master / Host für die Ansteuerung eines sekundären Bremssystems verwendet werden. Das Gesamtsystem wird mit einer elektrischen Bremse für die Hinterachse kombiniert. Somit ist das Gesamtsystem zweikreisig und redundant ausgelegt.
Die Druckbereitstellungseinrichtung weist bevorzugt nur eine hydraulische Druckkammer auf, welche mit dem Druckmodulator hydraulisch verbunden bzw. verbindbar ist. Das Bremssystem umfasst somit einen hydraulischen Bremskreis bzw. ist hydraulisch einkreisig ausgeführt.
Vorteilhafterweise ist die Bremswunschvorrichtung als Fahrerbremswunscherfassungseinrichtung ausgebildet. Dadurch wird das Bremssystem als Brake-by-Wire-Bremssystem ertüchtigt. Der Fahrer hat weder hydraulischen noch mechanischen Durchgriff auf die Radbremsen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bremssystem eine Pedaleinheit, wobei insbesondere die Fahrerbremswunscherfassungseinrichtung in die Pedaleinheit integriert ist. Die Pedaleinheit generiert bevorzugt einen Fahrerwunsch und sendet diesen an das Bremssystem. Dazu weist die Pedaleinheit eine separate Logik auf. Diese Lösung generiert durch die Betätigung eine signalbasierte Information, welche von dem Bremssystem / Bremsensteuergerät ausgewertet wird und in einen Fahrerbremswunsch, respektiere Verzögerungsanforderung, übersetzt wird. Daraus erfolgt ein umzusetzendes Bremsmoment.
Die Pedaleinheit umfasst bevorzugt ein, insbesondere trockenes, Pedal sowie einen redundant ausgebildeten Pedalsensor.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform oder in Kombination ist die Bremswunschvorrichtung als autonomer Fahrer bzw. wenigstens eine autonome Fahrfunktion ausgebildet, welche einen Verzögerungswunsch generiert. Der Begriff „autonomer Fahrer“ umfasst hierbei bevorzugt Funktionen, welche autonom, ohne Fahrerbetätigung, einen Bremsanforderung generieren können. Damit sind Komfort- und Assistenzfunktionen zu verstehen, welche von Berganfahrhilfen, AutoHold-Funktion über Abstandsregelautomaten, Emergency-Brake bis hin zum Auto-Pilot reichen.
Die Steuer- und Regeleinheit steuert vorteilhafterweise sowohl das primäre Bremssystem als auch das sekundäre Bremssystem an.
Das primäre Bremssystem und das sekundäre Bremssystem können jeweils mit eigener Steuer- und Regeleinheit ECU ausgeführt sein, wobei das primäre Bremssystem die Führung bzw. den Lead hat. Ist das primäre Bremssystem der Host, kann das sekundäre Bremssystem als reine Hardwarelösung ausgestaltet sein. Somit übernimmt das primäre Bremssystem die Ansteuerung. Etwaige Funktions- und Softwareinhalte des sekundären Bremssystems sind dann in der Steuer- und Regeleinheit des primären Bremssystems beheimatet.
Das Aggregat kann im Motorraum untergebracht werden, so dass zur Vorderachse kürzere Leitungen verwendet werden können, wodurch Kosten eingespart werden, welche entstehen, wenn hydraulische Sättel an der Hinterachse verbaut werden. Zwecks Achslastverteilung muss die Vorderachse stärker ausgelegt sein. Die hydraulische Bremse ist in ihrem Ansprechverhalten nach heutigem Stand besser dosierbar.
Bevorzugt sind die zwei hydraulischen Radbremsen als Vorderradbremsen ausgebildet. Die Hinterradbremsen sind bevorzugt als elektromechanische Radbremsen (EMB) ausgebildet.
Der Druckmodulator weist bevorzugt je angeschlossener Radbremse ein Einlassventil und ein Auslassventil auf. Die Einlass- und Auslassventile sind besonders bevorzugt elektrisch betätigbar ausgeführt.
Zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung und dem Druckmodulator bzw. den Einlassventilen ist vorteilhafterweise ein Druckschaltventil geschaltet. Mit Hilfe dieses Druckschaltventils kann die Druckbereitstellungseinrichtung bzw. der Aktuator bedarfsweise von dem Druckmodulator getrennt bzw. mit ihm verbunden werden. Das Druckschaltventil ist besonders bevorzugt elektrisch betätigbar ausgeführt.
Bevorzugt umfasst das primäre Bremssystem neben dem Druckschaltventil und dem Einlass- und Auslassventil je angeschlossener Radbremse kein weiteres elektrisch betätigbares Ventil. Besonders bevorzugt umfasst das primäre Bremssystem als elektrisch betätigbare Ventile ausschließlich das Druckschaltventil, zwei Einlassventile und zwei Auslassventile. So ist ein besonders kostengünstiges Bremssystem gegeben.
Bevorzugt ist in dem primären Bremssystem keine hydraulische Verbindungsleitung vorgesehen, welche die, der Druckbereitstellungseinrichtung zugewandten Anschlüsse der Einlassventile mit dem Reservoir verbindet und welche im stromlosen Zustand des Bremssystems einen Druckausgleich der angeschlossenen Radbremsen über die Einlassventile mit dem Reservoir bereitstellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das jeweilige Einlassventil und das jeweilige Auslassventil als stromlos offenes Ventil ausgebildet, wobei das Druckschaltventil als stromlos geschlossenes Ventil ausgeführt ist. Ein Druckausgleich (z.B. der angeschlossenen Radbremsen) mit dem Reservoir (insbesondere im stromlosen Zustand des Bremssystems) kann in diesem Fall über die Auslassventile erfolgen. Befindet sich in dem Bremssystem in einer Radbremse ein Restdruck, kann dieser passiv durch die stromlos offenen Auslassventile Richtung Ausgleichsbehälter / Reservoir abgebaut werden. Das Fahrzeug kann somit nicht ungewollt durch diesen Teil des Bremssystems festgebremst werden. Es wird kein Linearaktuator mit Ausgleichsöffnungen bzw. Schnüffellöchern benötigt, um einen Druckausgleich mit dem Behälter zu realisieren.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform sind das jeweilige Einlassventil als stromlos offenes Ventil und das jeweilige Auslassventil als stromlos geschlossenes Ventil ausgebildet, wobei das Druckschaltventil als stromlos offenes Ventil ausgeführt ist, und wobei die Druckbereitstellungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass im Ruhezustand eine hydraulische Verbindung zum Reservoir gebildet ist. Die hydraulische Verbindung besteht hierbei zwischen der Druckkammer der Druckbereitstellungseinrichtung und dem Reservoir. In diesem Fall kann der Druckausgleich (z.B. der angeschlossenen Radbremsen) im stromlosen Fall (stromlosen Zustand des Bremssystems) direkt über den Aktuator erfolgen. Die Radventile können in Standardkonfiguration verwendet werden, so dass weniger Software-Anpassungen in den Funktionen durchgeführt werden müssen. Die Gesamtstromaufnahme wird verringert.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Bremssystems weisen wenigstens zwei Radbremsen eine integrierte Parkbremse (IPB) auf. Insbesondere weisen die hydraulischen Vorderradbremsen bevorzugt kombinierte Sättel auf, die neben der hydraulischen Betriebsbremse jeweils auch eine integrierte Parkbremse umfassen. In alternativen Ausgestaltungen weisen die trockenen Hinterradbremsen eine IBP auf, oder alle vier Radbremsen weisen eine IBP auf. Eines der beiden Teilsysteme der Bremsanlage (primäres oder sekundäres Bremssystem) muss die Absicherung des Stillstandes übernehmen bzw. gewährleisten, was vorteilhafterweise durch die elektromechanischen Bremsen (EMB) an der Hinterachse erfolgt. Sofern die EMB diese Funktonalität nicht ausführen können und / oder Redundanz gewünscht wird, ist ein IPB-Kombisattel an der Vorderachse eine vorteilhafte Lösung. Die IPB an der Vorderachse kann erstens die Stillstandsabsicherung des Fahrzeugs übernehmen und zweitens kann die IPB im Falle eines hydraulischen Fehlers bzw. Ausfalls partiell an der Achse mitbremsen (IPB dynamic Apply).
Bevorzugt ist die Steuer- und Regeleinheit derart konfiguriert, dass sie in einer Rückfallebene die jeweilige IBP ansteuert, um Bremsmoment aufzubauen. Insbesondere wird die IPB angesteuert, die am ausgefallenen Bremskreis tätig ist oder den Fahrer unterstützt, wenn dieser unverstärkt hydraulisch bremst.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass Überwachungen und Prüfroutinen vereinfacht werden können. Durch die Reduktion der Komplexität des Bremssystems wird eine Kostenreduktion ermöglicht. Das hydraulische Subsystem ist mit verschiedenen elektrischen Bremssystemen kombinierbar. Es ist kein Hauptzylinder notwendig, da die Bremsanforderung elektronisch von der Pedaleinheit übermittelt wird.
Der Aktuator kann gegenüber bekannten Bremssystemen kleiner ausgelegt werden, da er nur einen Bremskreis versorgt. Achsweises Blenden ist für rekuperationsfähige Fahrzeuge möglich. Bremsungen entlang der optimalen Bremskraftverteilung sind möglich. Es ergeben sich auch Vorteile bei Akustik und Bauraumausnutzung, da der Aktuator nicht an der Spritzwand angeordnet sein muss. Dadurch ergeben sich auch weniger Geräusche und ein vorteilhaftes NVH (Noise, Vibration, Harshness)-Verhalten. Ein weiterer Vorteil ist ein verbessertes Crash-Verhalten, da das Bremssystem nicht in den Fahrerfußraum eindringen kann. Die Spritzwand muss bei der Auslegung die Aufnahme des schweren Bremssystems nicht beachten.
Das beschriebene Bremssystem kann als sekundäres Bremssystem ein elektrisches Bremssystem an der Hinterachse mit elektrischen Sätteln, elektrischen Trommelbremsen, Radnabenmotoren, sowie Elektromotoren, welche auf der Hinterachse rekuperieren, umfassen.
Das Bremssystem liefert durch sein redundantes Design erhöhte Sicherheit, da Vorder- und Hinterachse bei Ausfall des jeweils anderen Teilsystems getrennt angesteuert werden können. Im Gegensatz zu One-Box-Designs ist das Bremssystem ein verteiltes Bremssystem. Mit definierten Schnittstellen kann ein Kreuztausch der Komponenten ermöglicht werden. Im Fahrbetrieb bietet das Bremsen entlang der optimalen Bremskraftverteilung Stabilitätsvorteile bis in den Grenzbereich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung

1 ein primäres Bremssystem in einer ersten bevorzugten Ausführungsform in einem passiven Zustand;
2 das primäre Bremssystem gemäß 1 in einem aktiven Zustand;
3 ein Bremssystem in einer bevorzugten Ausführungsform;
4 ein Bremssystem in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform; und
5 ein primäres Bremssystem in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein primäres Bremssystem 2 dargestellt, welches als ein einkreisiges Brake-by-wire-System ausgebildet ist. Es umfasst einen Hydraulikblock (nicht dargestellt) mit einer Druckbereitstellungseinrichtung 6, welche als Linearaktuator ausgebildet ist mit aufgesetztem Reservoir 10 für Bremsflüssigkeit bzw. Bremsmittel. Die Druckbereitstellungseinrichtung 6 weist einen Motor 14 auf, mit dessen Hilfe ein Druckkolben 18 in eine hydraulische Druckkammer 22 verschoben wird, sowie einen, insbesondere redundant ausgebildeten, Motorpositionssensor 26, der insbesondere als Drehwinkelsensor ausgebildet ist. Der Motor 14 ist als Elektromotor ausgebildet. Zur Übersetzung der rotatorischen Bewegung des Rotors des Motors 14 in eine translatorische Bewegung des Druckkolbens 18 ist ein Rotations-Translationsgetriebe vorgesehen, welches insbesondere als Kugelgewindetrieb (KGT) ausgebildet ist.
Der Hydraulikblock umfasst einen Druckmodulator 30 mit vier Radventilen 34, 38, 42, 44. Dabei sind ein Einlassventil 34 und ein Auslassventil 42 hydraulisch mit einer ersten Vorderradbremse 50 und ein Einlassventil 38 und ein Auslassventil 44 hydraulisch mit einer zweiten Vorderradbremse 54 verbunden. Zu dem jeweiligen Einlassventil 34, 38 ist jeweils ein Rückschlagventil parallelgeschaltet, welches den Fluss von Bremsmittel von der Druckkammer 22 in Richtung der Bremse 50, 54 verhindert. Zu dem jeweiligen Auslassventil 42, 44 ist jeweils ein Rückschlagventil parallelgeschaltet, welches den Fluss von Bremsmittel von der Bremse 50, 54 in Richtung der Druckkammer 22 verhindert. Die Auslassventile 42, 44 sind über Ausgleichsleitungen mit dem Reservoir 10 verbunden, Die Einlassventile 34, 38 und die Auslassventile 42, 44 sind vorliegend stromlos offen ausgeführt.
Zwischen der Druckkammer 22 und dem Druckmodulator 30 ist ein Druckschaltventil 58 angeordnet, welches vorliegend stromlos geschlossen ausgeführt ist und welches den Linearaktuator bedarfsweise vom System bzw. dem Druckmodulator 30 abtrennt. Der Betriebsdruck, d. h. der in der Druckkammer 22 vorherrschende Druck, wird mit Hilfe eines, insbesondere redundant ausgeführten, Drucksensors 60 gemessen. Die Druckkammer 22 ist durch eine Nachsaugleitung 64 hydraulisch mit dem Reservoir 10 verbunden, in die ein Rückschlagventil 68 geschaltet ist. Das Reservoir 10 umfasst zwei getrennte Kammern 70, 72, welche durch eine Zwischenwand 76 bis zu einer vorgegebenen Höhe der Zwischenwand voneinander getrennt sind. Die Druckkammer 22 ist hydraulisch mit beiden Kammern 70, 72 verbunden, so dass bei Leckage in einer der beiden Kammern 70, 72 immer noch Bremsflüssigkeit verfügbar ist. Zur Messung des Bremsflüssigkeitsstandes ist ein, insbesondere redundant ausgebildeter, Bremsflüssigkeitsstandsensor 80 vorgesehen.
Vorteilhafterweise umfasst das primäre Bremssystem 2 nur fünf elektrische betätigbare Ventile, nämlich das Druckschaltventil 58 und die vier Radventile 34, 38, 42, 44.
Das primäre Bremssystem 2 weist weiterhin eine Bremswunschvorrichtung 84 auf, welche vorliegend als Fahrerbremswunscherfassungsvorrichtung 88 ausgebildet ist und mit einem (nicht dargestellten und insbesondere trockenen) Bremspedal signaleingangsseitig verbunden ist. In alternativer Ausgestaltung kann die Bremswunschvorrichtung 84 eine Bremswunschgenerierungsvorrichtung eines autonom fahrenden Fahrzeuges sein. Diese übernimmt die Verzögerungsanforderung basierend auf der autonomen Fahrfunktion und sendet diese alternativ zum Bremspedal an das Bremsensteuergerät. Die Bremswunscherfassung muss nicht vom Fahrer über die Betätigungseinrichtung (Pedaleinheit) generiert werden. Alternativ kann die Bremswunschgenerierung auch durch eine Funktion erfolgen, welche nicht auf der Betätigungseinrichtung basiert, d. h. nicht direkt / unmittelbar durch den Fahrer induziert wird. Die Bremswunscherfassung zwischen Fahrer und Funktionen können sich überlagern.
Das Bremssystem 2 weist weiterhin ein Steuer- und Regeleinheit 90 zur Ansteuerung der Druckbereitstellungseinrichtung 6 und der Ventile 34, 38, 42, 44, 58 auf. In 1 ist das primäre Bremssystem 2 im passiven Zustand ohne Druckstellung dargestellt.
Im aktiven Zustand des Bremssystems 2, welches in 2 dargestellt ist, sind die Auslassventile geschlossen. Gelangt eine Anforderung zur Druckstellung an den Linearaktuator bzw. die Druckbereitstellungseinrichtung 6, öffnet die Steuer- und Regeleinheit 90 das Druckschaltventil 58 und der Linearaktuator baut Druck in der oder den Radbremsen 50, 54 auf.
Betätigt der Fahrer das Bremspedal bzw. die Pedaleinheit, wird in der Fahrerbremswunscherfassungsvorrichtung 88 eine Verzögerungsanforderung generiert und dem Bremsensteuergerät bzw. der Steuer- und Regeleinheit 90 übermittelt. Das in der 1 dargestellte System, welches auf die Vorderachse wirkt, ist das primäre Bremssystem (PBS) 2. Ein erfindungsgemäßes Bremssystem 100 umfasst weiterhin ein sekundäres Bremssystem (SBS) 94, siehe 3, welches vorliegend auf die Hinterachse wirkt.
Das hydraulische Primärsystem bzw. primäre Bremssystem 2 kann mit einem elektronisch auf die Hinterachse wirkendem Bremssystem 94 kombiniert, so dass beide Achsen des Fahrzeuges gebremst werden. Das primäre Bremssystem 2 gibt dabei eine Verzögerungsanforderung an das sekundäre Bremssystem 94 ab. Das sekundäre Bremssystem 94 übermittelt dabei vorher seine Verfügbarkeit an das primäre Bremssystem 2. Das primäre Bremssystem 2 leitet darüber hinaus aus der Verzögerungsanforderung eine Druckforderung ab, welche es an der Vorderachse umsetzt. Zugleich wird ein entsprechendes Moment für die Verzögerung an der Hinterachse ausgegeben.
Diese Funktionalität ist in 3 dargestellt, in der auch eine Pedaleinheit 104 und zwei Hinterradbremsen 108, 112 des sekundären Bremssystems 94, welches vorliegend trocken ausgeführt ist, dargestellt sind. Die beiden Hinterradbremsen sind dabei insbesondere als elektromechanische Bremsen ausgeführt. Die Fahrerbremswunscherfassungsvorrichtung 88 ist vorliegend in die Pedaleinheit 104 integriert. Die Verbindung der Fahrerbremswunscherfassungsvorrichtung 88 zum sekundären Bremssystem 94 ist eine Verbindung als Rückfallebene. Fällt das primäre Bremssystem 2 aus und kann keine Anforderung an das sekundäre Bremssystem 94 übermitteln, kann das sekundäre Bremssystem 94 die Anforderung auch über den by-pass von der Pedaleinheit empfangen. (Fehlerzustand PBS 2 ausgefallen). Das muss dann auch für den Fall gelten, dass die Anforderung nicht von der Pedaleinheit 104 kommt, sondern von einer Funktion bzw. dem Autonomen / virtuellem Fahrer. Ein Back-up-Pfad 140, der in den 3 und 4 als Pfeil dargestellt, symbolisiert einen Pfad, der eine Rückfallebene / Degradation bzw. Fehlerzustand repräsentiert. Die Rückfallebene wird unten beschrieben.
Die ECU bzw. Steuer- und Regeleinheit 90 des primären Bremssystems (PBS) 2 wird in einer alternativen, in 4 dargestellten Ausführungsform, als Host für das Gesamtsystem bzw. Bremssystem 100 verwendet. Eine eingehende Verzögerungsanforderung wird in der Fahrerbremswunscherfassungsvorrichtung 88 berechnet und wird auf ein entsprechendes Bremsmoment für die Vorder- und Hinterachse verteilt. Die Steuer- und Regeleinheit 90 des primären Bremssystem 2 agiert als Host. Das sekundäre Bremssystem 94 ist hierbei keine selbständige Einheit mehr, wie dies in 3 dargestellt ist. Das sekundäre Bremssystem 94 fungiert als eine IPB (integrierte HW). Das sekundäre Bremssystem 94 ist somit in das primäre Bremssystem 2 eingebunden. Die Pedaleinheit 104 überträgt an das primäre Bremssystem 2 einen Bremswunsch bzw. eine Verzögerungsanforderung. Das primäre Bremssystem 2 empfängt als Host die Anforderung und berechnet ein Moment für die Vorderachse und die Hinterachse. Die jeweilige Sollanforderung wird im primären Bremssystem 2 an den Linearaktuator (LAC) übergeben und beim sekundären Bremssystem 94 an den dazugehörigen Aktuator bzw. die EMB.
Fällt ein Teil des Systems aus, kann das Fahrzeug weiterhin über den intakten Teil des Systems verzögert werden. Fällt der Aktuator des PBS aus, ist die Vorderachse hydraulisch nicht gebremst. Ein direkter Durchgriff ist durch die Entkopplung des Aktuators nicht möglich. Das Fahrzeug kann in diesem Fall nur über die Hinterachse verzögert werden. Es können folgende Fehlerzustände bzw. (Rückfall-) Ebenen bzw. Modi realisiert sein. Der erste Modus ist ein Normalmodus. Das Bremssystem 100 ist in einem fehlerfreien Zustand und funktioniert wie oben beschrieben. In einem zweiten Modus ist das primäre Bremssystem 2 ausgefallen bzw. weist eine Fehlfunktion auf, während das sekundäre Bremssystem 94 verfügbar ist. Das sekundäre Bremssystem 94 kann ein Bremsmoment von einer Pedaleinheit 104 bzw. von einer Funktion an der Hinterachse umsetzten.
In einem dritten Modus liegt ein Defekt oder Fehlfunktion des sekundären Bremssystems 94 vor, so dass nur mit Hilfe des primären Bremssystems 2 gebremst werden kann. Das Bremssystem 100 kann nur über das primäre Bremssystem 2 die Verzögerungsanforderung an der Vorderachse umsetzen.
In einem vierten Modus 4 ist der Linearaktuator des primären Bremssystems 2 defekt bzw. weist eine Fehlfunktion auf. Die Steuer- und Regeleinheit 90 funktioniert, so dass das Bremssystem 100 in einem kooperativen Modus betrieben werden kann. Das primäre Bremssystem 2 kann die Verzögerungsanforderung noch an das sekundäre Bremssystem 2 übertragen.
In einem fünften Modus, der ein Notfallmodus ist, ist die Pedaleinheit 104 defekt bzw. weist eine Fehlfunktion auf. Der Fahrer kann selbstständig nicht mehr bremsen. Die Verzögerungsanforderung ist nur noch über eine Sekundäreinrichtung (Parkbremstaster oder Getriebe P) möglich oder über eine autonom bremsende Funktion.
Das Bremssystem 100 kann an den Vorderachsenbremsen 50, 54 Kombibremssättel mit integrierter Parkbremse (IPB) aufweisen. Die IPB kann hierbei zur Stillstandsicherung des Fahrzeugs verwendet werden. Die IPB kann in diesem Fall auch bei Ausfall des Aktuators bzw. der Druckbereitstellungseinrichtung 6 herangezogen werden. Kann mit dem Aktuator hydraulisch kein Druck an der Vorderachse aufgebaut werden, kann eine Verzögerung durch die IPB mechanisch erfolgen. Dadurch wird gewissermaßen eine Rückfallebene im primären Bremssystem 2 geschaffen. Dies entspricht einem „IPB Dynamic Apply“ gemäß der VDA-Norm 305-100.
In 5 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines primären Bremssystems 2 eines Bremssystems 100 dargestellt, welches einen passiven Druckausgleich über die Druckbereitstellungseinrichtung 6 bzw. den Linearaktuator ermöglicht. Dazu ist das Druckschaltventil 58 als stromlos offenes (SO)-Ventil ausgeführt. Die Druckbereitstellungseinrichtung 6 ist in diesem Fall derart ausgestaltet, dass in ihrem Ruhezustand, d. h. dem stromlosen Zustand, in dem der Druckkolben 18 vollständig zurückgefahren ist, Volumen in das Reservoir 10 rückgeführt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies durch wenigstens eine Ausgleichsöffnung („Schnüffelloch“) 126 realisiert, über welche die Druckbereitstellungseinrichtung 6 im Ruhezustand durch eine Ausgleichsleitung 130 mit dem Reservoir hydraulisch in Verbindung steht. Alternativ kann auch eine hydraulische Verbindung mit einem Ventil vorgesehen sein, durch welche im Ruhezustand ein Ausgleich erfolgen kann.
Die Einlassventile 34, 38 sind in dieser Ausführungsform als SO-Ventile und die Auslassventile 42, 44 als SG-Ventile ausgeführt. Es müssen daher während einer hydraulischen Bremsung keine Ventile aktiv geschaltet werden. Es kann das gleiche Ventilsetup von anderen Systemen verwenden werden mit stromlos offenen Einlassventilen und stromlos geschlossenen Auslassventilen. Zusätzlich ist das Druckschaltventil 58 bzw. PFV (pressure feed valve) als stromlos offenes Ventil ausgeführt. Dies resultiert in einer geringen Stromaufnahme und längeren Lebensdauer, da die Ventile weniger geschaltet und bestromt werden. Darüber hinaus führen weniger Ventilschaltungen zu weniger Geräuschen. Das Druckschalventil 58 muss zum Druckaufbau nicht geschaltet werden.
Bezugszeichenliste

2: primäres Bremssystem
6: Druckbereitstellungseinrichtung
10: Reservoir
14: Motor
18: Druckkolben
22: Druckkammer
26: Motorpositionssensor
30: Druckmodulator
34: Einlassventil
38: Einlassventil
42: Auslassventil
44: Auslassventil
50: Vorderradbremse
54: Vorderradbremse
58: Druckschaltventil
60: Drucksensor
64: Nachsaugleitung
68: Rückschlagventil
70: Kammer
72: Kammer
76: Zwischenwand
80: Bremsflüssigkeitsstandsensor
84: Bremswunschvorrichtung
88: Fahrerbremswunscherfassungsvorrichtung
90: Steuer- und Regeleinheit
94: sekundäres Bremssystem
100: Bremssystem
104: Pedaleinheit
108: Hinterradbremse
112: Hinterradbremse
120: Rückschlagventil
126: Ausgleichsöffnung
130: Ausgleichsleitung
140: Back-up-Pfad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012217825 A1 [0004]
DE 102017211953 A1 [0005]
DE 102017211955 A1 [0006]

Claims

Bremssystem (100) für Kraftfahrzeuge mit Radbremsen (50, 54, 108, 112), mit einem Reservoir (10) für Bremsflüssigkeit und einer Druckbereitstellungseinrichtung (6) und einem Druckmodulator (30), dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem (100) ein primäres Bremssystem (2) mit der hydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung (6) und dem Druckmodulator (30) umfasst, an welchem zwei hydraulische Radbremsen (50, 54) hydraulisch angeschlossen sind, wobei das Bremssystem (100) ein trockenes sekundäres Bremssystem (94) mit zwei weiteren Radbremsen (108, 112) umfasst, wobei eine Bremswunschvorrichtung (84) und eine damit verbundene Steuer- und Regeleinheit (90) vorgesehen sind, wobei die Steuer- und Regeleinheit (90) konfiguriert ist, die Druckbereitstellungseinrichtung (6) aufgrund eines übermittelten Bremswunsches anzusteuern.
Bremssystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Bremswunschvorrichtung (84) als Fahrerbremswunscherfassungseinrichtung (88) ausgebildet ist.
Bremssystem (100) nach Anspruch 2, mit einer Pedaleinheit (104), wobei insbesondere die Fahrerbremswunscherfassungseinrichtung (88) in die Pedaleinheit (104) integriert ist.
Bremssystem (100) nach Anspruch 2, wobei die Bremswunschvorrichtung (84) als autonomer Fahrer ausgebildet ist.
Bremssystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuer- und Regeleinheit (90) sowohl das primäre Bremssystem (2) als auch das sekundäre Bremssystem (94) ansteuert.
Bremssystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zwei hydraulischen Radbremsen (50, 54) als Vorderradbremsen ausgebildet sind.
Bremssystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen Druckbereitstellungseinrichtung (6) und Druckmodulator (30) ein Druckschaltventil (58) geschaltet ist.
Bremssystem (100) nach Anspruch 7, wobei der Druckmodulator (30) je angeschlossener Radbremse (50, 54) ein Einlassventil (34, 38) und ein Auslassventil (42, 44) umfasst.
Bremssystem (100) nach Anspruch 8, wobei das primäre Bremssystem (2) neben dem Druckschaltventil (58) und dem Einlass- und Auslassventil je angeschlossener Radbremse (34, 38, 42, 44) kein weiteres elektrisch betätigbares Ventil umfasst.
Bremssystem (100) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das jeweilige Einlassventil (34, 38) und das jeweilige Auslassventil (42, 44) als stromlos offenes Ventil ausgebildet ist, und wobei das Druckschaltventil (58) als stromlos geschlossenes Ventil ausgeführt ist.
Bremssystem (100) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das jeweilige Einlassventil (34, 38) als stromlos offenes Ventil und das jeweilige Auslassventil (42, 44) als stromlos geschlossenes Ventil ausgebildet ist, und wobei das Druckschaltventil (58) als stromlos offenes Ventil ausgeführt ist, und wobei die Druckbereitstellungseinrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass im Ruhezustand eine hydraulische Verbindung zum Reservoir (10) gebildet ist.
Bremssystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens zwei Radbremsen (50, 54, 108, 112) eine integrierte Parkbremse aufweisen.
Bremssystem (100) nach Anspruch 12, wobei die Steuer- und Regeleinheit (90) konfiguriert ist, insbesondere in einer Rückfallebene, die jeweilige integrierte Parkbremse anzusteuern.