DE102022213325A1 - Brake system with improved leakage protection - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage zur Betätigung mehrerer Radbremsen (5) aufweisend einen Linearaktuator (2) zur Bereitstellung eines hydraulischen Drucks in den Radbremsen (5), welcher eine Anbindung (80) an einen druckfreien Bremsflüssigkeitsbehälter (3) aufweist. Zur Verbesserung der Verfügbarkeit bei Leckagen ist ein zugehöriges Steuergerät (A, B) dazu eingerichtet, eine Leckagedetektion durchzuführen und bei keiner detektierten Leckage zum Übergang in einen Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus durch Verschieben des Linearaktuators (3) die Anbindung (80) zu öffnen und bei einer detektierten Leckage durch Verschieben des Linearaktuators (3) die Anbindung (80) zu schließen.The invention relates to a hydraulic brake system for actuating a plurality of wheel brakes (5), having a linear actuator (2) for providing hydraulic pressure in the wheel brakes (5), which has a connection (80) to a pressure-free brake fluid reservoir (3). To improve availability in the event of leaks, an associated control unit (A, B) is designed to carry out leak detection and, if no leak is detected, to open the connection (80) to switch to sleep mode and/or standby mode by moving the linear actuator (3), and to close the connection (80) by moving the linear actuator (3) if a leak is detected.
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage zur Betätigung mehrerer Radbremsen aufweisend einen Linearaktuator zur Bereitstellung eines hydraulischen Drucks in den Radbremsen, welcher eine Anbindung an einen druckfreien Bremsflüssigkeitsbehälter aufweist.The invention relates to a hydraulic brake system for actuating a plurality of wheel brakes, comprising a linear actuator for providing hydraulic pressure in the wheel brakes, which has a connection to a pressure-free brake fluid reservoir.
Die Anbindung kann eine Nachsaug- oder Schnüffellochanbindung sein. Eine Schnüffellochanbindung stellt die Grundanforderung sicher, im stromlosen bzw. schlafenden Zustand die Bremssättel mit der Atmosphäre zu verbinden. Dies liegt in der Notwendigkeit des Druckausgleichs begründet, welcher insbesondere durch Temperaturschwankungen notwendig wird. Bei einer heiß abgestellten Bremse kühlt sich die in Folge der Erwärmung ausgedehnte Bremsflüssigkeit wieder ab, was zu einem Unterdruck führen würde. Dieser könnte ein Luftziehen der Bremse zur Folge haben. Luft in der Bremse kann deren Funktionsfähigkeit stark beeinträchtigen.The connection can be a suction or sniffer hole connection. A sniffer hole connection ensures the basic requirement of connecting the brake callipers to the atmosphere when the power is off or in a sleeping state. This is due to the need for pressure equalization, which is particularly necessary due to temperature fluctuations. If the brake is left hot, the brake fluid, which has expanded as a result of the heating, cools down again, which would lead to a negative pressure. This could result in the brake drawing in air. Air in the brake can seriously impair its functionality.
Auch eine nachträgliche Erwärmung, beispielsweise durch Wärmeleitung von den heißen Bremsscheiben und Belägen, kann problematisch sein. Ein daraus resultierendes Ausdehnen der Bremsflüssigkeit führt zu einem Druckaufbau und somit zu einer ungewollten Bremskraft.Subsequent heating, for example through heat conduction from the hot brake discs and pads, can also be problematic. The resulting expansion of the brake fluid leads to a build-up of pressure and thus to unwanted braking force.
Um dies zu vermeiden ist bei einer klassischen Schnüffellochanbindung durch einen Tandemhauptbremszylinder, bei einem gelösten Pedal das Bremssystem immer mit der Atmosphäre verbunden. Eine Radbremse hat dadurch auch im elektrisch abgeschalteten Zustand immer eine Atmosphärenanbindung. Bei einem e-Pedal, also einem Bremspedal, welches keinen hydraulischen Anschluss an die Radbremsen mehr aufweist, ist dies nicht so einfach möglich. Vielmehr muss eine Verbindung aktiv hergestellt werden. Dies ist beispielsweise über ein Schnüffelloch in dem Linearaktuator möglich, welcher in eine Position verfahren werden kann, in welcher das Schnüffelloch offen ist.To avoid this, with a classic sniffer hole connection through a tandem master brake cylinder, the brake system is always connected to the atmosphere when the pedal is released. This means that a wheel brake always has an atmosphere connection even when it is electrically switched off. With an e-pedal, i.e. a brake pedal that no longer has a hydraulic connection to the wheel brakes, this is not so easy. Instead, a connection must be actively established. This is possible, for example, via a sniffer hole in the linear actuator, which can be moved to a position in which the sniffer hole is open.
Tritt in der Bremsanlage, insbesondere an einer der Radbremsen jedoch eine Leckage auf, so führt diese Druckausgleichsanbindung zu einem Totalverlust eines großen Teils der Bremsflüssigkeit. Auch eine Nachsaugverbindung kann bei Leckage zu einem Bremsflüssigkeitsverlust führen, insbesondere wenn ein möglicherweise vorhandenes Rückschlagventil nicht dicht schließt. Die Verfügbarkeit der Bremsanlage ist daher stark reduziert.However, if a leak occurs in the brake system, particularly in one of the wheel brakes, this pressure equalization connection leads to a total loss of a large part of the brake fluid. A suction connection can also lead to a loss of brake fluid in the event of a leak, particularly if a check valve that may be present does not close tightly. The availability of the brake system is therefore greatly reduced.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage bereitzustellen, die eine hohe Verfügbarkeit aufweist.It is therefore an object of the present invention to provide a braking system which has a high level of availability.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Hydraulische Bremsanlage gemäß Anspruch 1. Erfindungsgemäß ist ein zugehöriges Steuergerät dazu eingerichtet, eine Leckagedetektion durchzuführen und bei keiner detektierten Leckage zum Übergang in einen Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus durch Verschieben des Linearaktuators die Anbindung zu öffnen und bei einer detektierten Leckage durch Verschieben des Linearaktuators die Anbindung zu schließen.The object is achieved by a hydraulic brake system according to claim 1. According to the invention, an associated control unit is set up to carry out leak detection and, if no leak is detected, to open the connection to transition to a sleep mode and/or stand-by mode by moving the linear actuator and, if a leak is detected, to close the connection by moving the linear actuator.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Anbindung um eine Schnüffellochanbindung. Bei der Schnüffellochanbindung handelt es sich um eine Anbindung ohne Ventil, die in Abhängigkeit von einer Position eines Kolbens des Linearaktuators eine Verbindung zum Arbeitsraum des Linearaktuators freigibt oder verschließt. Diese kann insbesondere einfach als Öffnung ausgebildet sein, die von dem Kolben mit seiner Dichtung überfahren wird, um die Öffnung freizugeben oder zu verschließen.In a preferred embodiment of the invention, the connection is a sniffer hole connection. The sniffer hole connection is a connection without a valve, which opens or closes a connection to the working space of the linear actuator depending on the position of a piston of the linear actuator. In particular, this can be designed simply as an opening that is passed over by the piston with its seal in order to open or close the opening.
Erfindungsgemäß wird somit ohne Leckage, also im Normalfall, die Druckausgleichsanbindung über das Schnüffelloch hergestellt. Liegt hingegen eine Leckage vor, ist die benötigte Atmosphärenanbindung zum Ausgleich thermischer Ausdehnung bereits über die Leckage selbst gegeben. Eine zusätzliche Anbindung über das Schnüffelloch ist daher nicht nötig. Entsprechend kann das Schnüffelloch geschlossen werden, um den Verlust von Bremsflüssigkeit zu minimieren.According to the invention, the pressure equalization connection is thus established via the sniffer hole without any leakage, i.e. in the normal case. If, however, there is a leak, the required atmospheric connection to compensate for thermal expansion is already provided by the leak itself. An additional connection via the sniffer hole is therefore not necessary. The sniffer hole can therefore be closed to minimize the loss of brake fluid.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Linearaktuator über zumindest ein stromlos offenes Ventil mit den Radbremsen verbunden, sodass in stromlosen Zustand der Ventile eine strömungsoffene Verbindung zwischen Linearaktuator und Radbremsen besteht. Damit kann das System auch bei Teilausfall noch eine Bremskraft aufbauen.In a preferred embodiment of the invention, the linear actuator is connected to the wheel brakes via at least one normally open valve, so that when the valves are not energized, there is an open connection between the linear actuator and the wheel brakes. This means that the system can still build up braking force even in the event of a partial failure.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Steuergerät eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit und eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit und elektrische und/oder elektronische Mittel sind vorgesehen, die dazu konfiguriert sind, dass bei einem Ausfall der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Linearaktuator mittels der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird und einen Druck zur Betätigung der Radbremsen aufbaut, und dass bei einem Ausfall der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Linearaktuator mittels der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird und einen Druck zur Betätigung der Radbremsen aufbaut. Somit lässt sich der Linearaktuator redundant ansteuern, was die Ausfallsicherheit der Bremsanlage erhöht. Insbesondere in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Sichern der Bremsflüssigkeit, bleibt die Bremsanlage somit mit hoher Wahrscheinlichkeit einsatzbereit.In a preferred embodiment of the invention, the control unit comprises a first electronic control and regulating unit and a second electronic control and regulating unit, and electrical and/or electronic means are provided which are configured such that, in the event of a failure of the first electronic control and regulating unit, the linear actuator is controlled by means of the second electronic control and regulating unit and builds up pressure to actuate the wheel brakes, and that, in the event of a failure of the second electronic control and regulating unit, the linear actuator is controlled by means of the first electronic control and regulating unit and builds up pressure to actuate the wheel brakes. The linear actuator can thus be controlled redundantly, which increases the reliability of the braking system. In particular Especially in combination with the inventive securing of the brake fluid, the braking system thus remains operational with a high degree of probability.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die elektrischen und/oder elektronischen Mittel, dass der Linearaktuator einen doppelt gewickelten Elektromotor mit einer ersten Motorwicklung und einer zweiten Motorwicklung umfasst, wobei die erste Motorwicklung von der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit und die zweite Motorwicklung von der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Damit kann bei Funktionsfähigkeit beider Steuereinheiten die volle Leistung bereitgestellt werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, the electrical and/or electronic means comprise that the linear actuator comprises a double-wound electric motor with a first motor winding and a second motor winding, wherein the first motor winding is controlled by the first electronic control and regulating unit and the second motor winding is controlled by the second electronic control and regulating unit. This means that the full power can be provided when both control units are functioning.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Linearaktuator eine zusätzliche Nachfüllverbindung an den Bremsflüssigkeitsbehälter auf, welche über ein Rückschlagventil geführt ist. Die Leitungen dieser Verbindung können zumindest teilweise gemeinsam mit der Schnüffellochanbindung geführt sein. Im Arbeitsraum des Linearaktuators ist die Schnüffellochanbindung bevorzugt weiter hinten als die Nachfüllanbindung angeordnet. Das Rückschlagventil kann derart ausgelegt sein, dass die Federkraft des Rückschlagventils größer ist als die Kraft der Flüssigkeitssäule, welcher bei einer Leckage wirkt, sodass das Rückschlagventil bei einer Leckage gegen die Schwerkraft geschlossen gehalten wird.In a further preferred embodiment of the invention, the linear actuator has an additional refill connection to the brake fluid reservoir, which is routed via a check valve. The lines of this connection can be routed at least partially together with the sniffer hole connection. In the working space of the linear actuator, the sniffer hole connection is preferably arranged further back than the refill connection. The check valve can be designed in such a way that the spring force of the check valve is greater than the force of the liquid column, which acts in the event of a leak, so that the check valve is kept closed against gravity in the event of a leak.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Leckagedetektion mittels eines Füllstandsensors im Bremsflüssigkeitsbehälter und/oder mittels Vergleiches eines in den Radbremsen aufgebauten Drucks und des in die Radbremsen verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumen mit einer Druckvolumenkennlinie der Radbremsen durchgeführt. Beispielsweise kann ab einem Bremsflüssigkeitsverlust von 10mm3/s/bar eine Leckage angenommen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Leckage ein Einlassventil der Radbremse mit Leckage geschlossen. Hierzu wird bevorzugt zuerst eine Lokalisierung der Leckage durchgeführt, sodass bekannt ist, welche Radbremse die Leckage aufweist. So muss nur genau ein Einlassventil geschlossen werden. Die Lokalisierung kann derart erfolgen, dass ein Vergleich von Druck und Volumen wie oben beschrieben für eine Radbremse oder eine Gruppe von Radbremsen durchgeführt wird.In a further preferred embodiment of the invention, the leak detection is carried out by means of a level sensor in the brake fluid reservoir and/or by comparing a pressure built up in the wheel brakes and the brake fluid volume displaced into the wheel brakes with a pressure-volume characteristic curve of the wheel brakes. For example, a leak can be assumed from a brake fluid loss of 10mm 3 /s/bar.
In a further preferred embodiment of the invention, in the event of a leak, an inlet valve of the wheel brake with the leak is closed. To do this, the leak is preferably first localized so that it is known which wheel brake has the leak. This means that only one inlet valve needs to be closed. The localization can be carried out in such a way that a comparison of pressure and volume is carried out as described above for one wheel brake or a group of wheel brakes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, einen Druckausgleich in der Radbremse mittels kurzzeitigem Öffnen von Auslassventilen durchzuführen. So kann insbesondere einem Druckanstieg oder Abfall durch thermische Ausdehnung der Bremsflüssigkeit entgegengewirkt werden.In a further preferred embodiment of the invention, the control unit is designed to carry out a pressure equalization in the wheel brake by briefly opening outlet valves. In this way, in particular, a pressure increase or decrease due to thermal expansion of the brake fluid can be counteracted.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, bei Detektion einer Leckage, zum Übergang in den Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus einen anliegenden Druck an einer Radbremse durch Öffnen des Auslassventils der Radbremse abzubauen.In a further preferred embodiment of the invention, the control unit is designed to reduce a pressure applied to a wheel brake by opening the outlet valve of the wheel brake when a leak is detected in order to transition to sleep mode and/or stand-by mode.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, zum Übergang in einen Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus eine Wartezeit abzuwarten bis die thermische Ausdehnung zumindest teilweise abgeschlossen ist und die entstehenden Drücke abzubauen. Vorzugsweise können das Schnüffelloch und/oder die Auslassventile nach vorgegebenen Zeiten kurzzeitig zum Druckausgleich geöffnet werden. Die Wartezeit kann beispielsweise 30 Minuten betragen. Das kurzzeitige Öffnen kann beispielsweise alle zwei Minuten erfolgen.In a further preferred embodiment of the invention, the control device is designed to wait for a waiting period before switching to a sleep mode and/or stand-by mode until the thermal expansion is at least partially completed and the resulting pressures are reduced. Preferably, the sniffer hole and/or the outlet valves can be opened briefly after predetermined times to equalize the pressure. The waiting period can be 30 minutes, for example. The brief opening can take place every two minutes, for example.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet ist, zum Übergang in den Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus den Linearaktuator in eine Position zu verfahren, in der auch die Nachfüllverbindung verschlossen ist. Somit wird diese zusätzlich zum Rückschlagventil durch den Kolben des Linearaktuators blockiert. So ist auch bei einer Undichtigkeit des Rückschlagventils das Bremsflüssigkeitsvolumen gesichert. Bevorzugt erfolgt das Verschließen des Nachfüllverbindung nur im Schlafmodus, da ansonsten der Arbeitsbereich des Linearaktuators für die Druckregelung benötigt wird. Ist der Kolben in einem vorderen Bereich abgestellt, so kann dies in einem entsprechenden Speicherbereich hinterlegt werden. Eine Positionskalibrierung nach einem Aufwachen kann dann insbesondere einen näheren vorderen Endpunkt anfahren.In a further preferred embodiment of the invention, the control unit is set up to move the linear actuator into a position in which the refill connection is also closed when switching to sleep mode and/or standby mode. This is thus blocked by the piston of the linear actuator in addition to the check valve. This ensures that the brake fluid volume is maintained even if the check valve is leaking. The refill connection is preferably only closed in sleep mode, since otherwise the working area of the linear actuator is required for pressure regulation. If the piston is positioned in a front area, this can be stored in a corresponding memory area. A position calibration after waking up can then in particular move to a closer front end point.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, nach einem Verlassen des Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus die Positionsmessung des Linearaktuators zu kalibrieren. Hierzu kann eine Nullpunktsdetektion oder eine Detektion an einem vorderen Endanschlag durchgeführt werden.In a further preferred embodiment of the invention, the control unit is designed to calibrate the position measurement of the linear actuator after leaving the sleep mode and/or standby mode. For this purpose, a zero point detection or a detection at a front end stop can be carried out.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, das Schließen des Schnüffellochs zum Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus, beizubehalten, bis durch einen hydraulischen Selbsttest Leckagefreiheit angezeigt wird. Dazu kann beispielsweise bei der Detektion einer Leckage eine entsprechende Flag im Speicher gesetzt werden. Solange diese Flag gesetzt ist, wird das Schnüffelloch im Stand-by und schlafmodus verschlossen. Ein hydraulischer Selbsttest, welcher die Leckagefreiheit garantiert, kann diese Flag wieder löschen.In a further preferred embodiment of the invention, the control unit is designed to maintain the closure of the sniffer hole in sleep mode and/or stand-by mode until a hydraulic self-test indicates that there are no leaks. For this purpose, for example, a corresponding flag can be set in the memory when a leak is detected. As long as this flag is set, the sniffer hole in the Stand-by and sleep mode closed. A hydraulic self-test, which guarantees that there are no leaks, can clear this flag again.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, zum Übergang in den Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus einen hydraulischen Selbsttest zur Unterscheidung einer Leckage von Luft im Bremssystem durchzuführen. Hierzu kann eine Druckkurve abgefahren werden, wobei der Druckvolumenverlauf mit Sollkurven verglichen wird. Aus dem Verlauf lassen sich Leckagen und Luft unterscheiden.In a further preferred embodiment of the invention, the control unit is set up to carry out a hydraulic self-test to distinguish between a leak and air in the brake system when switching to sleep mode and/or stand-by mode. For this purpose, a pressure curve can be run, with the pressure volume curve being compared with target curves. From the curve, leaks and air can be distinguished.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Bremsanlage, wobei eine Leckagedetektion durchgeführt wird und bei keiner detektierten Leckage zum Übergang in einen Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus durch Verschieben des Linearaktuators die Schnüffellochanbindung geöffnet wird und bei einer detektierten Leckage durch Verschieben des Linearaktuators die Schnüffellochanbindung geschlossen wird.The object is further achieved by a method for controlling a hydraulic brake system, wherein a leak detection is carried out and if no leak is detected, the sniffer hole connection is opened to transition to a sleep mode and/or stand-by mode by moving the linear actuator and if a leak is detected, the sniffer hole connection is closed by moving the linear actuator.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei gehören alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zum Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bremsanlage;
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1 shows schematically a braking system according to the invention;
In
Bremssystem 1 umfasst vorteilhafterweise ein Bremsensteuergerät (HECU) mit einem Hydraulikblock 20 (hydraulische Steuer- und Regeleinheit HCU, Ventilblock) mit einem Ausgangsanschluss 4a-4d für jede der Radbremsen 5a-5d. An dem Ventilblock 20 ist ein unter Atmosphärendruck stehender Druckmittelvorratsbehälter 3 angeordnet. Beispielsgemäß sind die Ausgangsanschlüsse 4a, 4b den Radbremsen 5a, 5b der Vorderachse (Front), z.B. der Ausgangsanschluss 4a dem linken Vorderrad FL (Radbremse 5a) und der Ausgangsanschluss 4b dem rechten Vorderrad FR (Radbremse 5b), zugeordnet und die Ausgangsanschlüsse 4c, 4d den Radbremsen 5c, 5d der Hinterachse (Rear) zugeordnet, z.B. der Ausgangsanschluss 4c dem linken Hinterrad RL (Radbremse 5c) und der Ausgangsanschluss 4d dem rechten Hinterrad RR (Radbremse 5d).Braking system 1 advantageously comprises a brake control unit (HECU) with a hydraulic block 20 (hydraulic control and regulating unit HCU, valve block) with an
Der Füllstand des Druckmittelvorratsbehälters 3 wird mittels eines Füllstandsensors 44 gemessen. Tritt im Bremssystem eine Leckage auf, so sinkt der Füllstand, was mittels des Sensors detektiert werden kann.The fill level of the pressure medium reservoir 3 is measured by means of a
Der Druckmittelvorratsbehälter 3 umfasst zumindest zwei Behälterkammern 84, 85, welche durch eine Schottwand 86 zumindest teilweise voneinander getrennt sind. Weiterhin umfasst der Druckmittelvorratsbehälter 3 einen ersten Anschluss 71 und einen zweiten Anschluss 72. Der erste Anschluss 71 ist mit der ersten Behälterkammer 84 verbunden, der zweite Anschluss 72 ist mit der zweiten Behälterkammer 85 verbunden. In diesem Sinne ist der ersten Behälterkammer 84 ein erste Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 zugeordnet und der zweiten Behälterkammer 85 ist der zweite Anschluss 72 des Druckmittelvorratsbehälters 3 zugeordnet.The pressure medium reservoir 3 comprises at least two
Jedem Ausgangsanschluss 4a-4d ist ein Einlassventil 6a-6d sowie ein Auslassventil 7a-7d zugeordnet, wobei die Einlassventile 6a-6d vorteilhafterweise stromlos offen und die Auslassventile 7a-7d vorteilhafterweise stromlos geschlossen ausgeführt sind. Jedem Einlassventil 6a-6d ist beispielsgemäß kein Rückschlagventil parallelgeschaltet.Each
Über das Auslassventil 7a-7d ist der jeweilige Ausgangsanschluss 4a-4d mit dem Druckmittelvorratsbehälter 3 verbunden. Die Auslassventile 7a-7d sind über eine (zumindest stückweise gemeinsame) Rücklaufleitung 61b, 61 an den ersten Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 angeschlossen.The
Es ist eine elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle 2 vorgesehen, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem Druckraum 30 gebildet wird, deren Kolben 31 durch einen elektromechanischen Aktuator mit einem schematisch angedeuteten Elektromotor 32 und einem schematisch dargestellten Rotations-Translations-getriebes 33 betätigbar ist. Druckquelle 2 ist beispielsgemäß als ein einkreisiger elektrohydraulischer Linearaktuator (LAC) mit nur einem Druckraum 30 ausgebildet. Kolben 31 kann mittels des elektromechanischen Aktuators zum Aufbau eines Druckes vorgeschoben (Bremsbetätigungsrichtung) und zum Abbau eines Druckes zurückgeschoben bzw. zurückgezogen werden.An electrically controllable
Beispielsgemäß ist der Elektromotor als ein doppelt gewickelter Elektromotor 32 mit einer ersten Motorwicklung 34a und einer zweiten Motorwicklung 34b ausgebildet. Werden beide Motorwicklungen 34a, 34b angesteuert, liefert Elektromotor 32 die volle Leistung. Im Falle, dass nur eine der beiden Motorwicklungen 34a, 34b angesteuert wird, ist die Leistung des Elektromotors 32 zwar reduziert, es kann aber dennoch Druck mittels der Druckquelle 2 aufgebaut werden, wenn auch in verminderter Höhe und mit verminderter Dynamik.For example, the electric motor is designed as a double-wound
Druckraum 30 ist über einen Druckanschluss 83 mit einem Bremsleitungsabschnitt 60 hydraulisch verbunden, welcher mit den Einlassventilen 6a-6d (genauer den Eingangsanschlüssen der Einlassventile 6a-6d) hydraulisch verbunden ist. In der hydraulischen Verbindung zwischen dem Druckraum 30 der Druckquelle 2 und dem Bremsleitungsabschnitt 60 bzw. jedem der Einlassventile 6a-6d ist beispielsgemäß kein Trennventil angeordnet.
Zum Nachsaugen von Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter 3 in die Druckquelle 2 weist Druckquelle 2 einen Nachsauganschluss 81 auf. Druckraum 30 ist über den Nachsauganschluss 81 und ein Nachsaugventil 14, welches beispielsgemäß als ein in Richtung des Druckraums 30 öffnendes Rückschlagventil ausgeführt ist, mit dem ersten Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 und somit mit der ersten Behälterkammer 84 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden. Alternativ kann der Nachsauganschluss 81 auch mit einer zweiten Kammer 85 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden sein.To suck pressure medium from the pressure medium reservoir 3 into the
Weiterhin weist Druckquelle 2 einen Ausgleichsanschluss 82 zur hydraulischen Verbindung des Druckraums 30 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 3 in einer vorgegebenen Position des Kolbens 31 auf. Hierdurch ist ein Drucklosschalten der Radbremsen 5a-5d, d.h. ein Verbinden der Radbremsen 5a-5d mit dem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 3, in der vorgegebenen Position des Kolbens 31 möglich. Die vorgegebene Position des Kolbens 31 ist vorteilhafterweise der unbetätigte Zustand des Kolbens 31. Ausgleichsanschluss 82 ist mit der anderen (zweiten) Behälterkammer 85, also dem zweiten Anschluss 72, des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden.Furthermore,
Beispielsgemäß weist Druckquelle 2 als Ausgleichsanschluss 82 ein Schnüffelloch 80 auf. Schnüffelloch 80 ist über einen Nachlaufleitungsabschnitt 62 mit dem zweiten Anschluss 72 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden. Druckraum 30 ist in einem unbetätigten Zustand des Kolbens 31 über das Schnüffelloch 80 und den Nachlaufleitungsabschnitt 62 mit der zweiten Behälterkammer 85 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden, wobei das Schnüffelloch 80 bei einer Betätigung des Kolbens 31 überfahren / geschlossen wird und so die Verbindung zum Druckmittelvorratsbehälter 3 getrennt wird. Beispielsgemäß ist der Kolben 31 mit zumindest einer Bohrung versehen, über welche im unbetätigten Zustand des Kolbens 31 die hydraulische Verbindung zwischen Druckraum 30 und Nachlaufleitungsabschnitt 62 hergestellt ist, und welche bei einer Betätigung des Kolbens 31 eine Dichtung überfährt, so dass die hydraulische Verbindung zwischen Druckraum 30 und Nachlaufleitungsabschnitt 62 getrennt wird. Andere mechanische Ausgestaltungen sind möglich.According to the example,
Beispielsgemäß sind die Rücklaufleitung 61 b, 61 für die Auslassventile 7a-7d und eine Ansaugleitung 61a, 61 der Druckquelle 2 stückweise gemeinsam ausgeführt. Hierzu ist Nachsauganschluss 81 über das Nachsaugventil 14 und einen Ansaugleitungsabschnitt 61a mit der Rücklaufleitung 61b, 61 verbunden. Die Auslassventile 7a-7d und das Nachsaugventil 14 sind also über einen gemeinsamen Leitungsabschnitt 61 mit dem ersten Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden. Anders ausgedrückt münden der Ansaugleitungsabschnitt 61a und ein Rücklaufleitungsabschnitt 61b in den Leitungsabschnitt 61 zum ersten Anschluss 71. In diesem Sinne ist der Druckraum 30 über das Nachsaugventil 14 und den Ansaugleitungsabschnitt 61a mit der Rücklaufleitung 61 b, 61 (aus Rücklaufleitungsabschnitt 61 b und Leitungsabschnitt 61) verbunden.For example, the
Der Nachlaufleitungsabschnitt 62 und der Ansaugleitungsabschnitt 61a (bzw. die Rücklaufleitung 61 b, 61 oder der Rücklaufleitungsabschnitt 61b oder der Leitungsabschnitt 61) sind nicht direkt miteinander verbunden. Es besteht nur eine gewisse indirekte hydraulische Verbindung über den Druckmittelvorratsbehälter 3, falls der Füllstand des Druckmittelvorratsbehälters 3 oberhalb der Schottwand 86 liegt. In der oben erwähnten alternativen Verbindung des Nachsauganschlusses 81 mit der zweiten Kammer, kann jedoch eine Verbindung des Nachsauganschlusses 81 mit der Leitung 62 erfolgen.The
An den Bremsleitungsabschnitt 60 ist ein (System)Drucksensor 40 angeschlossen, mittels welchem der von der Druckquelle 2 erzeugte Druck bestimmt werden kann. Bevorzugt ist der Drucksensor 40 der einzige Drucksensor des Bremssystems 1 bzw. des Bremsensteuergeräts.A (system)
Zur Ansteuerung der Druckquelle 2 umfasst Bremssystem 1 redundante Sensorelemente zur Erfassung einer Drehzahl oder eines Drehwinkels des Elektromotors 32. Beispielsgemäß sind ein erster Motorwinkelsensor 43 und ein zweiter Motorwinkelsensor 42 vorgesehen.To control the
Bremssystem 1 umfasst vorteilhafterweise nur die eine hydraulische Druckquelle 2. Bremssystem 1 umfasst weder eine zweite elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle noch eine vom Fahrer betätigbare Druckquelle, z.B. einen bremspedalbetätigbaren Hauptbremszylinder, zur Realisierung einer hydraulischen, fahrerbetätigten Rückfallebene.Braking system 1 advantageously comprises only one
Bremssystem 1 umfasst weiterhin eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) A und eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) B zur Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des Bremssystems 1. Die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit A und die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit B sind vorteilhafterweise voneinander elektrisch unabhängig in dem Sinne, dass ein Ausfall der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit keinen Ausfall der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit bewirkt und umgekehrt. Hierzu können die elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A und B als getrennte Einheiten ausgeführt sein, sie können jedoch auch in derselben elektronischen Steuer- und Regeleinheit als unabhängige Untereinheiten ausgeführt sein.Braking system 1 further comprises a first electronic control and regulating unit (ECU) A and a second electronic control and regulating unit (ECU) B for controlling the electrically actuable components of braking system 1. The first electronic control and regulating unit A and the second electronic control and regulating unit B are advantageously electrically independent of one another in the sense that a failure of the first electronic control and regulating unit does not cause a failure of the second electronic control and regulating unit and vice versa. For this purpose, electronic control and regulating units A and B can be designed as separate units, but they can also be designed as independent subunits in the same electronic control and regulating unit.
Die Pfeile A oder B an den elektrischen oder elektrisch betätigbaren Komponenten, wie z.B. den Ventilen 6a-6d, 7a-7d und den Sensoren 40, 42, 43, 44 kennzeichnen die Zuordnung zur elektronischen Steuer- und Regeleinheit A oder B.The arrows A or B on the electrical or electrically actuated components, such as the
Der Elektromotor 32 der Druckquelle 2 ist von der ersten und der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A, B ansteuerbar, d.h. jede der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A, B ist für sich alleine zum Aufbau eines Bremsdruckes mittels der Druckquelle 2 zur Durchführung einer Betriebsbremsung geeignet. D.h. die Druckquelle 2 und die elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A, B sind derart ausgebildet, dass bei einem Ausfall der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A die Druckquelle 2 mittels der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B angesteuert werden kann, um einen Bremsdruck zur Betätigung der Radbremsen 5a-5d während einer Betriebs- oder Regelbremsung aufzubauen, und dass bei einem Ausfall der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B die Druckquelle 2 mittels der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A angesteuert werden kann, um einen Druck zur Betätigung der Radbremsen 5a-5d während einer Betriebs- oder Regelbremsung aufzubauen.The
Beispielsgemäß ist der Elektromotor als ein doppelt gewickelter Elektromotor 32 mit der ersten Motorwicklung 34a und der zweiten Motorwicklung 34b ausgebildet. Der Elektromotor 32 der Druckquelle 2 wird von der ersten und der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert in dem Sinne, dass die erste Motorwicklung 34a (bevorzugt nur) von der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A (mit Pfeil mit A gekennzeichnet) und die zweite Motorwicklung 34b (bevorzugt nur) von der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B (mit Pfeil mit B gekennzeichnet) angesteuert wird, insbesondere von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit mit elektrischer Energie versorgt wird. Dazu ist Motorwicklung 34a mit der ersten Steuer- und Regeleinheit A und die andere Motorwicklung 34b mit der zweiten Steuer- und Regeleinheit B verbunden. Zur Ansteuerung der Druckquelle 2 umfasst jede der beiden Steuer- und Regeleinheiten A, B einen Motorprozessor zur Verarbeitung der Motor-Regelfunktionen, eine Endstufe mit Transistoren zur Bereitstellung der Phasenspannungen am Elektromotor 32 (z.B. B6-Brücke) und eine Treiberstufe (Gate Drive Unit) zur Ansteuerung der Transistoren der Endstufe.According to the example, the electric motor is designed as a double-wound
Bei einem Ausfall einer der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A oder B wird die Druckquelle 2 mittels der anderen elektronischen Steuer- und Regeleinheit B oder A angesteuert und es wird ein Druck zur Betätigung der Radbremsen 5a-5d in der brake-by-wire Betriebsart zur Betriebsbremsung aufbaut. Durch die eine funktionsfähige elektronische Steuer- und Regeleinheit B der A wird die Druckquelle 2 bzw. der Elektromotor 34 zumindest mit einem Teil ihrer/seiner Leistung zum Aufbau eines Druckes zur Betätigung der Radbremsen betrieben.If one of the electronic control and regulating units A or B fails, the
Die elektrisch betätigbaren Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d, und die Sensoren 40, 42, 43, 44 des Bremssystems 1 sind jeweils nur einer der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten zugeordnet. D.h. jedes elektrisch betätigbare Ventil 6a-6d, 7a-7d wird ausschließlich von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A oder ausschließlich von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit B angesteuert. Hierdurch werden aufwändige, doppelt ansteuerbare Ventile/Ventilspulen vermieden. Bzw. die Signale jedes Sensors 40, 42, 43 oder 44 werden ausschließlich der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A oder ausschließlich der elektronischen Steuer- und Regeleinheit B zugeführt.The electrically actuated inlet and
Alle elektrisch betätigbaren Ventile, d.h. beispielsgemäß die elektrisch betätigbaren Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d, sind vorteilhafterweise derselben elektronischen Steuer- und Regeleinheit, beispielsgemäß der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A, zugeordnet, und werden ausschließlich von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A angesteuert.All electrically actuated valves, i.e., for example, the electrically actuated inlet and
Die Signale des (ersten) Motorwinkelsensors 43 werden der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B zugeführt und von dieser ausgewertet, wohingegen die Signale des (zweiten) Motorwinkelsensors 42 der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A zugeführt und von dieser ausgewertet werden.The signals of the (first) engine angle sensor 43 are fed to the second electronic control and regulating unit B and evaluated by it, whereas the signals of the (second)
Die Signale des Drucksensors 40 werden vorteilhafterweise derselben elektronischen Steuer- und Regeleinheit A zugeführt, welche auch die Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d ansteuert, d.h. die Signale des Drucksensors 40 werden beispielsgemäß der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A zugeführt und von dieser ausgewertet.The signals of the
Nach Ausfall einer der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A oder B kann die Druckquelle 2 dennoch mittels einer der Motorwicklungen 34a oder 34b und eines der Motorwinkelsensoren 42 oder 43 (oder ggf. des Drucksensors 40) angesteuert werden und so ein geeigneter Druck aufgebaut werden, wenn auch ggf. in verminderter Höhe und/oder mit verminderter Dynamik. Mit diesem (Zentral)Druck können alle Radbremsen 5a-5d beaufschlagt werden. Der (Zentral)Druck kann auch mittels vor- und zurückschieben des Kolbens 31 moduliert werden.If one of the electronic control and regulation units A or B fails, the
Vorteilhafterweise wird das Bremssystem 1 von einem redundanten Bordnetz mit zwei unabhängigen Spannungsquellen (einer ersten elektrischen Energieversorgung und einer zweiten elektrischen Energieversorgung) versorgt, sodass nicht beide Steuer- und Regeleinheiten A und B von der gleichen elektrischen Energieversorgung versorgt werden. Beispielsweise wird Steuer- und Regeleinheiten A von der ersten elektrischen Energieversorgung versorgt und Steuer- und Regeleinheiten B von der zweiten elektrischen Energieversorgung versorgt.Advantageously, the braking system 1 is supplied by a redundant on-board network with two independent voltage sources (a first electrical energy supply and a second electrical energy supply), so that both control and regulating units A and B are not supplied by the same electrical energy supply. For example, control and regulating units A are supplied by the first electrical energy supply and control and regulating units B are supplied by the second electrical energy supply.
Bremssystem 1 umfasst beispielsgemäß an den Rädern einer der Achsen, beispielsgemäß an den Hinterräder RL, RR, elektrische Parkbremsen 50a, 50b. Die elektrischen Parkbremsen 50a, 50b werden von dem elektrohydraulischen Bremsensteuergerät angesteuert bzw. betätigt.Braking system 1 comprises, for example,
Vorteilhafterweise sind die Radbremsen der Hinterachse als Kombibremssättel mit einer hydraulischen Radbremse 5c, 5d und einer integrierten, elektrisch betätigbaren Parkbremse (IPB) ausgeführt.Advantageously, the wheel brakes on the rear axle are designed as combination brake calipers with a
Beispielsgemäß wird eine der elektrischen Parkbremsen, z.B. Parkbremse 50a, von der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A betätigt/angesteuert (dies ist durch den Pfeil mit A gekennzeichnet), während die andere der elektrischen Parkbremsen, z.B. Parkbremse 50b, von der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B betätigt/angesteuert wird (dies ist durch den Pfeil mit B gekennzeichnet). Nach einem Ausfall einer der Steuer- und Regeleinheiten A oder B kann das Fahrzeug noch mit zumindest einer der Parkbremsen, welche durch die funktionsfähige Steuer- und Regeleinheit B oder A betätigt wird, gesichert werden. So kann eine Getriebe-Parksperre entfallen.For example, one of the electric parking brakes,
Bevorzugt umfasst Bremssystem auch eine Betätigungseinheit, wie insbesondere ein Bremspedal, für einen Fahrzeugführer (nicht dargestellt in
Im Falle eines Ausfalls der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B kann die hydraulische Bremsfunktion des Bremssystems mittels der Druckquelle 2 einschließlich der Raddruckregelung mittels der Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d anhand der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A durchgeführt werden, wobei die einzige Einschränkung gegebenenfalls darin besteht, dass die Leistung der Druckquelle 2 reduziert ist.In the event of a failure of the second electronic control and regulating unit B, the hydraulic braking function of the braking system by means of the
Da die Auslassventile 7a-7d stromlos geschlossen und die Einlassventile 6a-6d stromlos offen ausgeführt sind, können im Falle eines Ausfalls der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A alle Räder hydraulisch gebremst werden. Hierzu regelt die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit B das abgegebene Druckmittelvolumen, wenn ihr kein Drucksignal zur Verfügung steht. Eine gemeinsame Druckmodulation an allen Radbremsen 5a-5d bleibt möglich.Since the
Bei der Verwendung der Auslassventile 7a-7d zur radindividuellen Druckregelung wird Druckmittelvolumen verbraucht in dem Sinne, dass Druckmittel aus dem Druckraum 30 über die Radbremsen 5a-5d in den Druckmittelvorratsbehälter 3 abgelassen wird. Entsprechend muss spätestens dann Druckmittelvolumen über das Nachsaugventil 14 in den Druckraum 30 der Druckquelle 2 nachgesaugt werden, wenn das Druckmittelvolumen in dem Druckraum 30 einen unteren Grenzwert erreicht.When using the
Vorteilhafterweise umfasst das beispielsgemäße Bremssystem 1 der
Wenn nicht gebremst wird, sich die Bremse also in einem Stand-by-Modus befindet, sollen die Radbremsen 5a-5d unter Atmosphärendruck stehen. Hierzu wird die Druckquelle 2 so angesteuert und in ihren unbetätigten Zustand zurückgefahren, dass über das Schnüffelloch 80 eine hydraulische Verbindung zum Druckmittelvorratsbehälter 3 entsteht, der unter Atmosphärendruck steht. Auch in einem Schlafmodus, also wenn die Bremse im Wesentlichen stromlos gestellt wird, um das Fahrzeug abzustellen, wird diese Verbindung hergestellt.When no braking is taking place, i.e. when the brake is in standby mode, the
Um zu vermeiden, dass in diesem Stand-by-Modus und/oder Schlafmodus durch eine Leckage die Bremsflüssigkeit verloren geht, ist vorgesehen, dass das Steuergerät eine Leckagedetektion durchführt. Hierzu wird einerseits der Flüssigkeitspegel im Bremsflüssigkeitsbehälter überwacht. Außerdem wird der Zusammenhang des durch den Linearaktuator verschobenen Volumens mit dem sich aufbauenden Druck überwacht. Treten Abweichungen von einem Normverhalten auf, so wird eine Leckage als detektiert angenommen.To avoid the loss of brake fluid due to a leak in this stand-by mode and/or sleep mode, it is intended that the control unit carries out leak detection. To do this, the fluid level in the brake fluid reservoir is monitored. In addition, the relationship between the volume displaced by the linear actuator and the pressure that builds up is monitored. If deviations from standard behavior occur, a leak is assumed to have been detected.
In diesem Fall wird beispielsgemäß weder zum Übergang in den Stand-by-Modus noch in den Schlafmodus das Schnüffelloch geöffnet. In diesen Modi ist das Schnüffelloch daher geschlossen, sodass keine Verbindung zwischen dem Bremsflüssigkeitsreservoir und einem leckagebehafteten Radbremse besteht. Der Verlust von Bremsflüssigkeit wird somit minimiert. Die Atmosphärenanbindung zum Druckausgleich ist in diesem Fall bereits durch die Leckage selbst gegeben.In this case, for example, the sniffer hole is not opened when switching to standby mode or sleep mode. In these modes, the sniffer hole is therefore closed so that there is no connection between the brake fluid reservoir and a leaking wheel brake. The loss of brake fluid is thus minimized. In this case, the connection to the atmosphere for pressure equalization is already provided by the leak itself.
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DE102019215418A1 (en) | 2019-10-09 | 2021-04-15 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Method for monitoring a brake fluid volume |
DE102022202233A1 (en) | 2021-03-15 | 2022-09-15 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Brake control device, brake system with such a brake control device and method of operation |
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