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Die Erfindung betrifft ein Bremssystem,
insbesondere ESP, ARP oder EDS Bremssystem, für ein Fahrzeug, mit einem Bremsdruckerzeuger,
einem Bremskraftverstärker,
ansteuerbaren Ventilen und einer Regelung bzw. Steuerung der Ventile,
wobei mittels der Regelung bzw. Steuerung der Ventile ein radindividueller
Bremsdruck in jede Radbremse des Fahrzeugs einsteuerbar ist.
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Allgemein
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Im Zuge neuer Motorentechnik, wie
z.B. Diesel, oder Benzin-Direkteinspritzer,
ist eine hinreichende Unterdruckversorgung zur Bremskraftunterstützung immer
seltener gegeben. Dies erfordert einfache Bremssysteme mit aktiver
hydraulischer Bremskraftunterstützung
(OHB-V Systeme) oder zusätzliche
Vakuumpumpen zum Betrieb eines Vakuumbremskraftverstärkers. Des
weiteren besteht die Forderung Systeme vom Bauaufwand zu vereinfachen
und dabei keine, oder nur geringe Funktionseinbußen darzustellen (sogenannte
Light-Systeme).
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Problem
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OHB-V Systeme, die den Fahrer mittels
der ansteuerbaren Hydraulikpumpe bei der Bremspedal-Betätigung unterstützen, können jedoch
im Komfortbereich zu Nachteilen führen. Es stellt sich dabei in
manchen Situationen ein Pedalgefühl
ein, welches negativ von einer Vakuum-Booster Unterstützung abweicht.
Vakuumbremskraftverstärker
haben den generellen Nachteil ein großes Bauvolumen zu benötigen. Dies
stellt ein Problem beim Packaging dar, da der Einbauort nur schwer
zu variieren ist.
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All diese Systeme erfordern zusätzliche Hardware,
um aktiv Druck aufbauen zu können,
oder sind schon im Basissystem sehr komplex.
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Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
einfaches und kostengünstiges
ESP, ARP oder EDS Bremssystem zu schaffen, dessen Komponenten auch
zur Bremskraftverstärkung
geeignet sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch
gelöst,
ein gattungsgemäßes Bremssystem
so ausgestaltet ist, dass der radindividuelle Bremsdruck nach Maßgabe von
Ausgangsgrößen der
Regelung bzw. Steuerung für
ein analoges bzw. analogisiertes Ventil erfolgt, welches in Abhängigkeit
von den Ausgangsgrößen, die
den Fahrerbremswunsch wiedergeben, und/oder die nach Maßgabe einer
EDS-, ARP- und/oder ESP-Regelung
einen aktiven Druckaufbau erfordern, eine Beaufschlagung eines hydraulischen
Verstärker
mit einem hydraulischen Druck eines Hochdruckspeichers steuert,
und der hydraulische Verstärker
die Betätigungseinheit
betätigt.
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Vorteilhaft wird in Verbindung mit
einem in der Anmeldung näher
beschriebenen einfachen hydraulischen Bremskraftverstärker und
einer ABS-Ventilausstattung ein ARP/ESP/EDS-System geschaffen, das
einfach aufgebaut und kostengünstig
ist. Die Betätigungseinheit
ist bevorzugt als Tandem-Hauptzylinder (THZ) ausgebildet. Ein analoges bzw.
analogisiertes Ventil kann mittels einer elektrischen bzw. elektronischen
Fremdansteuerung alle Stellungen zwischen AUF und ZU einnehmen,
so dass der Bremsdruck für
Regel- oder Komfortbremsungen
stufenlos erhöht
oder vermindert werden kann. Bevorzugt wird das analoge bzw. analogisierte Ventil
mit einem Stromwert eingestellt.
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Unter ESP wird ein „Elektronisches
Stabilitäts
Programm" verstanden,
das mit Hilfe von Bremseingriffen das längs- und querdynamische Fahrverhalten des
Fahrzeugs stabilisiert, ohne dass der Fahrer die Bremse betätigen muss.
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Unter ARP wird ein „Active
Rollover Protection" System
verstanden, das mit Hilfe von Bremseingriffen, das Rollverhalten
des Fahrzeugs, durch Erzeugung eines untersteuernden Fahrverhaltens
so beeinflusst, dass ein Umkippen des Fahrzeugs ohne zutun des Fahrers
verhindert wird.
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Unter EDS wird eine „Elektronische
Differential Sperre" verstanden,
die über
die Raddrehzahlsensoren unerwünschten
Antriebsschlupf erkennt und an den durchdrehenden Rädern selbsttätig einbremst. Über die
Wirkung der freien Differentiale als Momentenwaage führt das
durch den Druck aufgebrachte Bremsmoment zu einer Erhöhung des
Antriebsmoments auf der dem gebremsten Rad gegenüberliegenden Seite.
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Vorteilhaft wird der Druckwert des
Hochdruckspeichers dadurch überwacht,
dass zwischen dem Hochdruckspeicher und dem Ventil ein Drucksensor
angeordnet ist.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass
beim Druckabbau das zwischen Verstärker und Hochdruckspeicher
angeordnete Ventil geschlossen wird und dass der hydraulische Verstärker über eine
Leitung, in der ein ansteuerbares Ventil angeordnet ist, mit dem
Behälter
der Betätigungseinheit
so verbunden ist, dass das ebenfalls analog zu betreibende Ventil
dem gewünschten
Druckabbau entsprechend, analog geöffnet und das Fluid wieder
in den Vorratsbehälter
der Betätigungseinheit
zurückströmen kann.
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Das Bremssystem ist in einfacher
Weise so ausgebildet, dass die Betätigungseinheit über eine Bremsleitung
mit den Radbremsen verbunden ist und in den Bremsleitungsteilen
jeweils ein Einlassventil und in einer mit den Bremsleitungsteilen
verbundenen Rücklaufleitung
jeweils ein Auslassventil angeordnet ist.
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Zum Entleeren der Radbremsen und
zum Laden des Hochdruckspeichers ist vorteilhaft vorgesehen, dass
in der Rücklaufleitung
ein Niederdruckspeicher und eine Pumpe mit zugeordnetem Antrieb den
Auslassventilen nachgeschaltet sind.
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Vorteilhaft ist das Bremssystem zum
Laden des Hochdruckspeichers so ausgebildet, dass zwischen der Druckseite
der Pumpe und einer Verzweigungsstelle der Rücklaufleitung ein Rückschlagventil angeordnet
ist, wobei von der Verzweigungsstelle eine Leitung den Hochdruckspeicher
mit der Rücklaufleitung
verbindet.
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Vorteilhaft ist das Bremssystem zum
Entleeren der Radbremsen so ausgebildet, dass zwischen der Druckseite
der Pumpe und einer Verzweigungsstelle der Rücklaufleitung ein Rückschlagventil
angeordnet ist, wobei von der Verzweigungsstelle eine Leitung die
Bremsleitung mit der Rücklaufleitung
verbindet.
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Zur Steuerung der Vorgänge „Entleeren" bzw. „Laden" ist vorteilhaft
in den Leitungen jeweils ein ansteuerbares Ventil angeordnet.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im Folgenden näher
beschrieben.
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Es zeigen
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1 ein
Bremssystem nach der Erfindung
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2 einen
erfindungsgemäßen hydraulischen
Verstärker
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Beschreibung
des hydraulischen Verstärkers
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Der Verstärker 7 ist eine Verlängerung
der Betätigungseinheit
(THZ) 11. Der Verstärkerkolben 41 wird
in dem Verstärkergehäuse 40 geführt, wobei sich
die Druckstange 42 des Verstärkerkolbens 41 im Kolben
des Druckstangenkreises abstützt,
bzw. durch eine entsprechende scheibenartige Vergrößerung des
Durchmessers im der THZ-Bohrung
geführt.
Das Verstärkergehäuse 40 kann
als ein Bauteil mit dem THZ-Gehäuse
ausgeführt
werden, aber auch als separates Bauteil an den THZ angeflanscht werden.
Nach der Montage des Verstärkerkolbens mit
Druckstange 42, oder nach der Montage der THZ-Kolben und
des Verstärkerkolbens
wird das Verstärkergehäuse geeignet
verschlossen. Hinter dem in Ruhelage befindlichen Verstärkerkolben 41 ist
ein Hydraulikanschluss vorzusehen, der die Regelleitung 43 aufnimmt.
Auf der Seite der Druckstange 42 ist eine Entlüftungsbohrung 44 (bzw.
zur Belüftung)
einzubringen. Der Verfahrweg des Verstärkerkolbens 41 entspricht
dem addierten Hub beider THZ-Kreise. Auf der Rückseite des Verstärkers (Verschlussseite)
ist eine Öffnung 45 vorgesehen,
durch die die Druckstange 46 des Bremspedals in den Verstärker 7 eindringt.
Durch diese Konstruktion ist eine Notbetätigung des THZ möglich, wenn
der Verstärker
ausfallen sollte. Diese Notbetätigung
entspricht der Notbetätigung
eines Vakuum-Bremskraftverstärkers.
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Das Flächenverhältnis von Verstärkerkolben und
THZ-Fläche,
ergibt in Verbindung mit der vom Hochdruckspeicher 4 zur
Verfügung
gestellten Druck, den mit Verstärkung
zu erreichenden THZ-Druck.
(Averstärker/ATHZ) * PHDS = PTHZverstärkt mit:
Averstärker:
Fläche
des Verstärkerkolbens
ATHZ: Fläche
des THZ-Kolbens
PHDS: Druck des Hochdruckspeichers
PTHZverstärkt:
THZ-Druck der mit der Verstärkung
erreicht
werden kann
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Man kann also den von einer Steuerung
bzw. Regelung angeforderten Druck durch die Flächenverhältnisse oder den Druck des
Hochdruckspeichers variieren.
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Bei dem Bremssystem 29 nach 1 ist nur ein an die Betätigungseinheit 11 angeschlossener Bremskreis 27 dargestellt,
der auf zwei Radbremsen 30, 31 einwirkt. Der zweite
Bremskreis für
die beiden anderen Radbremsen ist in Aufbau und Funktion mit dem
ersten Bremskreis identisch und muss daher nicht näher beschrieben
werden.
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Die Bremskreise werden gemäß 1 von einem Hauptzylinder 11 beaufschlagt,
der über
einen Hydraulikvorrat 13 mit Hydraulikflüssigkeit
versorgt wird. Der Hauptzylinder 11 wird über den
vorstehend beschriebenen hydraulischen Bremskraftverstärker 7 mit
einem Bremspedal 26 betätigt.
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Der von der jeweiligen Steuerung
bzw. Regelung 28, insbesondere einer Fahrstabilitätsregelung, angeforderte
Druck, beispielsweise zum Erzeugen eines Zusatzgiermomentes, wird
durch den hydraulischen Verstärker 7 erzeugt
und die nicht an der Regelung beteiligten Räder über die stromlos offenen Ventile 15.1,
15.2 (SO-Ventile)
abgesperrt. Das die Regelung führende
Rad wird mit offenem SO-Ventil direkt aus dem THZ mit Druck versorgt,
der über
den hydraulischen Verstärker 7 betätigt wird.
Abbauten werden über
das stromlos geschlossene Ventil (SG-Ventil) vorgenommen, wobei
bei hohen Regelfrequenzen mit geringem Volumenbedarf in der Radbremse
das Ganze oder Teile des abgebauten Volumens zum Laden des Hochdruckspeichers 4 genutzt wird.
In Abhängigkeit
von der Regelsituation kann aber auch das Ganze oder Teile des abgebauten
Volumens wieder in den THZ verschoben werden, um eine Erschöpfung des
THZ zu verhindern. In dieser Situation ist das bis dahin offene
SO-Ventil 15.1 oder 15.2 des geregelten Rades
geschlossen und die Ventile 1 und 2 bestromt,
d.h. Ventil 1 ist geöffnet
und Ventil 2ist geschlossen. Dieses Verfahren ermöglicht die
Regeldauer zu verlängern,
da in Abhängigkeit
der Regelsituation (größere Gefahr
der THZ Erschöpfung,
oder der Verstärkungsbeendung)
das Laden oder das Rückfördern bzw.
Entleeren der Radbremsen 30, 31 bevorzugt wird.
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In normalen Situationen wird die
Ladung des Hochdruckspeichers 4 durch Öffnen eines, oder der beiden
in dem Kreis befindlichen SG-Ventile 16.1 bzw. 16.2 vollzogen,
d.h. die Bremsflüssigkeit
wird vom THZ über
die offenen SO-Ventile 15.1, 15.2 und offenen
SG-Ventile 16.1, 16.2 mittels der motorbetriebenen
Pumpe 19 angesaugt und in den Hochdruckspeicher 4 gepumpt.
Hierbei ist das in Leitung 24 angeordnete Ventil 2 offen.
Ein Rückziehen
der Bremskolben während
einer ABS-Regelung (bei entleertem Niederdruchspeicher = NDS) wird
durch eine Betrachtung des NDS-Druckmodells verhindert. D.h. wenn
kein Volumen im NDS vorhanden ist und der Raddruck nahe, oder gleich
Null ist wird die Ansteuerung der Pumpe 19 unterbunden.
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Wenn auf Einbremsen erkannt wird,
wird der Ladevorgang des Hochdruckspeichers 4 sofort abgebrochen.
Bevorzugt werden Ladevorgänge
in Beschleunigungsphasen geschaltet (ohne Regelung).
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Wenn Einbremsen während eines aktiven Druckaufbaus
erkannt wird, werden die zuvor nicht geregelten Radbremsen über das
SO-Ventil mit entsprechendem Druck beaufschlagt.
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Die Einbremserkennung erfolgt über einen Pedalwegsensor
oder eines anderen, den Bremswunsch des Fahrers erfassenden Sensors.
Wird ein Bremswunsch durch die oben angesprochene Sensorik detektiert,
wird das analog zu betreibende Ventil 5 in Abhängigkeit
von Verfahrweg der Druckstange 46 des Bremspedals und/oder
der Betätigungsgeschwindigkeit
entsprechend geöffnet,
so das Bremsflüssigkeit
von dem geladenen Hochdruckspeicher 4 in den hinter dem
Verstärkerkolben
liegenden Raum 47 strömen
kann. Der Aufbau des Druckes im Verstärker wird hierbei über den
sich einstellenden Druck im THZ mit dem Drucksensor 10 überwacht. Das
heißt,
ein bestimmter Weg, wird einem bestimmten Druck im THZ zugeordnet
und eingeregelt. Dabei fährt
der Verstärkerkolben,
vor der zunehmend in den Verstärkerraum
vordringenden Druckstange 46 des Bremspedals her, ohne
das ein Kontakt entsteht. Nimmt der Fahrer das Bremspedal zurück (Weg
wird wieder kleiner), wird das Ventil 5 geschlossen und das
ebenfalls analog zu betreibende Ventil 6, der Rücknahme
des Fahrerwunsches entsprechend, analog geöffnet und die Bremsflüssigkeit
kann wieder in den Vorratsbehälter 13 zurückströmen. Durch
die Auslegung des Ventils als SO-Ventil, ist es möglich bei
einem Systemausfall den Verstärker
zu betätigen, ohne
dass Unterdruck im Verstärker 4 (bzw.
im Verstärkerraum 47)
entsteht, denn es erfolgt ein Volumenausgleich über das Ventil 6.
Der Fahrer muss bei dieser Einbremserkennung nur die Zusatzkraft überwinden,
die durch den schon in dem Verstärker
eingestellten Druck erzeugt wird. Diese Zusatzkraft ist nur abhängig von
der Fläche
der Druckstange die in den Verstärker
eindringt.
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Besondere Vorteile, neben, dem geringen Bauaufwand
(Entfall von zwei EUV und zwei Trennventilen), ist das noch in der
Ausgangsstellung verbleibende Bremspedal bei aktivem Bremsdruckaufbau,
sowie der hohe Geräuschkomfort,
da kein Pumpenlauf und keine digitale Ventilschaltung für den Druckaufbau
benötigt
wird. Durch die Nutzung des THZ-Druckes
als aktive Druckversorgung ergibt sich ein weiterer Vorteil der
Erfindung. Da der THZ-Druck mittels Druckaufnehmer (3)
gemessen wird, ist auch der Systemdruck bekannt. Dadurch müssen die
Raddrücke
nur sehr selten (wenn zwei Räder
mit verschiedenen Drücken
geregelt werden) modellhaft nachgebildet werden. Ein Systemschutz
(Überlastung
durch zu hohe Drücke)
ist somit auch sehr einfach zu realisieren, da der Druck sensiert
und nicht modellhaft (somit ungenau) nachgebildet wird. Das System
kann somit optimal genutzt werden (Belastung bis zur Grenze), ohne
die Gefahr einer Überlastung.
Die in bestehenden Systemen notwendigen Druckbegrenzungsfunktionen
können
ersatzlos entfallen. Das beschriebene System ist ebenso ACC (Adaptive
Cruise Control), HDC (Hill Descent Control= Bergabfahrtsregelung
WO01/14185) und DOA (Drive Off Assist) tauglich. Der einfache hydraulische Verstärker ist
bei dieser Variante so auszulegen, dass die für ESD oder ESP oder ARP erforderlichen Drücke erreicht
werden können.