DE112018006742T5

DE112018006742T5 - Fahrzeugbremsanlage und verfahren zum erfassen der kolbenstellung einer plungerbaugruppe

Info

Publication number: DE112018006742T5
Application number: DE112018006742.4T
Authority: DE
Inventors: Wendy Zhang; Patrick Hartman; Weichao Kong
Original assignee: ZF Active Safety US Inc
Current assignee: ZF Active Safety US Inc
Priority date: 2017-12-31
Filing date: 2018-12-31
Publication date: 2020-09-24
Also published as: CN111655556A; WO2019133960A1; CN111655556B; US20210061240A1; US11535211B2

Abstract

Ein Verfahren zum Bestimmen einer Referenzierungsstellung eines Kolbens innerhalb einer Plungerbaugruppe für eine Fahrzeugbremsanlage zu Beginn eines Zündzyklus des Fahrzeugs umfasst zunächst das Bereitstellen einer Plungerbaugruppe mit einem eine Bohrung darin definierenden Gehäuse. Die Plungerbaugruppe umfasst einen Kolben, der verschiebbar in der Bohrung angeordnet ist zum Druckbeaufschlagen von Flüssigkeit in einer Druckkammer, wenn der Kolben in eine erste Richtung bewegt wird. Die Plungerbaugruppe umfasst ferner einen elektrisch betriebenen Linearstellantrieb zum Bewegen des Kolbens innerhalb der Bohrung. Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen von elektrischer Leistung an den Linearstellantrieb der Plungerbaugruppe. Der Linearstellantrieb wird dazu angesteuert, den Kolben in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung zu einem Endanschlag hin einzufahren. Der an dem Endanschlag zur Anlage kommende Kolben wird anschließend erfasst.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der vorläufigen Patentanmeldung der Vereinigten Staaten Nr. 62/612,489, eingereicht am 31. Dezember 2017, und der vorläufigen Patentanmeldung der Vereinigten Staaten Nr. 62/612.490, eingereicht am 31. Dezember 2017, deren Offenbarungen aufgrund ihres Zitats als in diese Beschreibung einbezogen gelten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugbremsanlagen. Fahrzeuge werden üblicherweise mit hydraulischen Bremsanlagen verlangsamt und angehalten. Diese Anlagen sind unterschiedlich komplex, eine Basisbremsanlage umfasst üblicherweise jedoch ein Bremspedal, einen Tandemhauptbremszylinder, Flüssigkeitsleitungen, die in zwei ähnlichen, aber separaten Bremskreisen angeordnet sind, und Radbremsen in jedem Kreis. Der Fahrer des Fahrzeugs betätigt ein Bremspedal, das mit dem Hauptbremszylinder verbunden ist. Wenn das Bremspedal niedergedrückt wird, erzeugt der Hauptbremszylinder durch Druckaufbringen auf Bremsflüssigkeit Hydraulikkräfte in beiden Bremskreisen. Die druckbeaufschlagte Flüssigkeit durchläuft die Flüssigkeitsleitung in beiden Kreisen, um Bremszylinder an den Rädern zu betätigen und dadurch das Fahrzeug zu verlangsamen.
Basisbremsanlagen verwenden in der Regel einen Bremskraftverstärker, der dem Hauptbremszylinder eine Kraft zuführt, welche die vom Fahrer erzeugte Pedalkraft unterstützt. Der Verstärker kann mittels Unterdruck oder hydraulisch betrieben werden. Ein üblicher hydraulischer Verstärker erfasst die Bewegung des Bremspedals und erzeugt eine druckbeaufschlagte Flüssigkeit, die in den Hauptbremszylinder eingebracht wird. Die Flüssigkeit aus dem Verstärker unterstützt die Pedalkraft, die auf die Kolben des Hauptbremszylinders wirkt, wodurch in der Leitung, die in Fluidverbindung mit den Radbremsen steht, druckbeaufschlagte Flüssigkeit erzeugt wird. Auf diese Weise werden die vom Hauptbremszylinder erzeugten Drücke erhöht. Hydraulische Verstärker sind üblicherweise an den Hauptbremszylinderkolben angrenzend angeordnet und nutzen ein Verstärkerventil, um die an den Verstärker angelegte druckbeaufschlagte Flüssigkeit zu steuern.
Das Bremsen eines Fahrzeugs auf eine kontrollierte Weise unter widrigen Bedingungen erfordert eine präzise Betätigung der Bremsen durch den Fahrer. Unter solchen Bedingungen kann ein Fahrer leicht einen zu hohen Bremsdruck ausüben, und dadurch bewirken, dass ein oder mehrere Räder blockieren, was zu einem übermäßigen Schlupf zwischen dem Rad und der Fahrbahnoberfläche führt. Solche Blockierzustände der Räder können zu längeren Bremswegen und einem möglichen Verlust der Richtungskontrolle führen.
Fortschritte auf dem Gebiet der Bremsentechnik haben zur Einführung von Antiblockierbremssystemen (ABS) geführt. Ein ABS-System überwacht das Raddrehverhalten und baut selektiv in den entsprechenden Radbremsen Bremsdruck auf bzw. ab, um die Raddrehzahl in einem gewählten Schlupfbereich zu halten und so die maximale Bremskraft zu erreichen. Solche Anlagen sind zwar in der Regel dazu ausgelegt, das Abbremsen eines jeden gebremsten Rades des Fahrzeugs zu steuern, einige Anlagen sind jedoch dazu entwickelt worden, das Abbremsen nur eines Teils der Mehrzahl von abgebremsten Rädern zu steuern.
Zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremsen sind elektronisch gesteuerte ABS-Ventile, die Druckaufbringungsventile und Druckablassventile umfassen, angeordnet. Die ABS-Ventile regulieren den Druck zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremsen.
Üblicherweise arbeiten diese ABS-Ventile im aktivierten Zustand in drei Druckregelmodi: Druckaufbringung, Druckablass und Druckhalten. Die Druckaufbringungsventile ermöglichen, dass unter Druck stehende Bremsflüssigkeit in entsprechende Radbremsen strömt, um den Druck während des Druckaufbringungsmodus zu erhöhen, und die Ablassventile lassen während des Druckablassmodus Bremsflüssigkeit aus ihren zugehörigen Radbremsen ab. Der Radbremsdruck wird während des Haltemodus durch Schließen sowohl der Druckaufbringungsventile als auch der Druckablassventile konstant gehalten.
Zum Erreichen maximaler Bremskräfte unter Aufrechterhaltung der Fahrzeugstabilität ist es wünschenswert, optimale Schlupfniveaus an den Rädern sowohl der Vorder- als auch der Hinterachse zu erzielen. Um die gewünschten Schlupfniveaus zu erreichen, sind während einer Fahrzeugverzögerung unterschiedliche Bremskräfte an der Vorderachse und der Hinterachse erforderlich. Daher sollten die Bremsdrücke zwischen den vorderen und den hinteren Bremsen so bemessen werden, dass an jeder Achse die größtmöglichen Bremskräfte erzielt werden. ABS-Anlagen mit einer derartigen Eignung, die als dynamische Bremskraftregelsysteme („Dynamic Rear Proportioning Systems“, DRP) bekannt sind, nutzen die ABS-Ventile dazu, die Bremsdrücke an den Vorder- und Hinterrädern separat zu regeln, um unter den jeweils gegebenen Bedingungen dynamisch eine optimale Bremsleistung an der Vorderachse und an der Hinterachse zu erzielen.
Eine Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Bremsentechnik hat zur Einführung von Antriebsschlupfregelungen („Traction Control systems“, TC) geführt. Üblicherweise wurden vorhandenen ABS-Anlagen Ventile hinzugefügt, um eine Bremsanlage bereitzustellen, die die Raddrehzahl während des Beschleunigens regelt. Eine zu hohe Raddrehzahl beim Beschleunigen des Fahrzeugs führt zu Radschlupf und Traktionsverlust. Ein elektronisches Regelsystem erfasst diesen Zustand und bringt automatisch Bremsdruck auf die Radbremszylinder des durchdrehenden Rades auf, um den Schlupf zu verringern und die verfügbare Traktion zu erhöhen. Um eine optimale Fahrzeugbeschleunigung zu erreichen, wird den Radbremszylindern auch dann unter Druck stehende Bremsflüssigkeit zur Verfügung gestellt, wenn der Hauptbremszylinder nicht durch den Fahrer betätigt wird.
Bei Fahrzeugbewegungen wie etwa Kurvenfahrten werden dynamische Kräfte erzeugt, welche die Fahrzeugstabilität beeinträchtigen können. Eine Bremsanlage mit Fahrzeugstabilitätsregelung („Vehicle Stability Control“, VSC) verbessert die Stabilität des Fahrzeugs, indem sie diesen Kräften durch selektive Bremsbetätigung entgegenwirkt. Diese Kräfte und andere Fahrzeugparameter werden durch Sensoren erfasst, welche sie einer elektronischen Steuereinheit signalisieren. Die elektronische Steuereinheit betätigt automatisch Druckregeleinrichtungen, um das Maß des auf bestimmte einzelne Radbremsen aufgebrachten hydraulischen Drucks zu regulieren. Um eine optimale Fahrzeugstabilität zu erreichen, müssen Bremsdrücke, die größer als der Hauptbremszylinderdruck sind, jederzeit und schnell verfügbar sein.
Bremsanlagen können auch zum regenerativen Bremsen verwendet werden, um Energie zurückzugewinnen. Um die Bremsanforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen, wird beim regenerativen Bremsen eine elektromagnetische Kraft eines elektrischen Motors/Generators dazu verwendet, dem Fahrzeug einen Teil des Bremsdrehmoments bereitzustellen. Ein Steuermodul in der Bremsanlage kommuniziert mit einem Antriebsstrangsteuermodul, um während einer regenerativen Bremsung sowie einer Bremsung bei Radblockier- und -rutschbedingungen ein koordiniertes Bremsen bereitzustellen. Wenn der Fahrzeugführer beim regenerativen Bremsen zu bremsen beginnt, wird die elektromagnetische Energie des Motors/Generators beispielsweise dazu verwendet, ein Bremsmoment (d.h. einen elektromagnetischen Widerstand zur Bereitstellung des Drehmoments für den Antriebsstrang) auf das Fahrzeug aufzubringen. Wird festgestellt, dass kein ausreichender Speicherplatz zum Speichern der aus dem regenerativen Bremsen zurückgewonnenen Energie mehr zur Verfügung steht, oder wenn das regenerative Bremsen die Anforderungen der Bedienperson nicht erfüllen kann, wird eine hydraulische Bremsung aktiviert, um die von der Bedienperson geforderte Bremswirkung ganz oder teilweise abzuschließen. Das hydraulische Bremsen wird bevorzugt als eine regenerative Mischbremsung ausgeführt, so dass das Mischbremsen wirksam und unmerkbar dort aufgenommen wird, wo das elektromagnetische Bremsen eingestellt wurde. Es ist erwünscht, dass die Fahrzeugbewegung gleichmäßig in das hydraulische Bremsen übergeht, so dass der Fahrer des Fahrzeugs den Übergang nicht bemerkt.
Bremsanlagen können auch autonome Bremsfähigkeiten, wie die adaptive Geschwindigkeitsregelung („Adaptive Cruise Control“, ACC), umfassen. Während eines autonomen Bremsereignisses überwachen verschiedene Sensoren und Anlagen die Verkehrsbedingungen vor dem Fahrzeug und aktivieren automatisch die Bremsanlage, um das Fahrzeug bei Bedarf abzubremsen. Das autonome Bremsen kann so ausgestaltet sein, dass es schnell reagiert, um eine Notfallsituation zu vermeiden. Die Bremsanlage kann aktiviert werden, ohne dass der Fahrer das Bremspedal niederdrückt, oder sogar wenn der Fahrer keinen ausreichenden Druck auf das Bremspedal ausübt. Fortgeschrittene autonome Bremsanlagen sind so ausgestaltet, dass sie das Fahrzeug ohne jegliches Zutun des Fahrers betreiben und sich ausschließlich auf die verschiedenen Sensoren und Anlagen stützen, welche die Verkehrsbedingungen um das Fahrzeug herum überwachen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Referenzierungsstellung eines Kolbens innerhalb einer Plungerbaugruppe für ein Fahrzeugbremssystem zu Beginn eines Zündzyklus des Fahrzeugs und umfasst zunächst das Bereitstellen einer Plungerbaugruppe mit einem eine Bohrung darin definierenden Gehäuse. Die Plungerbaugruppe umfasst einen Kolben, der verschiebbar in der Bohrung angeordnet ist zum Druckbeaufschlagen von Flüssigkeit in einer Druckkammer, wenn der Kolben in eine erste Richtung bewegt wird. Die Plungerbaugruppe umfasst ferner einen elektrisch betriebenen Linearstellantrieb zum Bewegen des Kolbens innerhalb der Bohrung. Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen von elektrischer Leistung an den Linearstellantrieb der Plungerbaugruppe.
Der Linearstellantrieb wird betätigt, um den Kolben in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung zu einem Endanschlag einzufahren. Der an dem Endanschlag zur Anlage kommende Kolben wird anschließend erfasst.
Diese Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Erfassen der Stellung eines Kolbens in Bezug auf eine Konfiguration aus einem Ausgleichssanschluss und einer Dichtung einer Plungerbaugruppe. Das Verfahren umfasst zunächst das Bereitstellen eines Flüssigkeitsbehälters und einer Plungerbaugruppe mit einem eine Bohrung darin definierenden Gehäuse. Die Plungerbaugruppe umfasst einen Kolben, der verschiebbar in der Bohrung angeordnet ist zum Druckbeaufschlagen von Flüssigkeit in einer Druckkammer, wenn der Kolben durch einen Linearstellantrieb in einer ersten Richtung bewegt wird. Die Plungerbaugruppe umfasst einen Anschluss, der mit dem Flüssigkeitsbehälter und mit der Druckkammer in Fluidverbindung steht, wenn der Kolben sich in einer ersten Stellung befindet. Bedingt durch die räumliche Beziehung zwischen einer Dichtung und dem Anschluss innerhalb des Gehäuses der Plungerbaugruppe wird verhindert, dass der Anschluss in Fluidverbindung mit der Druckkammer steht, wenn der Kolben sich in einer zweiten Stellung befindet. Das Verfahren umfasst das Positionieren des Kolbens in einer eingefahrenen Stellung und anschließend das Messen der Differenz zwischen der eingefahrenen Stellung des Kolbens und einer linearen Nullstellung des Kolbens, wobei der Anschluss in einem relativ geringen Abstand benachbart zu der Dichtung angeordnet ist, sodass der Anschluss mit dem Flüssigkeitsbehälter und mit der Druckkammer in Fluidverbindung steht.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform, wenn diese vor dem Hintergrund der beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
Figurenliste

Die 1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Bremsanlage.
Die 2 ist eine vergrößerte schematische Darstellung der Plungerbaugruppe der Bremsanlage der 1.
Die 3 ist eine vergrößerte schematische Teildarstellung der Plungerbaugruppe, die den Kolben der Plungerbaugruppe in einer zufälligen Ausrichtung vor einem Initialisierungsvorgang der Referenzierung zeigt.
Die 4 ist eine vergrößerte schematische Teildarstellung der Plungerbaugruppe, die den Kolben der Plungerbaugruppe in einer eingefahrenen Stellung während des Initialisierungsvorgangs der Referenzierung zeigt.
Die 5 ist eine vergrößerte schematische Teildarstellung der Plungerbaugruppe der 3 in einer linearen Nullreferenzierungsstellung.
Die 6 ist eine vergrößerte schematische Teildarstellung der Plungerbaugruppe, die den Kolben in einer vorderen Stellung unmittelbar nach der Sperrung des Ausgleichsanschlusses zeigt.
Die 7 ist eine graphische Darstellung der Steuerung der Plungerbaugruppe während des Ausgleichssanschluss-Lernprozesses.
Die 8 ist eine vergrößerte schematische Teildarstellung der Plungerbaugruppe, die den Kolben in einer vorgeschobenen vorderen Stellung nach dem Sperren des Ausgleichsanschlusses zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in der 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Fahrzeugbremsanlage dargestellt, die allgemein durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist. Die Bremsanlage 10 ist eine hydraulische Bremsanlage, bei der Flüssigkeitsdruck aus einer Quelle zum Aufbringen von Bremskräften für die Bremsanlage 10 betätigt wird. Die Bremsanlage 10 kann zweckmäßigerweise an einem Landfahrzeug, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug mit vier Rädern, verwendet werden. Ferner kann die Bremsanlage 10, wie weiter unten erläutert wird, mit weiteren Bremsfunktionen, wie einer Antiblockierbremsfunktion (ABS) und anderen Schlupfregelungsmerkmalen zum effektiven Abbremsen des Fahrzeugs, ausgestattet sein. In der dargestellten Ausführungsform der Bremsanlage 10 sind vier Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d vorhanden. Die Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d können eine beliebige geeignete Radbremskonstruktion, die durch das Zuführen von unter Druck stehender Bremsflüssigkeit betätigt wird, aufweisen. Die Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d können beispielsweise einen Bremssattel umfassen, der an dem Fahrzeug derart montiert ist, dass er mit einem Reibelement (wie beispielsweise einer Bremsscheibe), das sich mit einem Fahrzeugrad dreht, in Eingriff kommt, um ein Abbremsen des zugehörigen Fahrzeugrades zu bewirken. Die Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d können einer beliebigen Kombination aus Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs, in dem die Bremsanlage 10 installiert ist, zugeordnet sein. Dargestellt ist eine diagonal geteilte Bremsanlage, so dass die Radbremse 12a dem linken Hinterrad zugeordnet ist, die Radbremse 12b dem rechten Vorderrad zugeordnet ist, die Radbremse 12c dem linken Vorderrad zugeordnet ist und die Radbremse 12d dem rechten Hinterrad zugeordnet ist.
Alternativ können bei einer vertikal geteilten Anlage die Radbremsen 12a und 12b den Vorderrädern zugeordnet sein und die Radbremsen 12c und 12d können den Hinterrädern zugeordnet sein.
Die Bremsanlage 10 umfasst eine Bremspedaleinheit, die allgemein mit 14 bezeichnet ist, einen Pedalsimulator 16, eine Plungerbaugruppe, die allgemein mit 18 bezeichnet ist, und einen Behälter 20. Der Behälter 20 speichert und hält Hydraulikflüssigkeit für die Bremsanlage 10. Die Flüssigkeit innerhalb des Behälters 20 wird vorzugsweise genau oder etwa auf Atmosphärendruck gehalten, falls dies gewünscht ist, kann die Flüssigkeit jedoch unter anderen Drücken gespeichert werden. Die Bremsanlage 10 kann einen (nicht dargestellten) Flüssigkeitspegelsensor zum Erfassen des Flüssigkeitspegels des Behälters 20 umfassen. Es sei angemerkt, dass in der schematischen Darstellung der 1 die Leitungen, möglicherweise nicht als zu dem Behälter 20 führend eingezeichnet sind, sondern durch Leitungen dargestellt sein können, die mit T1, T2 oder T3 enden und beschriftet sind, was anzeigt, dass diese verschiedenen Leitungen mit einem oder mehreren Tanks oder Abschnitten des Behälters 20 verbunden sind. Alternativ kann der Behälter 20 mehrere separate Gehäuse umfassen. Wie nachstehend ausführlich erläutert wird fungiert die Plungerbaugruppe 18 der Bremsanlage 10 als eine Druckquelle, um den Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d während einer üblichen oder normalen Bremsbetätigung ein gewünschtes Druckniveau bereitzustellen. Flüssigkeit von den Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d kann zu der Kolbenbaugruppe 18 zurückgeführt und/oder zu dem Behälter 20 umgeleitet werden.
Die Bremsanlage 10 umfasst eine elektronische Steuereinheit (ECU) 22. Die ECU 22 kann Mikroprozessoren umfassen. Die ECU 22 empfängt verschiedene Signale, verarbeitet Signale und steuert den Betrieb verschiedener elektrischer Komponenten der Bremsanlage 10 im Ansprechen auf die empfangenen Signale. Die ECU 22 kann mit verschiedenen Sensoren wie Drucksensoren, Wegsensoren, Schaltern, Raddrehzahlsensoren und Lenkwinkelsensoren verbunden sein. Die ECU 22 kann auch mit einem externen Modul (nicht dargestellt) zum Empfangen von Informationen über die Gierrate, die Querbeschleunigung und die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs verbunden sein, etwa zum Steuern der Bremsanlage 10 während eines Fahrstabilitätsbetriebs. Zusätzlich kann die ECU 22 mit einem Instrumentenblock zum Sammeln und Bereitstellen von Informationen über Warnanzeigen, wie eine ABS-Warnleuchte, eine Bremsflüssigkeitspegel-Warnleuchte und eine Traktionskontroll-/Fahrzeugstabilitätskontroll-Anzeigeleuchte, verbunden sein.
Die Bremsanlage 10 umfasst ferner das erste und das zweite Absperrventil 30 und 32. Die Absperrventile 30 und 32 können elektromagnetisch betätigte Dreiwegeventile sein. Wie in der 1 schematisch dargestellt, sind die Absperrventile 30 und 32 in der Regel in zwei Stellungen betätigbar. Wie nachstehend erläutert wird, haben das erste und das zweite Absperrventil 30 und 32 jeweils einen Anschluss in selektiver Fluidverbindung mit einer Ausgangsleitung 34, die allgemein mit einem Ausgang der Plungerbaugruppe 18 in Verbindung steht. Das erste und das zweite Absperrventil 30 und 32 umfassen außerdem Anschlüsse, die mit den Leitungen 36 bzw. 38 selektiv in Fluidverbindung stehen, wenn das erste und das zweite Absperrventil 30 und 32 nicht erregt sind, wie in der 1 gezeigt. Das erste und das zweite Absperrventil 30 und 32 umfassen außerdem Anschlüsse, die mit den Leitungen 40 bzw. 42 in Fluidverbindung stehen, über die Flüssigkeit zu den Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d geleitet bzw. von diesen abgeleitet wird.
In einer bevorzugten Ausführung können das erste und/oder das zweite Absperrventil 30 und 32 mechanisch so konstruiert sein, dass, wenn sie in ihren stromlosen Stellungen sind, der Durchfluss in umgekehrter Richtung (von Leitung 34 zu den Leitungen 36 bzw. 38) fließen und den in Ruhestellung geschlossenen Sitz der Ventile 30 und 32 umgehen kann. Obwohl die Dreiwegeventile 30 und 32 schematisch nicht zum Anzeigen dieser Flüssigkeitsstromstellung dargestellt sind, ist festzuhalten, dass die Ventilgestaltung solch einen Flüssigkeitsstrom zulassen können. Dies kann bei der Durchführung von Diagnoseroutinen und beim Entlüften der Bremsanlage 10 hilfreich sein.
Das System 10 umfasst darüber hinaus verschiedene elektromagnetisch betätigte Ventile (Schlupfregelventilanordnung), um geregelte Bremsvorgänge, wie ABS, Antriebsschlupfregelung, Fahrzeugstabilitätsregelung und regeneratives Mischbremsen, zu ermöglichen. Ein erster Satz von Ventilen umfasst ein erstes Druckaufbringungsventil 50 und ein erstes Druckablassventil 52 in Fluidverbindung mit der Leitung 40, um zusammenwirkend von dem ersten Absperrventil 30 erhaltene Flüssigkeit zu der Radbremse 12a zuzuführen und um zusammenwirkend druckbeaufschlagte Flüssigkeit von der Radbremse 12a zu einer Behälterleitung 53 in Fluidverbindung mit dem Behälter 20 abzuleiten. Ein zweiter Satz von Ventilen umfasst ein zweites Druckaufbringungsventil 54 und ein zweites Druckablassventil 56 in Fluidverbindung mit der Leitung 40, um zusammenwirkend von dem ersten Absperrventil 30 erhaltene Flüssigkeit zu der Radbremse 12b zuzuführen und um zusammenwirkend druckbeaufschlagte Flüssigkeit von der Radbremse 12b zu der Behälterleitung 53 abzuleiten. Ein dritter Satz von Ventilen umfasst ein drittes Druckaufbringungsventil 58 und ein drittes Druckablassventil 60 in Fluidverbindung mit der Leitung 42, um zusammenwirkend von dem zweiten Absperrventil 32 erhaltene Flüssigkeit zu der Radbremse 12c zuzuführen und um zusammenwirkend druckbeaufschlagte Flüssigkeit von der Radbremse 12c zu der Behälterleitung 53 abzuleiten. Ein vierter Satz von Ventilen umfasst ein viertes Druckaufbringungsventil 62 und ein viertes Druckablassventil 64 in Fluidverbindung mit der Leitung 42, um zusammenwirkend von dem zweiten Absperrventil 32 erhaltene Flüssigkeit zu der Radbremse 12d zuzuführen und um zusammenwirkend druckbeaufschlagte Flüssigkeit von der Radbremse 12d zu der Behälterleitung 53 abzuleiten. Es sei angemerkt, dass bei einem normalen Bremsereignis Flüssigkeit durch die nicht erregten offenen Druckaufbringungsventile 50, 54, 58 und 62 strömt. Zusätzlich sind die Druckablassventile 52, 56, 60 und 64 vorzugsweise in ihrer nicht erregten Schließstellung, um das Strömen von Flüssigkeit zu dem Behälter 20 zu verhindern.
Die Bremspedaleinheit 14 ist mit einem Bremspedal 70 verbunden und wird vom Fahrer des Fahrzeugs betätigt, wenn der Fahrer das Bremspedal 70 niedertritt. Ein Bremssensor oder -schalter 72 kann mit der ECU 22 verbunden sein, um ein Signal bereitzustellen, das ein Niedertreten des Bremspedals 70 anzeigt. Wie nachfolgend beschrieben, kann die Bremspedaleinheit 14 als eine Reservequelle für druckbeaufschlagte Flüssigkeit verwendet werden, um unter bestimmten Ausfallbedingungen der Bremsanlage 10 die normalerweise bereitgestellte Quelle für druckbeaufschlagte Flüssigkeit von der Plungerbaugruppe 18 im Wesentlichen zu ersetzen . Die Bremspedaleinheit 14 kann die Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d je nach Bedarf mit druckbeaufschlagter Flüssigkeit in den Leitungen 36 und 38 (die normalerweise während einer normalen Bremsbetätigung am ersten und zweiten Absperrventil 30 und 32 gesperrt sind) versorgen.
Die Bremspedaleinheit 14 umfasst ein Gehäuse mit einer darin ausgebildeten mehrfach abgestuften Bohrung 80 um verschiedene zylindrische Kolben und andere Komponenten verschiebbar aufzunehmen. Das Gehäuse kann als eine einzige Einheit ausgebildet sein oder zwei oder mehr separat ausgebildete, miteinander gekoppelte Abschnitte umfassen. Ein Eingangskolben 82, ein Primärkolben 84 und ein Sekundärkolben 86 sind verschiebbar innerhalb der Bohrung 80 angeordnet. Der Eingangskolben 82 ist über einen Gestängearm 76 mit dem Bremspedal 70 verbunden. Eine Bewegung des Eingangskolbens 82, des Primärkolbens 84 und des Sekundärkolbens 86 nach links kann unter bestimmten Bedingungen einen Druckanstieg in einer Eingangskammer 92, einer Primärkammer 94 bzw. einer Sekundärkammer 96 bewirken. Verschiedene Dichtungen der Bremspedaleinheit 14 sowie der Aufbau des Gehäuses und der Kolben 82, 84 und 86 definieren die Kammern 92, 94 und 96. Beispielsweise ist die Eingangskammer 92 allgemein zwischen dem Eingangskolben 82 und dem Primärkolben 84 definiert. Die Primärkammer 94 ist allgemein zwischen dem Primärkolben 84 und dem Sekundärkolben 86 definiert.
Die Sekundärkammer 96 ist allgemein zwischen dem Sekundärkolben 86 und einer durch die Bohrung 80 gebildeten Stirnwand des Gehäuses definiert.
Die Eingangskammer 92 steht aus nachfolgend erläutertem Grund über eine Leitung 100 in Fluidverbindung mit dem Pedalsimulator 16. Der Eingangskolben 82 ist in der Bohrung 80 des Gehäuses der Bremspedaleinheit 14 verschiebbar angeordnet. Eine Außenwand des Eingangskolbens 82 liegt an einer Lippendichtung 102 und einer Dichtung 104 an, die in im Gehäuse ausgebildeten Nuten montiert sind. Ein Durchgang 106 (oder mehrere Durchgänge) ist bzw. sind durch eine Wand des Kolbens 82 ausgebildet. Wie in der 1 dargestellt, befindet sich der Durchgang 106 zwischen der Lippendichtung 102 und der Dichtung 104, wenn die Bremspedaleinheit 14 in der Ruhestellung ist (der Fahrer das Bremspedal 70 nicht niedertritt). In der Ruhestellung ermöglicht der Durchgang 106 über eine Leitung 108 eine Fluidverbindung zwischen der Eingangskammer 92 und dem Behälter 20. Eine ausreichende Bewegung des Eingangskolbens 82 nach links, wie in der 1, bewirkt, dass der Durchgang 106 sich an der Lippendichtung 102 vorbei bewegt, und verhindert dadurch den Flüssigkeitsstrom von der Eingangskammer 92 in die Leitung 108 und den Behälter 20. Eine weitere Bewegung des Eingangskolbens 82 nach links beaufschlagt die Eingangskammer 92 mit Druck, was bewirkt, dass Flüssigkeit über die Leitung 100 in den Pedalsimulator 16 strömt. Wenn Flüssigkeit in den Pedalsimulator 16 umgeleitet wird, dehnt sich eine Simulationskammer 110 innerhalb des Pedalsimulators 16 aus, wodurch eine Bewegung eines Kolbens 112 innerhalb des Pedalsimulators 16 bewirkt wird. Die Bewegung des Kolbens 112 drückt eine Federbaugruppe zusammen, die schematisch als eine Feder 114 dargestellt ist. Das Zusammendrücken der Feder 114 liefert eine Rückkopplungskraft an den Fahrer des Fahrzeugs, welche die Kräfte simuliert, die ein Fahrer beispielsweise bei einer herkömmlichen Hydraulikbremsanlage mit Unterdruckverstärker am Bremspedal 70 spürt. Die Feder 114 des Pedalsimulators 16 kann nach Wunsch eine beliebige Anzahl und beliebige Arten von Federelementen umfassen. Beispielsweise kann die Feder 114 eine Kombination aus einem Federelement mit niedriger Federrate und einem Federelement mit hoher Federrate umfassen, um eine nicht lineare Kraftrückkopplung bereitzustellen. Die Feder 114 des Pedalsimulators 16 kann in einer drucklosen Kammer 122 in Fluidverbindung mit dem Behälter 20 (T1) untergebracht sein.
Die Simulationskammer 110 des Pedalsimulators 16 steht in Fluidverbindung mit der Leitung 100, die in Fluidverbindung mit der Eingangskammer 92 steht. Ein drucklos geschlossenes elektromagnetisch betätigtes Simulatorventil 116 ist in der Leitung 100 angeordnet, um wahlweise das Strömen von Flüssigkeit von der Eingangskammer 92 zur Simulationskammer 110 zu verhindern, etwa während eines Fehlerzustands, in dem die Bremspedaleinheit 14 zum Bereitstellen einer Druckflüssigkeitsquelle für die Radbremsen verwendet wird. In seiner erregten Offenstellung ermöglicht das Simulatorventil 116 eine Fluidverbindung zwischen der Eingangskammer 92 der Bremspedaleinheit 14 und der Simulationskammer 110 des Pedalsimulators 16. Die Bremsanlage 10 kann ferner ein Rückschlagventil 118 enthalten, das in einer parallelen Strömungspfadanordnung mit einer eingeschränkten Öffnung 120 in der Leitung 100 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 118 und die eingeschränkte Öffnung 120 könnten einstückig in das Simulatorventil 116 eingebaut oder darin ausgebildet sein, oder können separat von diesem ausgebildet sein. Die eingeschränkte Öffnung 120 sorgt für eine Dämpfung während eines plötzlichen Anstiegs der Beaufschlagung, bei der der Fahrer das Bremspedal 70 schnell und kräftig niedertritt. Diese Dämpfung bietet eine Kraftrückkopplung, wodurch sich das Niedertreten des Bremspedals 70 eher wie ein herkömmlicher Unterdruckverstärker anfühlt, was eine wünschenswerte Eigenschaft der Bremsanlage 10 sein kann. Die Dämpfung kann auch eine genauere Beziehung zwischen Bremspedalweg und Fahrzeugverzögerung bieten, indem grundsätzlich ein zu großer Bremspedalweg für die Fahrzeugverzögerung, die von der Bremsanlage geliefert werden kann 10, vermieden wird. Das Rückschlagventil 118 bietet einen einfachen Durchflussweg und ermöglicht eine schnelle Rückstellung des Bremspedals 70, wodurch der zugehörige Bremsdruck gemäß der Absicht des Fahrers schnell abnehmen kann.
Wie oben erläutert, steht die Eingangskammer 92 der Bremspedaleinheit 14 über eine Leitung 108 und den im Eingangskolben 82 gebildeten Durchgang 106 selektiv in Fluidverbindung mit dem Behälter 20. Die Bremsanlage 10 kann ein optionales Simulatorprüfventil 130 umfassen, das in der Leitung 108 angeordnet ist. Das Simulatorprüfventil 130 kann elektronisch zwischen einer Offenstellung, wie in der 1 dargestellt, und einer bestromten Schließstellung gesteuert werden. Das Simulatorprüfventil 130 wird während einer normalen verstärkten Bremsbetätigung oder für einen manuellen Durchdrückmodus nicht zwingend benötigt. Das Simulatorprüfventil 130 kann während verschiedener Prüfmodi in eine Schließstellung erregt werden, um den korrekten Betrieb anderer Komponenten der Bremsanlage 10 zu bestimmen. Beispielsweise kann das Simulator-Prüfventil 130 in eine Schließstellung erregt werden, um eine Entlüftung zu dem Behälter 20 über die Leitung 108 zu verhindern, sodass ein Druckaufbau in der Bremspedaleinheit 14 zum Überwachen des Flüssigkeitstroms verwendet werden kann, um festzustellen, ob möglicherweise Leckagen durch Dichtungen verschiedener Komponenten der Bremsanlage 10 auftreten.
Die Primärkammer 94 der Bremspedaleinheit 14 steht über die Leitung 38 in Fluidverbindung mit dem zweiten Absperrventil 32. Der Primärkolben 84 ist in der Bohrung 80 des Gehäuses der Bremspedaleinheit 14 verschiebbar angeordnet. Eine Außenwand des Primärkolbens 84 liegt an einer Lippendichtung 132 und einer Dichtung 134 an, die in im Gehäuse ausgebildeten Nuten montiert sind. Durch eine Wand des Primärkolbens 84 hindurch sind ein oder mehrere Durchgänge 136 ausgebildet. Wenn der Primärkolben 84 sich in seiner Ruhestellung befindet, wie in der 1 dargestellt, befindet sich der Durchgang 136 zwischen der Lippendichtung 132 und der Dichtung 134. Es sei angemerkt, dass die Lippendichtung 132 sich in der Ruhestellung nur geringfügig links von dem Durchgang 136 befindet, wodurch eine Fluidverbindung zwischen der Primärkammer 94 und dem Behälter 20 ermöglicht wird.
Die Sekundärkammer 96 der Bremspedaleinheit 14 steht über die Leitung 36 in Fluidverbindung mit dem ersten Absperrventil 30. Der Sekundärkolben 86 ist in der Bohrung 80 des Gehäuses der Bremspedaleinheit 14 verschiebbar angeordnet. Eine Außenwand des Sekundärkolbens 86 liegt an einer Lippendichtung 140 und einer Dichtung 142 an, die in im Gehäuse ausgebildeten Nuten montiert sind. Durch eine Wand des Sekundärkolbens 86 hindurch sind ein oder mehrere Durchgänge 144 ausgebildet. Wenn der Sekundärkolben 86 sich in seiner Ruhestellung befindet, wie in der 1 dargestellt, befindet sich der Durchgang 144 zwischen der Lippendichtung 140 und der Dichtung 142. Es sei angemerkt, dass die Lippendichtung 140 sich in der Ruhestellung nur geringfügig links von dem Durchgang 144 befindet, wodurch eine Fluidverbindung zwischen der Sekundärkammer 96 und dem Behälter 20 (T2) ermöglicht wird.
Falls gewünscht, können der Primärkolben und der Sekundärkolben 84 und 86 mechanisch verbunden sein, wobei die Bewegung zwischen ihnen begrenzt ist. Die mechanische Verbindung von Primär- und Sekundärkolben 84 und 86 verhindert einen großen Spalt oder eine große Distanz zwischen Primär- und Sekundärkolben 84 und 86 und vermeidet, dass Primär- und Sekundärkolben 84 und 86 ohne Druckanstieg im nicht ausgefallenen Kreislauf über eine relativ große Distanz vorgeschoben werden müssen. Wenn die Bremsanlage 10 beispielsweise in einem manuellen Durchdrückmodus betrieben wird und Flüssigkeitsdruck im Ausgangskreislauf bezogen auf den Sekundärkolben 86, verloren geht, wie beispielsweise in der Leitung 36, wird der Sekundärkolben 86 aufgrund des Drucks in der Primärkammer 94 nach links gedrückt oder vorgespannt. Wären Primär- und Sekundärkolben 84 und 86 nicht miteinander verbunden, würde sich der Sekundärkolben 86 frei in seine in der 1 dargestellte, am weitesten links gelegene Stellung bewegen, und der Fahrer müsste das Pedal 70 um eine Distanz niedertreten, um diesen Wegverlust auszugleichen. Da der Primär- und der Sekundärkolben 84 und 86 jedoch miteinander verbunden sind, wird der Sekundärkolben 86 an dieser Bewegung gehindert, und es kommt bei dieser Art von Ausfall nur zu einem relativ geringen Wegverlust. Jede geeignete mechanische Verbindung zwischen Primär- und Sekundärkolben 84 und 86 kann verwendet werden. Beispielsweise kann, wie schematisch in der 1 dargestellt, das rechte Ende des Sekundärkolbens 86 einen sich nach außen erstreckenden Flansch umfassen, der sich in eine in einer Innenwand des Primärkolbens 84 ausgebildete Nut erstreckt. Die Nut weist eine Breite auf, die größer ist als die Breite des Flansches, wodurch ein relativ kleines Maß an Weg zwischen dem ersten Kolben und dem Sekundärkolben 84 und 86 relativ zueinander möglich ist.
Die Bremspedaleinheit 14 kann eine im Wesentlichen zwischen dem Eingangskolben 82 und dem Primärkolben 84 angeordnete Eingangsfeder 150 umfassen. Zusätzlich kann die Bremspedaleinheit 14 eine zwischen dem Primärkolben 84 und dem Sekundärkolben 86 angeordnete Primärfeder (nicht dargestellt) umfassen. Eine Sekundärfeder 152 kann vorhanden sein und kann zwischen dem Sekundärkolben 86 und einer Bodenwand der Bohrung 80 angeordnet sein. Die Eingangsfeder, die Primärfeder und die Sekundärfeder können eine beliebige geeignete Ausgestaltung, wie beispielsweise die einer Federbaugruppe in einem Gehäuse, aufweisen, um die Kolben in einer Richtung voneinander weg vorzuspannen und um die Kolben außerdem im Gehäuse der Bremspedaleinheit 14 ordnungsgemäß zu positionieren.
Die Bremsanlage 10 kann ferner einen Drucksensor 156 in Fluidverbindung mit der Leitung 36 umfassen, um den Druck in der sekundären Druckkammer 96 zu erfassen und das den Druck anzeigende Signal an die ECU 22 zu übertragen. Die Bremsanlage 10 kann ferner einen Drucksensor 158 in Fluidverbindung mit der Leitung 34 umfassen, um ein den Druck am Ausgang der Plungerbaugruppe 18 anzeigendes Signal zu übertragen.
Wie in der 2 schematisch dargestellt, umfasst die Plungerbaugruppe 18 ein Gehäuse mit einer darin ausgebildeten mehrfach abgestuften Bohrung 200. Die Bohrung 200 umfasst einen ersten Abschnitt 202 und einen zweiten Abschnitt 204. Ein Kolben 206 ist verschiebbar in der Bohrung 200 angeordnet. Der Kolben 206 umfasst einen vergrößerten Endabschnitt 208, der mit einem Mittelabschnitt 210 mit kleinerem Durchmesser verbunden ist. Der Kolben 206 weist ein zweites Ende 211 auf, das mit einem allgemein mit 212 bezeichneten Kugelgewindemechanismus verbunden ist. Der Kugelgewindemechanismus 212 ist dazu vorgesehen, eine translatorische oder lineare Bewegung des Kolbens 206 innerhalb der Bohrung 200 des Gehäuses entlang einer durch die Bohrung 200 definierten Achse sowohl in Vorwärtsrichtung (in den 1 und 2 nach links) als auch in Rückwärtsrichtung (in den 1 und 2 nach rechts) zu bewirken. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Kugelgewindemechanismus 212 einen schematisch angezeigten und allgemein mit 214 bezeichneten Motor, der für seine Ansteuerung mit der ECU 22 elektrisch verbunden ist. Der Motor 214 treibt drehbar eine Schraubenwelle 216 an. Der Motor 214 umfasst im Allgemeinen einen Stator 215 und einen Rotor 217. In der in der 2 schematisch dargestellten Ausführungsform sind der Rotor 217 und die Schraubenwelle 216 einstückig ausgebildet. Das zweite Ende 211 des Kolbens 206 umfasst eine Gewindebohrung 220 und fungiert als angetriebene Mutter des Kugelgewindemechanismus 212. Der Kugelgewindemechanismus 212 umfasst eine Vielzahl von Kugeln 222, die in spiralförmigen Laufbahnen 223, die in der Schraubenwelle 216 und der Gewindebohrung 220 des Kolbens 206 ausgebildet sind, gehalten werden, um die Reibung zu verringern.
Obwohl mit Bezug auf die Plungerbaugruppe 18 ein Kugelgewindemechanismus 212 dargestellt und beschrieben ist, versteht sich, dass andere geeignete mechanische Linearstellantriebe verwendet werden können, um eine Bewegung des Kolbens 206 zu bewirken. Ebenso versteht es sich, dass der Kolben 206 zwar als Mutter des Kugelgewindemechanismus 212 fungiert, der Kolben 206 jedoch auch so ausgestaltet werden könnte, dass er als Schraubenwelle des Kugelgewindemechanismus 212 fungiert. Unter diesen Umständen wäre die Schraubenwelle 216 selbstverständlich dazu ausgelegt, als eine Mutter mit darin ausgebildeten spiralförmigen Innenlaufbahnen zu fungieren. Der Kolben 206 kann (nicht dargestellte) Strukturen umfassen, die mit zusammenwirkenden Strukturen in Eingriff stehen, die in dem Gehäuse der Plungerbaugruppe 18 ausgebildet sind, um eine Drehung des Kolbens 206 zu verhindern, wenn die Schraubenwelle 216 sich um den Kolben 206 dreht. Beispielsweise kann der Kolben 206 sich nach außen erstreckende Keile oder Laschen (nicht dargestellt) umfassen, die so in - im Gehäuse der Plungerbaugruppe 18 ausgebildeten - sich längs erstreckenden Nuten (nicht dargestellt), angeordnet sind, dass die Laschen längs in den Nuten gleiten, wenn der Kolben 206 sich in der Bohrung 200 bewegt.
Wie nachstehend erläutert wird, ist die Plungerbaugruppe 18 vorzugsweise dazu eingerichtet, der Leitung 34 sowohl bei einer Bewegung des Kolbens 206 in Vorwärtsrichtung, als auch bei einer Bewegung in Rückwärtsrichtung Druck zuzuführen. Die Plungerbaugruppe 18 umfasst eine Dichtung 230, die an dem vergrößerten Endabschnitt 208 des Kolbens 206 montiert ist. Die Dichtung 230 liegt verschiebbar an der zylindrischen Innenfläche des ersten Abschnitts 202 der Bohrung 200 an, wenn der Kolben 206 sich innerhalb der Bohrung 200 bewegt. Eine Dichtung 234 und eine Dichtung 236 sind in im zweiten Abschnitt 204 der Bohrung 200 ausgebildeten Nuten montiert. Die Dichtungen 234 und 236 liegen verschiebbar an der zylindrischen Außenfläche des Mittelabschnitts 210 des Kolbens 206 an. Eine erste Druckkammer 240 ist allgemein durch den ersten Abschnitt 202 der Bohrung 200, den vergrößerten Endabschnitt 208 des Kolbens 206 und die Dichtung 230 definiert. Eine ringförmige zweite Druckkammer 242, die sich allgemein hinter dem vergrößerten Endabschnitt 208 des Kolbens 206 befindet, ist allgemein durch den ersten und zweiten Abschnitt 202 und 204 der Bohrung 200, die Dichtungen 230 und 234 und den Mittelabschnitt 210 des Kolbens 206 definiert. Die Dichtungen 230, 234 und 236 können jeden geeigneten Dichtungsaufbau aufweisen.
Obgleich die Plungerbaugruppe 18 so ausgebildet sein kann, dass sie eine beliebige geeignete Größe und Anordnung hat, ist in einer Ausführungsform die wirksame hydraulische Fläche der ersten Druckkammer 240 größer als die wirksame hydraulische Fläche der ringförmigen zweiten Druckkammer 242. Die erste Druckkammer 240 hat allgemein eine effektive hydraulische Fläche, die dem Durchmesser des Mittelabschnitts 210 des Kolbens 206 (dem Innendurchmesser der Dichtung 234) entspricht, da Flüssigkeit durch die Leitungen 254, 34 und 243 umgeleitet wird, wenn der Kolben 206 in Vorwärtsrichtung vorgeschoben wird. Die zweite Druckkammer 242 hat allgemein eine wirksame hydraulische Fläche, die dem Durchmesser des ersten Abschnitts 202 der Bohrung 200 minus dem Durchmesser des Mittelabschnitts 210 des Kolbens 206 entspricht. Diese Konfiguration sorgt dafür, dass beim Rückhub, bei dem der Kolben 206 sich nach hinten bewegt, weniger Drehmoment (oder Leistung) von dem Motor 214 benötigt wird, um den gleichen Druck wie bei seinem Vorwärtshub beizubehalten. Abgesehen davon, dass beim Rückwärtshubs des Kolbens 206 weniger Kraft erforderlich ist, erzeugt der Motor 214 gegebenenfalls auch weniger Wärme. Unter Umständen, in denen ein hoher Bremsdruck erwünscht ist, könnte die Plungerbaugruppe 34 von einem Vorwärtshub zu einem Rückwärtshub betätigt werden. Während also bei den meisten Bremsbetätigungen ein Vorwärtshub verwendet wird, kann ein Druckhub nach hinten genutzt werden. Auch unter Umständen, in denen der Fahrer das Pedal 90 für längere Zeit niedertritt, könnte die Bremsanlage 10 so betätigt werden, dass sie den Bremsdruck aufrechterhält (anstatt die Plungerbaugruppe 34 kontinuierlich zu erregen) indem das erste und das zweite Plungerventil 250 und 252 (wie nachstehend erläutert) in Schließstellungen gesteuert werden und dann der Motor oder die Plungerbaugruppe 34 ausgeschaltet werden.
Die Plungerbaugruppe 18 umfasst vorzugsweise einen schematisch als 218 gezeigten Sensor zum indirekten Erfassen der Stellung des Kolbens 206 innerhalb der Bohrung 200. Der Sensor 218 steht mit der ECU 22 in Verbindung. In einer Ausführungsform erkennt der Sensor 218 die Drehstellung des Rotors 217, in den metallische oder magnetische Elemente eingebettet sein können. Da der Rotor 217 einstückig mit der Welle 216 ausgebildet ist, entspricht die Drehstellung der Welle 216 der linearen Stellung des Kolbens 206. Somit kann die Stellung des Kolbens 206 bestimmt werden, indem über den Sensor 218 die Drehstellung des Rotors 217 erfasst wird.
Der Kolben 206 der Plungerbaugruppe 18 umfasst einen darin ausgebildeten Durchgang 244. Der Durchgang 244 definiert einen sich durch die zylindrische Außenwand des Kolbens 206 erstreckenden ersten Anschluss 246 und steht in Fluidverbindung mit der Sekundärkammer 242. Der Durchgang 244 definiert auch einen zweiten Anschluss 248, der sich durch die zylindrische Außenwand des Kolbens 206 erstreckt und mit einem zwischen den Dichtungen 234 und 236 angeordneten Abschnitt der Bohrung 200 in Fluidverbindung steht. Der zweite Anschluss 248 steht in Fluidverbindung mit einer Leitung 249, die mit dem Behälter 20 (T3) in Fluidverbindung steht. In der Ruhestellung, wie in der 2 dargestellt, stehen die Druckkammern 240 und 242 über die Leitung 249 mit dem Behälter 20 in Fluidverbindung. Dies trägt dazu bei, ein ordnungsgemäßes Ablassen von Druck am Ausgang der Plungerbaugruppe 18 und in den Druckkammern 240 und 242 selbst zu gewährleisten. Das Ablassen von Druck verhindert eine unbeabsichtigte Betätigung der Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d durch jeglichen in den Druckkammern 240 und 242 verbliebenen Druck. Nach einer anfänglichen Vorwärtsbewegung des Kolbens 206 aus seiner Ruhestellung bewegt sich der Anschluss 248 an der Lippendichtung 234 vorbei, wodurch die Fluidverbindung der Druckkammern 240 und 242 mit dem Behälter 20 unterbrochen wird, sodass die Druckkammern 240 und 242 bei der weiteren Bewegung des Kolbens 206 Druck aufbauen können.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 1 umfasst die Bremsanlage 10 ferner ein erstes Plungerventil 250 und ein zweites Plungerventil 252. Das erste Plungerventil 250 ist vorzugsweise ein elektromagnetisch betätigtes drucklos geschlossenes Ventil. Somit befindet sich das erste Plungerventil 250 im nicht erregten Zustand in einer Schließstellung, wie in der 1 dargestellt. Das zweite Plungerventil 252 ist vorzugsweise ein elektromagnetisch betätigtes drucklos geöffnetes Ventil. Somit befindet sich das zweite Plungerventil 252 im nicht erregten Zustand in einer Offenstellung, wie in der 1 dargestellt. In dem zweiten Plungerventil 252 kann ein Rückschlagventil angeordnet sein, so dass, wenn sich das zweite Plungerventil 252 in seiner Schließstellung befindet, nach wie vor Flüssigkeit durch das zweite Plungerventil 252 von einer ersten Ausgangsleitung 254 (von der ersten Druckkammer 240 der Plungerbaugruppe 18) in Richtung zu der zu den Absperrventilen 30 und 32 führenden Leitung 34 strömen kann. Es sei angemerkt, dass während eines Rückwärtshubs des Kolbens 206 der Plungerbaugruppe 18 in der zweiten Druckkammer 242 Druck zur Ausgabe in die Leitung 34 erzeugt werden kann.
Allgemein werden das erste und das zweite Plungerventil 250 und 252 so gesteuert, dass sie einen Flüssigkeitsstrom an den Ausgängen der Plungerbaugruppe 18 ermöglichen und, wenn gewünscht, das Ablassen zum Behälter 20 (T3) durch die Plungerbaugruppe 18 ermöglichen. Beispielsweise kann das erste Plungerventil 250 während eines normalen Bremsereignisses in seine Offenstellung erregt werden, so dass das erste und das zweite Plungerventil 250 und 252 geöffnet sind (was gegebenenfalls Geräusche während des Betriebs verringert). Vorzugsweise ist das erste Plungerventil 250, wenn der Motor läuft, während eines Zündzyklus nahezu immer erregt. Selbstverständlich kann das erste Plungerventil 250 gezielt in seine Schließstellung bewegt werden, etwa während eines Druck erzeugenden Rückwärtshubs der Plungerbaugruppe 18. Das erste und das zweite Plungerventil 250 und 252 sind vorzugsweise in ihren Offenstellungen, wenn der Kolben 206 der Plungerbaugruppe 18 in seinem Vorwärtshub betätigt wird, um die Strömung zu maximieren. Wenn der Fahrer das Bremspedal 70 loslässt, bleiben das erste und das zweite Plungerventil 250 und 252 vorzugsweise in ihren Offenstellungen. Es ist zu beachten, dass Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Kolbens 206 der Plungerbaugruppe 18 durch das Rückschlagventil innerhalb des geschlossenen zweiten Plungerventils 252 sowie durch ein Rückschlagventil 258 aus dem Behälter 20 strömen kann.
Es kann wünschenswert sein, das erste Plungerventil 250 mit einer relativ großen Durchgangsöffnung auszubilden, wenn es sich in seiner Offenstellung befindet. Eine relativ große Öffnung der ersten Plungerbaugruppe 250 trägt dazu bei, einen einfachen Strömungsweg durch diese bereitzustellen. Das zweite Plungerventil 252 kann in seiner Offenstellung im Vergleich zu dem ersten Plungerventil 250 mit einer viel kleineren Öffnung versehen sein. Ein Grund hierfür besteht darin, dazu beizutragen, zu verhindern, dass der Kolben 206 der Plungerbaugruppe 18 bei einem Fehlerereignis aufgrund des Strömens von Flüssigkeit durch die erste Ausgangsleitung 254 in die erste Druckkammer 240 der Plungerbaugruppe 18 rückwärts getrieben wird, wodurch eine Beschädigung der Plungerbaugruppe 18 verhindert wird. Da Flüssigkeit in ihrem Strömen durch die relativ kleine Öffnung gedrosselt wird, tritt eine Dissipation auf, da ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt wird. Daher sollte die Öffnung ausreichend klein sein, um dazu beizutragen, einen plötzlichen katastrophalen Rücktrieb des Kolbens 206 der Plungerbaugruppe 18 bei einem Ausfall der Bremsanlage 10, wie beispielsweise wenn der Motor 214 nicht mehr mit Strom versorgt wird und der Druck in der Leitung 34 relativ hoch ist, zu verhindern.
Wie in der 2 gezeigt, kann die Plungerbaugruppe 18 ein optionales Federelement, wie beispielsweise eine Federscheibe 277, umfassen, um das Dämpfen eines derart schnellen Rücktriebs des Kolbens 206 nach hinten zu unterstützen. Die Federscheibe 277 kann auch das Dämpfen des Kolbens 206, der sich mit einer solchen Geschwindigkeit bewegt, unterstützen, wenn er sich einer Ruhestellung nahe seiner am weitesten eingefahrenen Stellung innerhalb der Bohrung 200 nähert. In der 2 schematisch dargestellt, befindet sich die Federscheibe 277 zwischen dem vergrößerten Endabschnitt 208 und einer Schulter 279, die in der Bohrung 200 zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 202 und 204 ausgebildet ist. Die Federscheibe 277 kann eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen, die sich bei Kontakt mit dem Kolben 206 durchbiegt oder zusammengedrückt wird, wenn sich der Kolben 206 nach hinten bewegt. Beispielsweise kann die Federscheibe 277 in Form einer konischen Metallfederscheibe vorliegen. Alternativ kann die Federscheibe 277 als Wellenfeder ausgebildet sein. Obwohl die Federscheibe 277 in der Bohrung 200 der Plungerbaugruppe 18 montiert dargestellt ist, kann die Federscheibe 277 alternativ an dem Kolben 206 montiert sein, so dass die Federscheibe 277 sich mit dem Kolben 206 bewegt. In dieser Konfiguration würde die Federscheibe 277 bei einer ausreichenden Bewegung des Kolbens 206 nach rechts an der Schulter 279 zur Anlage kommen und zusammengedrückt werden.
Das erste und das zweite Plungerventil 250 und 252 sorgen während eines normalen Bremsvorgangs für einen offenen Parallelweg zwischen den Druckkammern 240 und 242 der Plungerbaugruppe 18. Obgleich ein einzelner offener Weg ausreichend sein kann, besteht der Vorteil eines ersten und eines zweiten Plungerventils 250 und 252 darin, dass das erste Plungerventil 250 einen einfachen Strömungsweg durch seine relativ große Öffnung bereitstellen kann, während das zweite Plungerventil 252 für einen gedrosselten Öffnungsweg während bestimmter Ausfallbedingungen sorgen kann (wenn das erste Plungerventil 250 in seine Schließstellung entregt ist).
Während eines typischen oder normalen Bremsvorgangs wird das Bremspedal 70 von dem Fahrer des Fahrzeugs niedergetreten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Bremsanlage 10 umfasst die Bremspedaleinheit 14 einen oder mehrere Wegsensoren 270 (aus Gründen der Redundanz) zum Erzeugen von Signalen, welche den Verschiebeweg des Eingangskolbens 82 der Bremspedaleinheit 14 angeben und an die ECU 22 übertragen werden.
Während normaler Bremsvorgänge wird die Plungerbaugruppe 18 betätigt, um der Leitung 34 Druck für die Betätigung der Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d zuzuführen. Unter bestimmten Fahrbedingungen kommuniziert die ECU 22 mit einem Antriebsstrang-Steuermodul (nicht dargestellt) und anderen zusätzlichen Bremssteuergeräten des Fahrzeugs, um ein koordiniertes Bremsen in weiterentwickelten Bremssteuersystemen zu erzielen (beispielsweise Antiblockiersystem (ABS), Antriebsschlupfregelung („traction control“ (TC), Fahrzeugstabilitätsregelung („vehicle stability control“ (VSC) und regenerative Mischbremsung („regenerative brake blending“). Bei einer normalen Bremsbetätigung wird der durch Niedertreten des Bremspedals 70 erzeugte Strom druckbeaufschlagter Flüssigkeit von der Bremspedaleinheit 14 in den Pedalsimulator 16 umgeleitet. Das Simulatorventil 116 wird betätigt, um Flüssigkeit aus der Eingangskammer 92 durch das Simulatorventil 116 umzuleiten. Es sei angemerkt, dass das Simulatorventil 116 in der 1 in seinem erregten Zustand dargestellt ist. Somit ist das Simulatorventil 116 ein drucklos geschlossenes Magnetventil. Es ist auch zu beachten, dass der Flüssigkeitsstrom von der Eingangskammer 92 zu dem Behälter 20 gesperrt ist, sobald der Durchgang 106 in dem Eingangskolben 82 sich an der Dichtung 104 vorbei bewegt.
Während der Dauer eines normalen Bremsereignisses bleibt das Simulatorventil 116 vorzugsweise geöffnet. Während eines normalen Bremsvorgangs werden ferner die Absperrventile 30 und 32 in zweite Stellungen erregt, um das Strömen von Flüssigkeit aus den Leitungen 36 und 38 durch die Absperrventile 30 bzw. 32 zu verhindern. Um dazu beizutragen, Geräusche zu minimieren, werden die Absperrventile 30 und 32 vorzugsweise während der gesamten Dauer eines Zündzyklus erregt, etwa wenn der Motor läuft, anstatt ein- und ausgeschaltet zu werden. Es sei angemerkt, dass der Primär- und der Sekundärkolben 84 und 86 nicht in Fluidverbindung mit dem Behälter 20 stehen, da ihre Durchgänge 136 bzw. 144 hinter den Lippendichtungen 132 bzw. 140 liegen.
Das Verhindern des Strömens von Flüssigkeit durch die Absperrventile 30 und 32 sperrt die Primär- und die Sekundärkammer 94 und 96 der Bremspedaleinheit 14 hydraulisch ab, was eine weitere Bewegung von Primär- und Sekundärkolben 84 und 86 verhindert.
Es ist allgemein wünschenswert, die Absperrventile 30 und 32 während des normalen Bremsmodus erregt zu halten, um etwa während eines Loslassens des Bremspedals 70 durch den Fahrer ein Ablassen von Flüssigkeit zu dem Behälter 20 durch die Piungerbaugruppe 18 zu gewährleisten. Wie am besten in der 1 dargestellt, ermöglicht der in dem Kolben 206 der Plungerbaugruppe 18 ausgebildete Durchgang 244 dieses Ablassen.
Bei normalen Bremsvorgängen kann, während der Pedalsimulator 16 durch Niedertreten des Bremspedals 70 betätigt wird, die Plungerbaugruppe 18 von der ECU 22 dazu angesteuert werden, die Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d zu betätigen. Die Plungerbaugruppe 18 wird betätigt, um die Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d verglichen mit dem Druck, den die Bremspedaleinheit 14 dadurch erzeugt, dass der Fahrer das Bremspedal 70 niedertritt, mit dem gewünschten Druckniveau zu versorgen. Die elektronische Steuereinheit 22 steuert den Motor 214 zum Drehen der Schraubenwelle 216 in der ersten Drehrichtung an. Die Drehung der Schraubenwelle 216 in der ersten Drehrichtung bewirkt, dass der Kolben 206 sich in Vorwärtsrichtung (in den 1 und 2 nach links) vorgeschoben wird. Eine Bewegung des Kolbens 206 bewirkt einen Druckanstieg in der ersten Druckkammer 240 und hat zur Folge, dass Flüssigkeit aus der ersten Druckkammer 240 heraus und in die Leitung 254 hinein strömt. Über das erste offene und das zweite offene Plungerventil 250 und 252 kann Flüssigkeit in die Leitung 34 strömen. Es ist zu beachten, dass Flüssigkeit über eine Leitung 243 in die zweite Druckkammer 242 strömen kann, wenn der Kolben 206 in Vorwärtsrichtung vorgeschoben wird. Druckbeaufschlagte Flüssigkeit aus der Leitung 34 wird durch die Absperrventile 30 und 32 in die Leitungen 40 und 42 geleitet. Die druckbeaufschlagte Flüssigkeit aus den Leitungen 40 und 42 kann durch die geöffneten Druckaufbringungsventile 50, 54, 58 und 62 zu den Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d geleitet werden, während die Druckablassventile 52, 56, 60 und 64 geschlossen bleiben. Wenn der Fahrer das Bremspedal 70 anhebt oder freigibt, kann die ECU 22 den Motor 214 zum Drehen der Schraubenwelle 216 in der zweiten Drehrichtung betätigen, wodurch der Kolben 206 eingefahren wird und die Flüssigkeit von den Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d abzieht. Die Geschwindigkeit und die Distanz des Einfahrens des Kolbens 206 basieren auf den Anforderungen des Fahrers, der das Bremspedal 70 freigibt, wie durch den Sensor 218 erfasst. Wenn der Fahrer das Bremspedal 90 schnell freigibt, kann die Plungerbaugruppe 14 selbstverständlich dazu betätigt werden, einen solchen sofortigen Druckabfall zu vermeiden. Unter bestimmten Bedingungen, wie beispielsweise bei einem nicht verstärkten Schlupfregelereignis, kann die druckbeaufschlagte Flüssigkeit aus den Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d dazu beitragen, den Kugelgewindemechanismus 212 zurückzudrehen und den Kolben 206 in seine Ruhestellung zurück zu bewegen. Es ist zu beachten, dass, wenn der Fahrer das Bremspedal 90 freigibt, das erste und das zweite Plungerventil 250 und 252 vorzugsweise während eines Nicht-Schlupfregelereignisses in ihren Offenstellungen bleiben.
In einigen Situationen kann der Kolben 206 der Plungerbaugruppe 18 seine volle Hublänge innerhalb der Bohrung 200 des Gehäuses erreichen, und es ist immer noch erwünscht, dass zusätzlicher verstärkter Druck an die Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d abgegeben wird. Die Plungerbaugruppe 18 ist eine doppeltwirkende Plungerbaugruppe, sodass sie dazu eingerichtet ist, der Leitung 34 auch dann verstärkten Druck zuzuführen, wenn der Kolben 206 nach hinten (nach rechts) oder in umgekehrter Richtung bewegt wird. Dies bietet einen Vorteil gegenüber einer herkömmlichen Plungerbaugruppe, deren Kolben zunächst in seine Ruhestellung oder eingefahrene Stellung zurück gebracht werden muss, bevor der Kolben erneut vorgeschoben werden kann, um Druck in einer einzelnen Druckkammer zu erzeugen. Wenn der Kolben 206 beispielsweise seinen vollen Hub erreicht hat und noch zusätzlicher verstärkter Druck erwünscht ist, wird das zweite Plungerventil 252 in seine geschlossene Rückschlagventilposition erregt. Das erste Plungerventil 250 wird in seine Schließstellung entregt. Die elektronische Steuereinheit 22 steuert den Motor 214 in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung an, um die Schraubenwelle 216 in der zweiten Drehrichtung zu drehen. Die Drehung der Schraubenwelle 216 in der zweiten Drehrichtung bewirkt, dass der Kolben 206 eingefahren wird oder sich in die Rückwärtsrichtung (in den 1 und 2 nach rechts) bewegt. Die Bewegung des Kolbens 206 führt zu einem Druckanstieg in der zweiten Druckkammer 242 und zum Ausströmen von Flüssigkeit aus der zweiten Druckkammer 242 und in die Leitung 243 und die Leitung 34. Druckbeaufschlagte Flüssigkeit aus der Leitung 34 wird durch die Absperrventile 30 und 32 in die Leitungen 40 und 42 geleitet. Die druckbeaufschlagte Flüssigkeit aus den Leitungen 40 und 42 kann durch die geöffneten Druckaufbringungsventile 50, 54, 58 und 62 zu den Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d geleitet werden, während die Druckablassventile 52, 56, 60 und 64 geschlossen bleiben. In ähnlicher Weise wie bei einem Vorwärtshub des Kolbens 206 kann die ECU 22 auch selektiv die Druckaufbringungsventile 50, 54, 58 und 62 und die Druckablassventile 52, 56, 60 und 64 ansteuern, um die Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d mit dem gewünschten Druckniveau zu versorgen.
Wenn der Fahrer das Bremspedal 70 während eines druckbeaufschlagten Rückwärtshubs der Plungerbaugruppe 18 anhebt oder freigibt, werden das erste und das zweite Plungerventil 250 und 252 vorzugsweise in ihre Offenstellungen erregt, obwohl es im Wesentlichen nach wie vor ausreichen würde, wenn nur eines der Ventile 250 und 252 geöffnet wäre. Es sei angemerkt, dass beim Übergang aus einem Schlupfregelereignis die ideale Situation darin bestünde, dass die Stellung des Kolbens 206 und das innerhalb der Plungerbaugruppe 18 verdrängte Volumen exakt mit den gegebenen Drücken und Flüssigkeitsvolumina innerhalb der Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d korrelieren. Wenn die Korrelation jedoch nicht exakt ist, kann Flüssigkeit über das Rückschlagventil 258 aus dem Behälter 20 in die Kammer 240 der Plungerbaugruppe 18 gesaugt werden.
Während eines Bremsereignisses kann die ECU 22 die Druckaufbringungsventile 50, 54, 58 und 62 und die Druckablassventile 52, 56, 60 und 64 selektiv ansteuern, um die Radbremsen jeweils mit einem gewünschten Druckniveau zu versorgen. Die ECU 22 kann die Bremsanlage 10 auch während ABS, DRP, TC, VSC, regenerativem Bremsen und autonomen Bremsereignissen durch allgemeines Betätigen der Plungerbaugruppe 18 in Verbindung mit den Druckaufbringungsventilen und den Druckablassventilen steuern. Selbst wenn der Fahrer des Fahrzeugs das Bremspedal 70 nicht niedertritt, kann die ECU 22 die Plungerbaugruppe 18 betätigen, um eine Quelle für zu den Radbremsen geleitete druckbeaufschlagte Flüssigkeit bereitzustellen, etwa bei einem autonomen Fahrzeugbremsereignis.
Im Falle eines Verlusts der elektrischen Stromversorgung in Teilen der Bremsanlage 10 stellt die Bremsanlage 10 ein manuelles Durchdrücken oder ein manuelles Aufbringen derart bereit, dass die Bremspedaleinheit 14 die Leitungen 36 und 38 mit mit vergleichsweise hohem Druck beaufschlagter Druckflüssigkeit versorgen kann. Während einer elektrischen Störung könnte der Motor 214 der Plungerbaugruppe 18 aufhören zu arbeiten und dadurch keine mit Druck beaufschlagte Hydraulikbremsflüssigkeit aus der Plungerbaugruppe 18 erzeugen. Die Absperrventile 30 und 32 werden in ihre Stellungen zum Ermöglichen eines Flüssigkeitsstroms von den Leitungen 36 und 38 zu den Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d, pendeln (oder verbleiben). Das Simulatorventil 116 wird in seine Schließstellung pendeln, um zu verhindern, dass Flüssigkeit aus der Eingangskammer 92 zu dem Pedalsimulator 16 strömt. Während der manuellen Durchdrückbetätigung werden der Eingangskolben 82, der Primärkolben 84 und der Sekundärkolben 86 nach links vorgeschoben, sodass die Durchgänge 106, 136, 144 sich an den Dichtungen 102, 132 bzw. 140 vorbei bewegen, um einen Flüssigkeitsstrom von ihren jeweiligen Flüssigkeitskammern 92, 94 und 96 zu dem Behälter 20 zu verhindern, wodurch die Kammern 92, 94 und 96 mit Druck beaufschlagt werden. Von den Kammern 94 und 96 strömt Flüssigkeit in die Leitungen 38 bzw. 36, um die Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d zu betätigen.
Für den ordnungsgemäßen Betrieb der Plungerbaugruppe 18 ist es offensichtlich wünschenswert, dass die ECU 22 die tatsächliche Stellung des Kolbens 206 innerhalb des Gehäuses der Plungerbaugruppe 18 kennt. Die tatsächliche Stellung des Kolbens 206 zu bestimmen, ist nicht nur am Anfang, nach der Herstellung und Montage der Plungerbaugruppe 18 wichtig, sondern auch während der Betriebsdauer der Plungerbaugruppe 18. Die Genauigkeit des Sensors 218 sowie die Genauigkeit des Kugelgewindemechanismus 212 können so ausgelegt und so beschaffen sein, dass die Stellung des Kolbens 206 während der Bewegung des Kolbens 206 innerhalb der Plungerbaugruppe 18 mit ausreichender Toleranz ordnungsgemäß bestimmt werden können. Mit anderen Worten, der Kugelgewindemechanismus 212 kann mit einer so hohen Qualität und Genauigkeit ausgelegt sein, dass der Sensor 218 die Stellung des Kolbens 206 zuverlässig verfolgen kann, wenn der Kolben 206 durch den Motor 214 und den Kugelgewindemechanismus 212 innerhalb der Plungerbaugruppe 18 bewegt wird. Die ECU 22 kann kontinuierliche Signale von dem Sensor 218 empfangen, um sicherzustellen, dass die ordnungsgemäße Stellung des Kolbens 206 bezogen auf das Gehäuse der Plungerbaugruppe 18 beibehalten wird. Somit ist die Kenntnis der Stellung des Kolbens 206 während des Betriebs der Plungerbaugruppe 18 allgemein kein Problem für den ordnungsgemäßen Betrieb der Plungerbaugruppe 18.
Es ist jedoch wichtig, eine Referenz- oder Ausgangsstellung des Kolbens 206 innerhalb der Bohrung 200 zu kennen und zu bestimmen, sodass alle späteren Stellungen des Kolbens aus dieser bekannten Referenzierungsstellung hervorgehen und von ihr ausgehend bestimmt werden können. Die ECU 22 könnte dazu eingerichtet sein, Daten, die der letzten bekannten Stellung des Kolbens 206 zugeordnet sind, vor einer elektrischen Abschaltung der Bremsanlage 10 zu speichern. Beim nächsten Einschaltzyklus der Bremsanlage 10 kann diese letzte bekannte Stellung verwendet werden, um die Stellung des Kolbens 206 neu zu bestimmen. In Zeiträumen, in denen die Bremsanlage 10 nicht mit Strom versorgt wird, kann die Stellung des Kolbens 206 sich jedoch gegenüber der zuvor - vor der letzten elektrischen Abschaltung - bekannten Stellung physisch verschieben oder bewegen. Beispielsweise könnten Vibrationen, die die Plungerbaugruppe 18 während eines Abschaltereignisses erfährt, den Kolben 206 gegenüber der zuvor bekannten Stellung verschieben. Diese Verschiebung des Kolbens 206 würde zu einer falschen Annahme über die physische Stellung des Kolbens 206 führen. Um diese Probleme zu überwinden, ist es wünschenswert, bei jedem Start des elektrischen Systems einen Initialisierungsprozess bereitzustellen, sodass die tatsächliche Stellung des Kolbens 206 bestimmt und erfasst werden kann, um eine Ausgangs- oder Referenzierungsstellung (eine anfängliche lineare Nullstellung) des Kolbens 206 bereitzustellen. Nach dem Bestimmen einer Referenzierungsstellung des Kolbens 206 kann dann jede Stellung des Kolbens 206 auf dieser Ausgangsstellung basieren und von ihr ausgehend verfolgt werden.
Der Initialisierungsvorgang der Referenzierung beginnt vorzugsweise beim Einschalten des Systems, bei dem der Bremsanlage 10 elektrische Leistung zugeführt wird. Das Einschalten des Systems kann einem Zündzyklus entsprechen, bei dem das Fahrzeug gestartet wird. Der Zündzyklus entspricht bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor beispielsweise im Wesentlichen dem Starten oder Zünden des Motors und endet, wenn der Motor abgestellt wird. Üblicherweise werden beim Abstellen des Motors die meisten elektrischen Anlagen des Fahrzeugs ebenfalls abgestellt und ausgeschaltet. Die Bremsanlage 10 kann eine dieser Anlagen sein, die heruntergefahren werden. Selbst bei Fahrzeugen ohne Verbrennungsmotor, wie vollständig elektrisch betriebene Fahrzeuge oder Hybridfahrzeuge, kann ein Zündzyklus verwendet werden, um einen Abstell- und Ausschaltzyklus der Bremsanlage zu beschreiben.
In der 3 ist eine schematische Darstellung der Plungerbaugruppe 18 in einer zufälligen Ausrichtung so dargestellt, dass der Kolben 206 sich aus einer Ruhestellung, wie in der 2 gezeigt, in eine zufällige, unbekannte vordere Stellung bewegt hat. Beispielsweise könnten Vibrationen, die beim Abschalten des Motors und Herunterfahren der Bremsanlage 10 auf die Plungerbaugruppe 18 einwirkten, die Stellung des Kolbens 206 in der 3 verursacht haben. In der 3 ist der Kolben 206 so dargestellt, dass zwischen der Federscheibe 277 und dem vergrößerten Endabschnitt 208 des Kolbens 206 ein Spalt vorhanden ist. Es versteht sich, dass die hierin enthaltenen schematischen Zeichnungen der Plungerbaugruppe 18 nicht maßstabsgetreu sind, und bestimmte Merkmale der Plungerbaugruppe 18 zur Verdeutlichung und zum Zweck der Beschreibung übertrieben dargestellt sind. Dieselbe Übertreibung gilt möglicherweise für die Stellungen der verschiedenen Komponenten der Plungerbaugruppe 18, da die tatsächlichen Bewegungen und Stellungen in der Realität so klein sein können, dass sie in den Zeichnungsfiguren nicht erkennbar wären. Beispielsweise hat sich in der 3 der Kolben 206 möglicherweise nur um einen Millimeter oder um einen Bruchteil eines Millimeters in seine zufällige unbekannte Stellung bewegt. Somit zeigt die 3 eine übertriebene Bewegung der Stellung des Kolbens 206 aus einer Ruhestellung, wie sie in der 2 dargestellt ist.
Zum Starten des diagnostischen Initialisierungsvorgangs der Referenzierung wird zunächst die Bremsanlage 10 eingeschaltet, beispielsweise während des Beginns eines Zündzyklus des Fahrzeugs. Somit wird der ECU 22, und/oder unter anderen Komponenten der Bremsanlage 10, der Plungerbaugruppe 18 wieder Leistung zugeführt. Während des Initialisierungsvorgangs der Referenzierung kann die ECU 22 die Bremsanlage 10 in jeder geeigneten Konfiguration betätigen. Vorzugsweise wird während dieses Vorgangs jedoch keines der Ventile der Bremsanlage 10 erregt. Die ECU 22 steuert den Motor 214 zum Betätigen des Kugelgewindemechanismus 212 an, um die Schraubenwelle 216 in der zweiten Drehrichtung zu drehen, wodurch der Kolben 206 nach rechts eingefahren wird, wie in der 3 zu sehen ist. Es sei angemerkt, dass der Kolben 206 sich nun in Richtung der Federscheibe 277 bewegt. Falls gewünscht, kann die ECU 22 den Motor 214 jedoch zunächst so ansteuern, dass er sich in der ersten Drehrichtung dreht, um den Kolben 206 nach links vorzuschieben, wie in der 3 dargestellt, um sicherzustellen, dass zwischen der Federscheibe 277 und dem Endabschnitt 208 des Kolbens 206 ein gewisser Spalt vorhanden ist, bevor der Kolben 206 nach hinten in Richtung der Federscheibe 277 geschoben wird.
Um die Referenzierungsstellung zu bestimmen, wird die Bewegung des Kolbens 206 in Richtung nach rechts fortgesetzt und durch die ECU 22 über Messwerte von dem Sensor 218 überwacht, bis bestimmte Bedingungen erfüllt sind, die anzeigen, dass der Kolben 206 in eine gewünschte Stellung bewegt wurde. Im Allgemeinen wird der Kolben 206 nach rechts bewegt, bis festgestellt wird, dass der Kolben 206 an einem Endanschlag zur Anlage kommt. Der Endanschlag kann als die Schulter 279 oder die optionale Federscheibe 277 definiert sein. Vorzugsweise wird der Kolben 206 nach rechts bewegt, bis der vergrößerte Endabschnitt 208 des Kolbens 206 an der Federscheibe 277 zur Anlage kommt. Zu diesem Zeitpunkt kann die Federscheibe 277 leicht zusammengedrückt werden, wie dies übertrieben in der 4 dargestellt ist. Die 4 zeigt den Kolben 206 in seiner eingefahrenen Stellung. Um dazu beizutragen, eine Beschädigung der Komponenten der Plungerbaugruppe 18 zu verhindern, wird die Federscheibe 277 verwendet, um den Kolben 206 bei seiner Bewegung zu der Schulter 279 zu dämpfen oder vorzuspannen. Somit hilft die Federscheibe 277 dabei, zu verhindern, dass das vergrößerte Ende 208 des Kolbens 206 mit der Schulter 279 direkt in Kontakt kommt. Es versteht sich jedoch, dass die Verwendung der Federscheibe 277 optional ist und die Plungerbaugruppe 18 ohne die Federscheibe 277 so ausgebildet sein könnte, dass der vergrößerte Endabschnitt 208 direkt an der Schulter 279 anliegt.
Wie nachstehend ausführlicher erläutert wird, werden bestimmte Bedingungen erfüllt, und die ECU 22 kann bestimmen, dass der vergrößerte Endabschnitt 208 die Federscheibe 277 kontaktiert hat und an dieser zur Anlage gekommen ist, und wird den Motor 214 dementsprechend anhalten, um ein weiteres Zusammendrücken der Federscheibe 277 zu verhindern. Zu diesem Zeitpunkt kann die ECU 22 diese eingefahrene Stellung, wie in der 4 gezeigt, als die Referenzierungsstellung betrachten. Diese Referenzierungsstellung entspricht im Wesentlichen einer äußersten rechten Stellung innerhalb der Bohrung 200 des Gehäuses der Plungerbaugruppe 18, wie in der 4 gezeigt. Alternativ kann die ECU 22 den Kolben 206 leicht in Richtung nach links vorschieben, um die Federscheibe 277 zu entspannen, und diese neue Lage des Kolbens als die Referenzierungsstellung bestimmen, wie in der 2 dargestellt. In noch einem weiteren bevorzugten Verfahren, das nachstehend ausführlich beschrieben wird, kann die ECU 22 einen Vorgang der Bestimmung des Ausgleichssanschlusses durchlaufen haben, und den Kolben 206 um etwa eine Distanz D₁ vorwärts bewegen, wie in der 4 gezeigt, und den Kolben 206 in einer „Linear Null“-Stellung parken, sodass der zweite Anschluss 248 nur geringfügig rechts von der Lippendichtung 234 liegt, wie in der 5 gezeigt.
Eine der Bedingungen, die überwacht werden können, um zu erkennen, ob der Kolben 206 an einem Endanschlag, wie etwa der Federscheibe 277, zur Anlage kommt, ist der Zustand des Motors 214. Insbesondere kann die ECU 22 den an den Motor 214 angelegten Strom überwachen, um zu erfassen, wenn der Motor 214 bei Anlage an der Federscheibe 277 stockt oder den Betrieb einstellt. Während des Initialisierungsvorgangs der Referenzierung wird der Motor 214 vorzugsweise mit niedrigem Drehmoment und niedriger Drehzahl angesteuert, um keine beträchtliche Kompression der Federscheibe 277 zu verursachen. Während der Bewegung des Kolbens 206 überwacht die ECU 22 den Motorstrom, um zu erfassen, wenn im Vergleich zum relativ ruhigen Betrieb des Motors 214, wenn der Kolben 206 sich frei bewegt, ein beträchtlicher Stromanstieg auftritt, wenn der vergrößerte Abschnitt 208 an der Federscheibe 277 zur Anlage kommt. Dieses Verfahren erfasst indirekt die Drehmomentabgabe des Motors 214. Beispielsweise kann es bevorzugt sein, dass der Motor 214 angehalten wird, wenn eine Drehmomentschwelle von etwa 0,3 N erreicht ist.
Eine weitere Bedingung, die überwacht werden kann, um zu erkennen, wann der Kolben 206 an einem Endanschlag zur Anlage kommt, ist die Geschwindigkeit, mit welcher der Kolben 206 eingefahren wird. Die ECU 22 kann den Motor 212 in einem konstanten Zustand so steuern, dass der Kolben 206 über den Kugelgewindemechanismus 212 mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit bewegt wird. Aus diesen Informationen kann die Geschwindigkeit, mit der der Kolben 206 sich bewegen sollte - unter der Annahme, dass er die Federscheibe 277 nicht zusammendrückt - basierend auf Informationen von dem Sensor 218 berechnet werden. Beim In-Anlage-Kommen an der Federscheibe 277 und Zusammendrücken derselben wird die Geschwindigkeit des Kolbens 206 allgemein Null (oder durch das Zusammendrücken der Federscheibe 277 verlangsamt). Das Erfassen der unmittelbaren Verringerung der Geschwindigkeit durch den Sensor 218 zeigt an, dass der Kolben 206 beginnt, die Federscheibe 277 zusammenzudrücken. Vorzugsweise steuert die ECU 22 den Motor 214 während des Initialisierungsvorgangs der Referenzierung mit einer relativ niedrigen Drehzahl und einem niedrigen Drehmoment an. Beispielsweise kann der Kolben 206 mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 mm/s bewegt werden. Bei einer derart langsamen Geschwindigkeit kann festgestellt werden, dass die optionale Federscheibe 277 nicht vorhanden sein muss und daher ohne Bedenken, die Plungerbaugruppe 18 zu beschädigen, weggelassen werden kann.
Wenn entweder die Bedingung für die Stromerfassung oder die Bedingung für den vorbestimmten Geschwindigkeitswert, die dem anfänglichen Zusammendrücken der Federscheibe 277 entsprechen, erfüllt ist, kann die ECU 22 die Bewegung des Kolbens 206 anhalten. Diese eingefahrene Stellung des Kolbens 206 kann dann, wie oben beschrieben, als die Referenzierungsstellung verwendet werden.
In Verbindung mit einem diagnostischen Initialisierungsverfahren der Referenzierung kann es wünschenswert sein, ein Verfahren zum Bestimmen des Ortes einer idealen Ausgleichsanschlussstellung des Kolbens 206, d.h. der Stellung des Ausgleichssanschlusses 248 relativ zu der Lippendichtung 234, durchzuführen. Dieses Verfahren kann jederzeit durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Verfahren nach jeder Initialisierung der Referenzierung durchgeführt werden und/oder es kann periodisch über die gesamte Lebensdauer der Plungerbaugruppe 18 durchgeführt werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dieses Verfahren nur einmal nach der Herstellung und der Montage der Bremsanlage 10 durchgeführt werden muss, beispielsweise unmittelbar nachdem die Bremsanlage 10 mit Bremsflüssigkeit gefüllt und entlüftet wurde.
Nachfolgend wird auf die 5 Bezug genommen, in welcher der Kolben 206 sich in seiner Ruhestellung befindet, sodass im Wesentlichen kein Druck von der Plungerbaugruppe 18 erzeugt wird. Die Federscheibe 277 unterliegt keiner beträchtlichen Kompression. Der Kolben 206 ist in einer bevorzugten Stellung dargestellt, in der sich der Anschluss 248 benachbart zu, jedoch nur geringfügig rechts von einer innendurchmesserseitigen Anlagekante 235 der Lippendichtung 234 befindet. In der 5 ist die Anlagekante 235 der Lippendichtung 234 um einen sehr kleinen Abstand D₂ beabstandet zu der Öffnung 248 dargestellt. In dieser Stellung stehen die Druckkammern 240 und 242 über den Durchgang 244 und die Leitung 249 mit dem Behälter 20 in Fluidverbindung.
Die Fluidverbindung zwischen dem Behälter 20 und den Druckkammern 240 und 242 trägt dazu bei, sicherzustellen, dass in den Kammern 240 und 242 kein Druck aufgebaut wird, der beispielsweise einen unnötigen Bremssattelverschleiß an den zugehörigen Radbremsen verursachen kann. Auf diese Weise kann der Druck an den Radbremsen 12a, 12b, 12c und 12d durch die Plungerbaugruppe 18 zu dem Behälter 20 abgelassen werden, wenn die Plungerbaugruppe 18 sich in ihrer Ruhestellung befindet.
Wie oben bezogen auf den Betrieb der Plungerbaugruppe 18 beschrieben, wird zum Aufbau von Druck innerhalb der Druckkammern 240 und 242 die Fluidverbindung von dem Anschluss 248 zu dem Behälter 20 gesperrt oder geschlossen. Dies wird durch eine Bewegung des Kolbens 206 in Richtung nach links erreicht, wie in der 5 gezeigt, bis der Anschluss 248 um eine Distanz D₃ links von dem innendurchmesserseitigen Ende 235 der Lippendichtung 234 liegt, wie in der 6 dargestellt. Da der Kolben 206 der Plungerbaugruppe 18 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung mit einer gegebenen Geschwindigkeit präzise gesteuert werden kann, kann eine ideale Ausgleichsanschlussstellung des Kolbens 206 durch Überwachen der Änderungsverläufe des Verstärkungsdrucks der Plungerbaugruppe 18 bestimmt werden. Eine ideale Ausgleichsanschlussstellung des Kolbens 206 ist allgemein in der 5 dargestellt, in welcher der Anschluss 248 nur geringfügig rechts von der Anlagekante 235 der Lippendichtung 234 dargestellt ist. Diese Stellung wird auch als eine lineare Nullstellung definiert. Verglichen mit der Stellung des Anschlusses 248 in der 2 benötigt der Kolben 206 zum Verschließen des Anschlusses 248 einer kleinere Bewegung in Richtung nach links, wodurch ein schnellerer Druckaufbau der Druckkammern 240 und/oder 242 der Plungerbaugruppe 18 erreicht wird. Aufgrund von Konstruktions- und Herstellungstoleranzen können unterschiedliche Plungerbaugruppen so aufgebaut sein, dass die Lagen der Kolben 206 innerhalb der Bohrung 200 leicht voneinander abweichen. Alle Plungerbaugruppen sind jedoch vorzugsweise so konstruiert, dass nach der Montage sichergestellt ist, dass sich der Anschluss 248 rechts von der Lippendichtung 234 befindet. Um diese Stellung sicherzustellen, kann der Anschluss 248 jedoch weiter rechts von der Lippendichtung 234 liegen, als dies idealerweise erwünscht ist. Daher ist es wünschenswert, für jede Plungerbaugruppe 18 die Lage einer idealen Ausgleichsanschlussstellung des Kolbens 206 zu bestimmen. Die 2 kann eine Plungerbaugruppe 18 nach der anfänglichen Herstellung und Montage und bevor ein beliebiges Verfahren zum Bestimmen der Lage eines idealen Ausgleichssanschlusses an der Plungerbaugruppe 18 durchgeführt wurde, darstellen. Das Verfahren zur Bestimmung der Lage einer idealen Ausgleichsanschlussstellung des Kolbens 206, d.h. der Stellung des Ausgleichssanschlusses 248 bezogen auf die Anlagekante 235 der Lippendichtung 234, kann nach Herstellung und Montage der Plungerbaugruppe 18 eingeleitet werden. Da sich die Konstruktions- und Montagetoleranzen von Einheit zu Einheit geringfügig unterscheiden können, kann es wünschenswert sein, für jede Plungerbaugruppe 18, den Ausgleichssanschluss 248 genau zu lokalisieren.
Das Verfahren zur Bestimmung der Lage einer idealen Ausgleichsanschlussstellung des Kolbens 206 (d.h. der Lage des Ausgleichssanschlusses 248 bezogen auf die Anlagekante 235 der Lippendichtung 234), kann durch Überwachen der Änderungsverläufe des Verstärkungsdrucks der Plungerbaugruppe 18 durchgeführt werden. Es können verschiedene Verfahren verwendet werden. Beispielsweise kann die ideale Stellung des Ausgleichssanschlusses oder die lineare Nullstellung dadurch erhalten werden, dass zunächst festgestellt wird, wann ein Mindestdruck in der Druckkammer 240 aufgebaut ist, wenn der Kolben 206 in die Vorwärtsrichtung vorgeschoben wird. Dieses Verfahren wird nun beschrieben. In einem ersten Schritt wird der Kolben 206 der Plungerbaugruppe 18 vorzugsweise in eine Ruhestellung oder in eine Referenzierungsstellung eingefahren, wie in der 4 dargestellt. Vorzugsweise sind alle Ventile in der Bremsanlage 10 in ihrer entregten Stellung. Die ECU 22 steuert den Motor 214 in der zweiten Drehrichtung an, um zu bewirken, dass der Kolben 206 in Richtung nach rechts eingefahren wird, um die Plungerbaugruppe 18 in ihre Ruhe- oder Referenzierungsstellung zu bringen, wie in der 4 gezeigt. In dieser Stellung befindet sich der Anschluss 248 rechts von der Lippendichtung 234, sodass die Druckkammern 240 und 242 mit dem Behälter 20 in Fluidverbindung stehen. Der Motor 214 wird vorzugsweise mit einer relativ niedrigen Drehzahl bewegt, beispielsweise mit etwa 250 U/min.
Es ist anzumerken, dass die Federscheibe 277 in der in der 5 gezeigten Stellung sich in einem entspannten Zustand befinden kann, sodass das vergrößerte Ende 208 des Kolbens 206 entweder an der Federscheibe 277 anliegt oder geringfügig von dieser beabstandet ist. Alternativ kann die Federscheibe 277 durch das vergrößerte Ende 208 des Kolbens 206 leicht zusammengedrückt werden. Die ECU 22 kann den Zustand der Plungerbaugruppe 18 überwachen, indem sie bestimmt, wann der Kolben 206 seine Ruhestellung erreicht hat, wenn der Kolben 206, wie durch den Sensor 218 erfasst, sich nicht mehr bewegt, der Motor 214 jedoch noch betätigt wird. Die ECU 22 kann dann den Motor 214 anhalten. Während dieser Bestimmung kann eine gewisse Zeit vergehen, was zu einem leichten Zusammendrücken der Federscheibe 277 führen kann.
Zusätzlich kann durch das Vorhandensein einer (nicht dargestellten) Rückholfeder die den Kolben 206 in die Richtung nach rechts vorspannt, ein leichte Zusammendrücken bewirkt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens betätigt die ECU 22 einige der Ventile der Bremsanlage 10 in ihre erregten Stellungen, nachdem die Plungerbaugruppe 18, wie oben erläutert, in ihre Ruhe- oder Referenzierungsstellung gebracht wurde. Beispielsweise kann die ECU 22 das erste und das zweite Dreiwegeabsperrventil 30 und 32 erregen, um das Strömen von Flüssigkeit aus der Leitung 34 durch das erste und das zweite Absperrventil 30 und 32 zu ermöglichen. Das erste Plungerventil 250 wird vorzugsweise ebenfalls in seine Offenstellung erregt. Zusätzlich werden vorzugsweise alle Druckablassventile 52, 56, 60 und 64 in ihre Offenstellungen erregt, um einen Flüssigkeitsstrom zu dem Behälter 20 zu ermöglichen. Wenn, wie in der 5 dargestellt, die Plungerbaugruppe 18, sich in ihrer Ruhestellung befindet, vermerkt oder schreibt die ECU 22 vorzugsweise die Stellung des Kolbens 206 in dem bzw. in den NVRAM, sodass eine Vorkenntnis der Stellung des Kolbens 206 vor dem Test vorhanden ist. Es sei angemerkt, dass der Sensor 218 die Drehstellung des Rotors 217 erfasst, die der linearen Stellung des Kolbens 206 entspricht, sodass die ECU 22 die Stellung des Kolbens 206 während dieses Vorgangs verfolgen und aufzeichnen kann.
Die ECU 22 steuert dann den Motor 214 und den Kugelgewindemechanismus 212 in der ersten Drehrichtung an, um den Kolben 206, in der ersten Richtung oder, wie in der 5 gezeigt, nach links anzutreiben. Der Motor 214 kann auf eine beliebige Drehzahl, wie etwa 750 U/min, angesteuert werden. Die anfängliche Bewegung des Kolbens 206 ist in der 7 graphisch als der relativ kleine horizontale Verlauf 300 dargestellt. Die 7 ist eine graphische Darstellung der Ansteuerung der Plungerbaugruppe 18 während des Ausgleichssanschluss-Lernprozesses. Es sei angemerkt, dass die graphische Darstellung der 7 nicht maßstabsgetreu ist und zum Zweck der Beschreibung verwendet wird. Nach einer ausreichenden Bewegung des Kolbens 206 bewegt sich der Anschluss 248 an der Lippendichtung 234 vorbei, was bewirkt, dass der Ausgleichsanschluss verschlossen wird (wie in der 6 dargestellt), wodurch die Fluidverbindung zwischen dem Behälter 20 und den Druckkammern 240 und 242 geschlossen wird. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt die fortgesetzte Bewegung des Kolbens 206 einen Druckanstieg in den Druckkammern 240 und 242, der durch den Drucksensor 156 in Fluidverbindung mit der Leitung 34 (am Ausgang der Plungerbaugruppe 18) erfasst werden kann. Dieser Druckaufbau beim Vorschieben des Kolbens 206 in Vorwärtsrichtung ist in der 7 als Verlauf 302 dargestellt.
Es sei angemerkt, dass ein Kniepunkt 304 in der Grafik der 7 das Verschließen oder Absperren des Anschlusses 248 repräsentiert, was als Veränderung der Eigenschaften des Verstärkungsdrucks, der von dem Drucksensor 156 erfasst wird, erfassbar ist. Somit kann die Stellung des Anschlusses 248 bezogen auf die Lippendichtung 234 an diesem Kniepunkt 304 bestimmt werden. Die ECU 22 kann diese Angaben zur Stellung bei der Sperrung in den NVRAM schreiben. Die 8 zeigt die Stellung des Kolbens 206 am Ende des Verlaufs 302 an einem Punkt 305, nachdem der Kolben 206 um eine gewisse Distanz D₄ , wie beispielsweise 25 mm, über die bei 304 repräsentierte Sperrung des Ausgleichsanschlusses hinaus bewegt wurde. Aufgrund der hohen Genauigkeit und Präzision der Plungerbaugruppe 18 kann der Verfahrweg des Kolbens 206 durch den Sensor 218 überwacht werden, wodurch eine genaue Stellung des Kolbens 206 innerhalb der Bohrung 200 bereitgestellt wird. Die Stellung des Kolbens 206 am Kniepunkt 304 kann durch die ECU 22 protokolliert werden.
Auf der Grundlage dieser Information kann es dann wünschenswert sein, eine neue Referenzierungsstellung des Kolbens 206 so zu bestimmen, dass, wie in der 5 dargestellt, der Ausgleichssanschluss 248 benachbart zu, aber nur wenig rechts von der innendurchmesserseitigen Anlagekante 235 der Lippendichtung 234 positioniert ist. Diese Stellung ist als die lineare Nullstellung bekannt. In dieser Stellung stehen die Druckkammern 240 und 242 über die Leitung 249 in Fluidverbindung mit dem Behälter 20, es ist jedoch nur ein sehr kleiner Verfahrweg des Kolbens 206 in Richtung nach links erforderlich, um diese Fluidverbindung zu verschließen. Obwohl in der 5 übertrieben dargestellt, kann der Abstand zwischen der Öffnung 248 und dem innendurchmesserseitigen Anlageabschnitt der Lippendichtung 234 relativ klein sein und beispielsweise etwa 0,5 mm betragen.
Bei diesem ersten Verfahren zum Bestimmen der Lage einer idealen Ausgleichsanschlussstellung des Kolbens 206, wie oben beschrieben, misst das Verfahren im Wesentlichen die Differenz zwischen der eingefahrenen Stellung des Kolbens 206, wie in der 4 gezeigt, und der linearen Nullstellung des Kolbens 206, wie in der 5 gezeigt. In der linearen Nullstellung ist der Anschluss 248 um einen relativ kleinen Abstand D₂ beabstandet benachbart zu der Anlagekante 235 der Lippendichtung 234 positioniert sodass der Anschluss 248 mit dem Flüssigkeitsbehälter 20 und mit der Druckkammer 240 in Fluidverbindung steht.
Bei einem zweiten Verfahren zum Bestimmen der Lage einer idealen Ausgleichsanschlussstellung des Kolbens 206, wird ein erheblicher Druckabfall in dem Ausgang der Plungerbaugruppe 18 erfasst, wenn der Kolben 206 in einem Rückwärtsdruckmodus bewegt wird.
Dieses zweite Verfahren kann als redundanter Test verwendet werden, der unmittelbar nach dem oben beschriebenen ersten Verfahren durchgeführt wird, oder es kann ausschließlich das zweite Verfahren implementiert werden. Wenn es unmittelbar anschließend erfolgt, befindet sich der Kolben 206 in der Stellung, die in der 8 dargestellt ist und die in der graphischen Darstellung der 7 an dem Punkt 305 repräsentiert ist. Die ECU 22 hält dann vorzugsweise das erste und das zweite Dreiwege-Absperrventil in ihren erregten Zuständen. Das zweite Plungerventil 252 wird vorzugsweise in seine Schließstellung erregt. Das erste Plungerventil 250 wird in seine Schließstellung entregt. Auch die Druckablassventile werden vorzugsweise in ihre Schließstellungen entregt. Die ECU 22 betätigt dann die Plungerbaugruppe 18 zum Einfahren des Kolbens 206 in einem Rückwärtshub um einen Druckaufbau in der sekundären Druckkammer 242 und in der Leitung 34 bereitzustellen. Der Motor 214 kann in der zweiten Drehrichtung mit jeder geeigneten Drehzahl, wie etwa 750 U/min, betrieben werden. Dieser Druckaufbau beim Rückwärtshub ist in der Grafik der 7 als der Verlauf 306 dargestellt. Anstatt dem Verlauf 306 bis zur Sperrung des Ausgleichsanschlusses zu folgen, ist es wünschenswert, Druck abzulassen um eine hohe Drehmomentbelastung des Motors 214 zu verringern und dadurch eine Beschädigung des Motors 214 zu verhindern. Bei einer vorbestimmten Distanz, die durch den Kniepunkt 314 in der 7 dargestellt ist, erregt somit die ECU 22 vorzugsweise das erste Plungerventil 250 in seine Offenstellung und entregt das zweite Plungerventil 252 in seine Offenstellung. Das erste und das zweite Absperrventil 30 und 323 bleiben vorzugsweise erregt. Die ECU 22 wartet vorzugsweise für eine festgelegte Zeitspanne, bis sich der Druck in der sekundären Druckkammer 242 und in der Leitung 34 stabilisiert hat.
Die ECU 22 dreht dann vorzugsweise den Motor 214 in der zweiten Drehrichtung mit einer relativ langsamen Drehzahl, beispielsweise ca. 60 U/min, während sie den Druckabfall in Abhängigkeit von dem sich verringernden Kolbenweg berechnet. Der Ausgleichssanschluss wird erfasst, wenn sich der Anschluss 248 nach rechts von dem innendurchmesserseitigen Abschnitt der Lippendichtung 234 bewegt. An diesem Punkt, dargestellt durch den Kniepunkt 310 in der 7, kann über den Drucksensor 156 und den Sensor 218 eine beträchtliche Zunahme des Druckabfalls in Abhängigkeit von dem sich verringernden Kolbenweg erfasst werden, wodurch angezeigt wird, dass der Anschluss 248 des Kolbens 206 gerade die Lippendichtung 234 passiert hat, da nun Flüssigkeit aus der sekundären Druckkammer 242 über den Durchgang 244 und die Leitung 249 in den Behälter 20 strömen kann. Ähnlich wie bei dem ersten Verfahren kann die Stellung des Kolbens 206 durch die ECU 22 im NVRAM protokolliert werden. Die Kolbenstellung für die Sperrung des Ausgleichsanschlusses kann mit der in dem ersten Verfahren gelernten verglichen und/oder aktualisiert werden. Es sei angemerkt, dass die fortgesetzte Rückwärtsbewegung des Kolbens 206 durch den Verlauf 312 in der 7 dargestellt ist. Die ECU 22 bewegt den Kolben 206 weiterhin nach hinten, bis ein Nulldruckniveau erreicht ist, oder bis ein vorbestimmtes Zeitlimit, wie beispielsweise etwa 5 Sekunden, erreicht wurde.
Sobald die Sperrstellung durch eines oder beide der oben beschriebenen Verfahren bestimmt wurde, kann die ECU 22 den Kolben 206 immer wieder so parken oder positionieren, dass sich der Anschluss 248 nur geringfügig rechts von der Anlagekante 235 der Lippendichtung 234, wie in der 5 gezeigt, in der linearen Nullstellung, befindet. Diese ideale Ausgleichsanschlussstellung des Kolbens 206, bei der der Anschluss 248 nur geringfügig rechts von der Anlagekante 235 der Lippendichtung 234 liegt, sieht eine kleinere Bewegung in Richtung nach links vor, als der Kolben 206 zum Verschließen des Anschlusses 248 benötigt. Dadurch wird ein schnellerer Druckaufbau der Druckkammern 240 und/oder 242 der Plungerbaugruppe 18 während ihres Betriebs erreicht. Die lineare Nullstellung des Kolbens 206 innerhalb der Bohrung 200 wird dann als Ausgangsstellung für jeden Bremszyklus verwendet. Alle späteren Stellungen des Kolbens 206 können von dieser bekannten linearen Nullstellung abgeleitet werden und ausgehend von ihr bestimmt werden.
In Bezug auf die verschiedenen Ventile der Bremsanlage 10 beziehen sich die hierin (einschließlich in den Ansprüchen) verwendeten Begriffe „betätigen“ oder „betätigend“ (oder „ansteuern“, „bewegen“, „positionieren“) nicht unbedingt auf das Erregen der Magnetspule des Ventils, sondern beziehen sich vielmehr darauf, dass das Ventil in eine gewünschte Stellung oder einen gewünschten Ventilzustand gebracht wird, oder dem Ventil diese Stellung oder dieser Ventilzustand ermöglicht wird. So kann beispielsweise ein elektromagnetisch betätigtes, in Ruhestellung offenes Ventil in eine Offenstellung betätigt werden, indem einfach ermöglicht wird, dass das Ventil in seinem nicht erregten, in Ruhestellung geöffneten Zustand verbleibt. Das Betätigen des in Ruhestellung offenen Ventils in eine Schließstellung kann das Erregen des Elektromagneten umfassen, um innere Strukturen des Ventils zu bewegen und dadurch das Strömen von Flüssigkeit durch dieses zu blockieren oder zu verhindern. Somit sollte der Begriff „betätigen“ nicht dahingehend ausgelegt werden, dass er das Bewegen des Ventils in eine andere Stellung bedeutet, noch soll er bedeuten, dass immer ein zugehöriger Elektromagnet des Ventils erregt wird.
Das Prinzip und die Funktionsweise dieser Erfindung wurden erläutert und in ihrer bevorzugten Ausführungsform veranschaulicht. Wohlverstanden kann diese Erfindung jedoch anders als im Einzelnen erläutert und veranschaulicht in die Praxis umgesetzt werden, ohne von ihrem Grundgedanken und Umfang abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

62/612,489, eingereicht am 31. Dezember 2017 [0001]
62/612.490, eingereicht am 31. Dezember 2017 [0001]

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Referenzierungsstellung eines Kolbens innerhalb einer Plungerbaugruppe für eine Fahrzeugbremsanlage zu Beginn eines Zündzyklus des Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: (a) das Bereitstellen einer Plungerbaugruppe mit einem eine Bohrung darin definierenden Gehäuse, wobei die Plungerbaugruppe einen Kolben umfasst, der verschiebbar in der Bohrung angeordnet ist zum Druckbeaufschlagen von Flüssigkeit in einer Druckkammer, wenn der Kolben in eine erste Richtung bewegt wird, und wobei die Plungerbaugruppe ferner einen elektrisch betriebenen Linearstellantrieb zum Bewegen des Kolbens innerhalb der Bohrung umfasst; (b) das Bereitstellen von elektrischer Leistung an den Linearstellantrieb der Plungerbaugruppe; (c) das Betätigen des Linearstellantriebs, um den Kolben in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung zu einem Endanschlag einzufahren; und (d) das Erfassen des an dem Endanschlag zur Anlage kommenden Kolbens.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Linearstellantrieb im Anschluss an Schritt (d) betätigt wird, um den Kolben in der ersten Richtung um eine vorbestimmte Distanz vorzuschieben, wodurch der Kolben in eine Referenzierungsstellung gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Linearstellantrieb im Anschluss an Schritt (d) betätigt wird, um die Bewegung des Kolbens zu stoppen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (d) der an dem Endanschlag zur Anlage kommende Kolben durch Erfassen eines Anstiegs des elektrischen Stroms des Linearstellantriebs auf einen vorbestimmten Stromwert erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (d) der an dem Endanschlag zur Anlage kommende Kolben durch Erfassen einer Verringerung der Geschwindigkeit des Kolbens auf einen vorbestimmten Geschwindigkeitswert erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Endanschlag der Plungerbaugruppe ein Federelement umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei in Schritt (d) der Kontakt des Kolbens mit dem Endanschlag das Federelement zusammendrückt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei in Schritt (d) der an dem Endanschlag zur Anlage kommende Kolben durch eine Verringerung der Geschwindigkeit des Kolbens auf einen vorbestimmten Geschwindigkeitswert erfasst wird, wenn das Federelement durch Anlage des Kolbens zusammengedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Linearstellantrieb einen Motor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Linearstellantrieb ferner einen durch den Motor betätigten Kugelgewindemechanismus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bremsanlage mit einem Flüssigkeitsbehälter versehen ist und die Plungerbaugruppe ferner einen Anschluss umfasst, der mit dem Flüssigkeitsbehälter und mit der Druckkammer in Fluidverbindung steht, wenn der Kolben sich in einer ersten Stellung befindet, und wobei bedingt durch die räumliche Beziehung zwischen einer Dichtung und dem Anschluss innerhalb des Gehäuses der Plungerbaugruppe verhindert wird, dass der Anschluss in Fluidverbindung mit der Druckkammer steht, wenn der Kolben sich in einer zweiten Stellung befindet.
Verfahren nach Anspruch 11, im Anschluss an Schritt (d) umfassend: (e) das Messen der Differenz zwischen der eingefahrenen Stellung des Kolbens und einer linearen Nullstellung des Kolbens, wobei der Anschluss in einem relativ geringen Abstand benachbart zu der Dichtung angeordnet ist, sodass der Anschluss mit dem Flüssigkeitsbehälter und mit der Druckkammer in Fluidverbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei in Schritt (e) die Differenz gemessen wird durch: (f) das Vorschieben des Kolbens aus der eingefahrenen Stellung in der ersten Richtung; und (g) das Erfassen eines Druckanstiegs in der Druckkammer der Plungerbaugruppe, wodurch eine Bewegung der Dichtung relativ zu dem Ausgleichsanschluss erfasst wird, die einen Verlust der Fluidverbindung zwischen dem Behälter und der Druckkammer bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren im Anschluss an Schritt (g) ferner umfasst: (h) das Einfahren des Kolbens in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung, wodurch ein Druckanstieg in einer zweiten Druckkammer innerhalb der Plungerbaugruppe bewirkt wird; und (i) das Erfassen eines Druckabfalls in der zweiten Druckkammer der Plungerbaugruppe, wodurch eine Bewegung der Dichtung in Bezug auf den Ausgleichsanschluss erfasst wird.
Verfahren zum Erfassen der Stellung eines Kolbens in Bezug auf eine Konfiguration aus einem Ausgleichsanschluss und einer Dichtung einer Plungerbaugruppe, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: (a) das Bereitstellen eines Flüssigkeitsbehälters; (b) das Bereitstellen einer Plungerbaugruppe mit einem eine Bohrung darin definierenden Gehäuse, wobei die Plungerbaugruppe einen Kolben umfasst, der verschiebbar in der Bohrung angeordnet ist zum Druckbeaufschlagen von Flüssigkeit in einer Druckkammer, wenn der Kolben durch einen Linearstellantrieb in eine erste Richtung bewegt wird, und wobei die Plungerbaugruppe einen mit dem Flüssigkeitsbehälter und mit der Druckkammer in Fluidverbindung stehenden Anschluss umfasst, wenn der Kolben sich in einer ersten Stellung befindet, und wobei bedingt durch die räumliche Beziehung zwischen einer Dichtung und dem Anschluss innerhalb des Gehäuses der Plungerbaugruppe verhindert wird, dass der Anschluss in Fluidverbindung mit der Druckkammer steht, wenn der Kolben sich in einer zweiten Stellung befindet; (c) das Positionieren des Kolbens in einer eingefahrenen Stellung; und (d) das Messen der Differenz zwischen der eingefahrenen Stellung des Kolbens und einer linearen Nullstellung des Kolbens, wobei der Anschluss in einem relativ geringen Abstand benachbart zu der Dichtung angeordnet ist, sodass der Anschluss mit dem Flüssigkeitsbehälter und mit der Druckkammer in Fluidverbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei in Schritt (d) die Differenz gemessen wird durch: (e) das Vorschieben des Kolbens aus der eingefahrenen Stellung in die erste Richtung; und (f) das Erfassen eines Druckanstiegs in der Druckkammer der Plungerbaugruppe, wodurch eine Bewegung der Dichtung bezogen auf den Ausgleichsanschluss erfasst wird, die einen Verlust der Fluidverbindung zwischen dem Behälter und der Druckkammer bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Verfahren im Anschluss an Schritt (f) ferner umfasst: (f) das Einfahren des Kolbens in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung, wodurch ein Druckanstieg in einer zweiten Druckkammer innerhalb der Plungerbaugruppe bewirkt wird; und (g) das Erfassen eines Druckabfalls in der zweiten Druckkammer der Plungerbaugruppe, wodurch eine Bewegung der Dichtung bezogen auf den Ausgleichsanschluss erfasst wird.