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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft Fahrzeugbremsen und insbesondere ein Fahrzeug
mit einem Hybrid-Bremssystem, das vordere hydraulische Bremsen und
hintere elektrisch betätigte
Bremsen aufweist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Seit
der Mitte der 1930er Jahre verwenden Fahrzeuge wie Personenkraftwagen
und Kleinlastkraftwagen überwiegend
hydraulische Bremssysteme, die einen pedalgesteuerten Hauptzylinder
haben, der Scheiben- oder Trommelbremsvorrichtungen an jedem Rad
mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid versorgt.
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Frühe hydraulische
Bremssysteme verwendeten einen einzigen Hydraulikfluidkreis, um
unter Druck stehendes Fluid vom Hauptzylinder in alle vier Ecken
des Fahrzeugs zu liefern. Ein Bruch irgendwo im Fluidkreis setzte
das gesamte hydraulische Bremssystem außer Betrieb.
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Um
einen Totalverlust der hydraulischen Bremswirkung zu vermeiden,
falls ein Teil des Systems ausfällt,
wurden ausfallsichere hydraulische Mehrkreisbremssysteme entwickelt,
die vom Hauptzylinder aus zwei getrennte Fluidkreise bereitstellten, die
derart aufgebaut waren, dass ein Versagen eines der zwei Fluidkreise
die hydraulischen Bremsen noch an wenigstens zwei Ecken des Fahrzeugs
betriebsfähig
sein lassen würde.
Bei Personenkraftwagen und Lastkraftwagen mit Hinterradantrieb versorgte ein Fluidkreis üblicherweise
die Vorderräder,
und der andere Fluidkreis versorgte die Hinterräder, um ein vorn/hinten (v/h)
ausfallsicheres hydraulisches Mehrkreissystem zu schaffen. Fahrzeuge
mit Vorderradantrieb verwendeten üblicherweise ein diagonales ausfallsicheres
hydraulisches Mehrkreissystem mit einer vorderen Ecke und der diagonal
gegenüberliegenden
hinteren Ecke des Fahrzeugs in einem Fluidkreis und der anderen
vorderen Ecke und ihrer diagonal gegenüberliegenden hinteren Ecke
in dem zweiten Fluidkreis. Diese Ausfallsicherungsvorkehrungen waren
in amtlichen Vorschriften verankert, die forderten, Bremssysteme
so zu gestalten, dass ein Einzelausfall am Bremssystem die Bremsen
immer noch an wenigstens zwei Ecken des Fahrzeugs betriebsfähig sein
lassen würde.
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In
den Jahren, seit hydraulische Bremssysteme üblich wurden, sind viele zusätzliche
Eigenschaften hinzugekommen, um die sichere Funktion weiter zu verbessern
und das Fahrverhalten zu optimieren. Moderne Bremssysteme enthalten
oft einen Verstärker,
der die Kraft, die auf das Bremspedal ausgeübt wird, verstärkt, um
Bremsen mit Bremskraftverstärkung
zu schaffen, die einer Person, die das Fahrzeug führt, zu
ermöglichen,
die Bremsen mit wesentlich weniger Kraft auf das Bremspedal, als
bei einem nicht verstärkten
Bremssystem erforderlich ist, zu steuern. Es wurden Antiblockiersysteme
(ABS) entwickelt, bei denen Ventile zur Steuerung des Fluidstroms
in jede Ecke des Fahrzeugs in Reaktion auf Signale, die von Drehzahlsensoren
zur Überwachung
jedes Rades empfangen werden, gepulst wurden, um ein Blockieren
der Bremsen auf rutschigen Fahrbahnen zu verhindern. Es wurden Antriebsschlupfregelungen
(ASR) hinzugefügt,
die sowohl die Bremsen als auch die Drosselklappeneinstellung der Maschine
regelten, um die Traktion und das Fahrverhalten des Fahrzeugs bei
Manövern
wie beispielsweise Beschleunigen oder Wenden zu verbessern, wenn
der Fahrzeugführer
die Bremsen nicht betätigt. Die
Fahrdynamikregelung (VDC) erhöhte
den Grad der Ausgereiftheit der Bremssysteme wei ter, bei Verwendung
etlicher Sensoren überall
in dem Fahrzeug und eines weiterentwickelten Fahrzeugcomputers mit
einem höheren
Durchsatz, um auf das Fahrzeug einwirkende Kräfte zu überwachen, zusammen mit Eingaben,
die Betriebsanweisungen vom Fahrzeugführer angeben und auf Lenk-,
Brems- und Antriebssystem bezogen sind. Die VDC analysiert die von den
Sensoren empfangenen Daten und koordiniert den Betrieb der verschiedenen
Elemente des Fahrzeugbremssystems, der Kraftübertragung und der Aufhängung, um
für eine
verbesserte Sicherheit oder Fahrtauglichkeit des Fahrzeugs zu sorgen.
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Das
Hinzukommen all dieser Verbesserungen hat hydraulische Bremssysteme
sehr kompliziert werden lassen. Es sind zahlreiche Ventile, Sensoren und
elektronische Steuerungsbauteile erforderlich.
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Die
jüngsten
Fortschritte in der Technologie haben es ermöglicht, ein Bremssystem zu
entwickeln, das elektrisch betätigte
Bremsen und eben nicht hydraulische Bremsen an wenigstens den hinteren
Ecken eines Fahrzeugs verwendet. Die Verwendung von elektrisch betätigten Bremsen
würde ermöglichen,
etliche der Komponenten, die zurzeit bei vollhydraulischen Bremssystemen
erforderlich sind, zu vermeiden, wodurch sich für die Fahrzeug-Montagewerke
eine Erleichterung der Montage ergibt. Hydraulische Bremssysteme
müssen
sorgfältig
mit Fluid befüllt
werden, um auszuschließen,
dass in den Hydraulikleitungen Luft eingeschlossen wird, die den
Betrieb stören
würde,
wodurch sich Herstellungskomplexität, -zeit und -kosten erhöhen. Elektrisch
betätigte
Bremsen beseitigen die Herstellungskomplexität, -zeit und -kosten, die mit
dem Befüllen der
Fluidleitungen in hydraulischen Bremssystemen verbunden sind. Elektrisch
betätigte
Bremsen bieten außerdem
Möglichkeiten
für eine
zusätzliche
Funktionalität,
wie etwa eine elektrische Parkbremse, und ein verbessertes Betriebsverhalten
in modernen Bremssystemen.
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Moderne
Bremssysteme verlassen sich in starkem Maße auf elektronische Steuerungen,
um Funktionen wie ABS, ASR und VDC zu koordinieren und zu steuern,
sodass es logisch erscheint, in Richtung eines vollelektrischen
Bremssystems zu gehen. Die meisten modernen Personenkraftwagen und Lastkraftwagen
verwenden ein 12-Volt-Bordnetz. Obwohl mit 12 Volt elektrisch betätigte Bremsen
gegenwärtig
für hintere
Bremsen realisierbar sind, wird im Allgemeinen vom Fachmann angenommen,
dass vordere elektrisch betätigte
Bremsen bei einer höheren
Spannung betrieben werden müssten,
wie etwa mit den vorgeschlagenen 42-Volt-Netzen, die jetzt in Entwicklung
sind, um in der Lage zu sein, die höheren Leistungspegel, die erforderlich
sind, kostengünstig
bereitzustellen. Die höhere
Spannung ist erforderlich, weil die vorderen Bremsen einen wesentlich
höheren
Prozentsatz der Bremsbelastung als die hinteren Bremsen bewältigen.
Nach einer allgemein anerkannten Daumenregel schaffen die vorderen Bremsen
2/3 des Bremsvermögens
und die hinteren Bremsen schaffen das restliche Drittel, wenn sowohl die
vorderen als auch die hinteren Bremsen für eine mäßige Verlangsamung des Fahrzeugs
in Betrieb sind.
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Eine
Hybrid-Bremsvorrichtung mit elektrisch betätigten Bremsen am Heck eines
Fahrzeugs und hydraulischen Vorderbremsen vorzusehen, würde potenziell
die Arbeitsbelastung des hydraulischen Bremssystems um ungefähr 1/3 verringern,
wodurch es möglich
wird, Komponenten im hydraulischen Teil des Hybridsystems zu verkleinern,
wodurch Kosten, Raum und Gewicht eingespart werden. Die Verminderung
der am hydraulischen Abschnitt des Systems erforderlichen Arbeit
kann außerdem
ermöglichen, leichter
ein personenkraftwagenähnliches
Gefühl
am Bremspedal von leichten Nutzfahrzeugen zu erzielen.
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WO
00/66 410 offenbart ein bekanntes Fahrzeug-Bremssystem, wobei ein
erster und ein zweiter Bremskreis, die hydraulische Bremsmittel
an einem ersten bzw. zweiten Vorderrad betreiben, und ein dritter
Bremskreis, der elektrisch betätigte
Hinterradbremsmittel betreibt, offenbart sind.
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Folglich
wird eine Hybrid-Bremsvorrichtung gebraucht, die sowohl hydraulische
als auch elektrisch betätigte
Bremsen aufweist und die sicherheitstechnischen Anforderungen, die
bisher auf vollhydraulische Bremssysteme angewendet wurden, erfüllt oder übererfüllt, wobei
sie eine Gebrauchstauglichkeit bietet, die ebenso gut oder besser
als bei früheren
vollhydraulischen Bremssystemen ist. Eine solche Hybrid-Bremsvorrichtung
sollte auf ein Fahrzeug anwendbar sein, das vordere hydraulische
und hintere elektrisch betätigte
Bremsen hat, und sollte außerdem
auf ein Bremssystem anwendbar sein, das Funktionen wie ABS, ASR
und VDC einschließt.
Außerdem
ist es höchst
wünschenswert,
dass die Hybrid-Bremsvorrichtung
einem Fahrer, der Kraft auf das Bremspedal ausübt, das gleiche Betriebsgefühl wie bei
einem herkömmlichen
vollhydraulischen Bremssystem oder ein besseres Betriebsgefühl vermittelt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung schafft eine Hybrid-Bremsvorrichtung, welche durch Verwendung
eines Hydraulikbremskreises mit einem Drucksensor zur Erfassung des
Hydraulikdrucks in dem Hydraulikbremskreis und elektrisch betätigten Bremsmitteln,
die in Abhängigkeit
vom Hydraulikdruck in dem Hydraulikbremskreis steuerbar sind, die
oben erörterten
Anforderungen erfüllt.
Wie dargestellt ist, werden eine Bremsvorrichtung gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsvorrichtung gemäß Anspruch
6 geschaffen. Einige Formen der Erfindung können ferner zusätzliche
Regelungssensoren einschließen, wie
etwa Raddrehzahlsensoren oder einen Bremspedalwegsensor, und die
elektrisch betätigten
Bremsen können
in Abhängigkeit
vom Hydraulikdruck in dem Hydraulikbremskreis in Kombination mit
Informationen, die von den zusätzlichen
Regelungssensoren empfangen werden, gesteuert werden. In einer Form der
Erfindung umfasst der Hydraulikbremskreis ferner hydraulisch betätigte vordere
Bremsmittel für
ein Fahrzeug mit vorderen und hinteren Bremsen, und die elektrisch
betätigten
Bremsmittel umfassen ferner hintere Bremsmittel für das Fahrzeug.
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Der
Hydraulikbremskreis kann einen bremspedalgesteuerten Hauptzylinder
zur Erzeugung des Hydraulikdrucks in dem Hydraulikkreis in Reaktion auf
Kraft, die auf das Bremspedal ausgeübt wird, umfassen. Außerdem kann
die Hybrid-Bremsvorrichtung einen Verstärker zum Verstärken der
Pedalkraft umfassen. Die Bremsvorrichtung kann ferner Mittel umfassen,
um ein Versagen des Verstärkers
zu erfassen und den nicht verstärkten
Hydraulikdruck, der durch den Drucksensor erfasst wird, bei der
Steuerung der elektrisch betriebenen Bremsen zu kompensieren, während der
Verstärker
außer
Betrieb ist.
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Der
Hydraulikbremskreis kann ferner einen Pedalgefühl-Emulator umfassen. In einer
Form der Erfindung kann der Pedalgefühl-Emulator einen Zylinder
in Fluidverbindung mit dem Hydraulikdruck in dem Hydraulikbremskreis
und federbelastete Kolbenmittel, die in dem Zylinder gleitfähig angeordnet und
gegen den Zylinder abgedichtet sind, umfassen. Der Zylinder und
der Kolben bilden in dem Zylinder eine Druckkammer für den Empfang
von Hydraulikflüssigkeit,
welcher die Federkraft, die durch die federbelasteten Kolbenmittel
erzeugt ist, einen Widerstand entgegensetzt, um dadurch eine Gegenkraft und
-bewegung des Bremspedals zu erzeugen, das die Kraft und die Bewegung
eines Bremspedals nachahmt.
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Der
zweite Fluidkreis des Hydraulikbremskreises umfasst hydraulisch
betätigte
vordere Bremsmittel für
ein Fahrzeug mit vorderen und hinteren Bremsen, wobei die elektrisch
betätigten
Bremsmittel hintere Bremsmittel für das Fahrzeug umfassen, und den
Drucksensor, der mit dem ersten Fluidkreis des Hydraulikbremskreises
funktional verbunden ist. Diese Anordnung schafft ein ausfallsicheres
Vorn/Hinten-(V/H-)Mehrkreis-Hybrid-Bremssystem, in welchem ein Einzelausfall
irgendeines Fluidkreises oder des Drucksensors ein Bremssystem hinterlassen wird,
bei dem entweder beide vorderen oder beide hinteren Bremsen noch
funktionsfähig
sind, wodurch für
eine ausfallsichere Bremsfunktion gesorgt ist, welche die typischen
behördlichen
Anforderungen erfüllt
und die gleiche Leistungsfähigkeit
wie frühere vollhydraulische
V/H-Mehrkreis-Bremssysteme hat. Der erste Fluidkreis kann ferner
einen Pedalgefühl-Emulator
umfassen, und der zweite Fluidkreis kann linke und rechte vordere
Hydraulikbremsmittel des Fahrzeugs umfassen.
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Die
Erfindung bietet den Vorteil einer wesentlichen Verringerung der
Anzahl der Komponenten, die in der Hybrid-Bremsvorrichtung erforderlich
sind, insbesondere dort, wo die Vorrichtung Funktionen wie ABS,
ASR und VSC einschließt.
Außerdem
wird nur ein Drucksensor benötigt,
um einen ausfallsicheren V/H-Mehrkreissystembetrieb zu erzielen.
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Die
Erfindung kann außerdem
einen Verstärker
zum Verstärken
des Hydraulikdrucks im ersten und zweiten Fluidkreis umfassen, wobei
die elektrisch betätigten
Bremsen in Abhängigkeit
von dem durch den Verstärker
verstärkten
Hydraulikdruck im ersten Fluidkreis gesteuert werden. Die Erfindung kann
ferner Mittel umfassen, um einen Ausfall des Verstärkers zu
erfassen und den nicht verstärkten Hydraulikdruck,
der durch den Drucksensor erfasst wird, bei der Steuerung der elektrisch
betriebenen Bremsen zu kompensieren, während der Verstärker außer Betrieb
ist.
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Durch
das Kompensieren des nicht verstärkten
Hydraulikdrucks kann die Leistungsfähigkeit der elektrisch betätigten Bremsen
wesentlich verbessert werden, indem die Ausgangsverstärkung von
dem Drucksensorsignal eingestellt wird, wodurch das Fahrzeugbremsverhalten
bei ausgefallenem Verstärker
verbessert wird.
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Die
Erfindung nimmt auch die Form eines Verfahren zum Betreiben einer
Bremse unter Verwendung der hier beschriebenen Vorrichtung an und ist
auf verschiedene elektrisch betätigte
Bremsvorrichtungen einschließlich
elektromechanischer und elektrohydraulischer Bremsvorrichtungen
anwendbar.
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Die
bisher dargestellten und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
deutlicher, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
Die ausführliche
Beschreibung und die Zeichnungen sind die Erfindung lediglich veranschaulichend
und eben nicht einschränkend,
wobei der Geltungsbereich der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und
ihre Entsprechungen definiert ist.
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ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Bremsvorrichtung, die kein Bestandteil
der vorliegenden Erfindung ist und ein ausfallsicheres Vorn/Vorn/Hinten-(V/V/H-)Mehrkreis-Hybrid-Bremssystem
mit ABS, ASR und VDC bereitstellt;
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2 ist
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Bremsvorrichtung
gemäß der Erfindung,
die ein ausfallsicheres Vorn/Hin ten-(V/H-)Mehrkreis-Hybrid-Bremssystem
mit ABS, ASR und VDC und einen Pedalgefühl-Emulator schafft.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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1 zeigt
eine Bremsvorrichtung 10 für ein Fahrzeug 12.
Die Bremsvorrichtung 10 umfasst einen Hydraulikbremskreis
mit einem ersten und einem zweiten Fluidkreis, die mit einem Hauptzylinder 14 verbunden
sind, um in beiden Fluidkreisen, in dem ersten und in dem zweiten,
einen nahezu gleichen Hydraulikdruck zu erzeugen. Der erste Fluidkreis
enthält
eine erste Hydrauliksteuereinheit (HCU) 16, die mittels
einer Fluidleitung 18 mit dem Hauptzylinder 14 verbunden
ist, und linke vordere Hydraulikbremsmittel 20, die mittels
der Fluidleitung 22 mit der ersten HCU 16 verbunden
sind. Der zweite Fluidkreis enthält
eine zweite Hydrauliksteuereinheit (HCU) 24, die mittels
einer Fluidleitung 26 mit dem Hauptzylinder 14 verbunden
ist, und rechte vordere Hydraulikbremsmittel 28, die mittels
der Fluidleitung 30 mit der zweiten HCU 16 verbunden
sind.
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Ein
erster Drucksensor 32 ist mit der ersten HCU 16 funktional
verbunden, um den Hydraulikdruck im ersten Fluidkreis zu erfassen.
Ein zweiter Drucksensor 34 ist mit der zweiten HCU funktional verbunden,
um den Hydraulikdruck im zweiten Fluidkreis zu erfassen. Der erste
Drucksensor 32 und der zweite Drucksensor 34 sind über elektrische
Leiter an eine elektronische Steuereinheit (ECU) 36 angeschlossen,
wie in 1 durch gestrichelte Linien angegeben ist.
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Die
Bremsvorrichtung 10 umfasst außerdem linke und rechte hintere
elektrisch betätigte
Bremsmittel 38, 40, die an die elektrische Steuereinheit (ECU) 36 angeschlossen
sind. Die linken und rechten elektrisch betätigten Bremsmittel 38, 40 werden durch
die ECU 36 in Abhängigkeit
vom Hydraulikdruck entweder im ersten oder im zweiten Fluidkreis, wie
entweder mittels des ersten Drucksensors 32 oder des zweiten
Drucksensors 34 gemessen, gesteuert.
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Kraft
dieser Anordnung können,
falls entweder der erste oder der zweite Fluidkreis einen Ausfall erfährt oder
falls entweder der erste Drucksensor 32 oder der zweite
Drucksensor 34 ausfallen sollte, die hinteren Bremsen 38, 40 immer
noch durch die ECU 36 unter Verwendung des Signals von
dem Drucksensor in dem anderen Fluidkreis gesteuert werden. Bei
einem Ausfall eines Drucksensors (32 oder 34) werden
folglich die Bremsmittel 20, 28, 38, 40 an
allen vier Ecken des Fahrzeugs 12 voll betriebsfähig bleiben.
Falls einer der Fluidkreise, der erste oder der zweite, ausfällt, werden
die vorderen Hydraulikbremsmittel (20 oder 28)
des anderen Fluidkreises und beide elektrisch betätigten hinteren
Bremsmittel 38, 40 weiterhin für ein Bremsen an drei der vier Ecken
des Fahrzeugs 12 sorgen. Auf diese Weise sorgt das Bremssystem 10 nach
einem Einzelausfall für
ein ununterbrochenes Bremsen an drei oder vier Ecken des Fahrzeugs,
was die behördlichen
Anforderungen an ein ausfallsicheres Bremsen deutlich übertrifft.
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Die
erste Bremsvorrichtung 10 umfasst ferner einen Unterdruckverstärker 42 zum
Verstärken des
Hydraulikdrucks im ersten und zweiten Fluidkreis, um Bremsen mit
Bremskraftverstärkung
durch Verstärken
der auf ein Bremspedal 44, das mit dem Hauptzylinder 14 funktional
verbunden ist, ausgeübten
Kraft zu schaffen, derart, dass die elektrisch betätigten hinteren
Bremsen 38, 40 hauptsächlich in Abhängigkeit
von dem durch den Verstärker 42 verstärkten Druck
im ersten und zweiten Fluidkreis gesteuert werden. Die erste Bremsvorrichtung 10 umfasst
ferner Mittel in Form eines Verstärkerunterdrucksensors 46,
der mittels elektrischer Leiter an die ECU 36 angeschlossen
ist, wie in 1 durch gestrichelte Linien
angegeben ist. Der Verstärkerunterdrucksensor 46 und
die ECU 36 stellen Mittel bereit, um einen Ausfall des
Verstärkers 42 zu
erfassen und den nicht verstärkten
Hydraulikdruck, der durch einen der Drucksensoren, den ersten Drucksensor 32 oder
den zweiten Drucksensoren 34 erfasst wird, bei der Steuerung
der elektrisch betätigten
Bremsen 38, 40 zu kompensieren, während der
Verstärker 42 außer Betrieb
ist. Auf diese Weise kann die Bremskraft, die durch die hinteren,
elektrisch betätigten
Bremsmittel 38, 40 ausgeübt wird, trotz des Verlusts
der Verstärkungswirkung
des Verstärkers 42 wesentlich erhöht werden,
indem die Ausgangsverstärkung
des Drucksensors 32, 34 eingestellt wird, wodurch
für eine
ausfallsicherere Bremskraft gesorgt ist, als dies in einem vollhydraulischen
Bremssystem der Fall wäre.
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfasst das Bremssystem 10 außerdem etliche
Komponenten, um zusätzlich
zu dem oben beschriebenen Grundbremsbetrieb ABS-, ASR- und VDC-Betrieb
zu ermöglichen. Um
den Betrieb in diesen Betriebsarten zu ermöglichen, umfasst die Vorrichtung 10 einen
an die ECU 36 elektrisch angeschlossenen Raddrehzahlsensor 48 für jedes
der vorderen hydraulischen und hinteren elektrisch betätigten Bremsmittel 20, 28, 38, 40.
Jede der ersten und zweiten Hydrauliksteuereinheiten 16, 24 umfasst
ein Einlass-Steuerventil 50 und ein Auslass-Steuerventil 52,
jeweils mit einem zugeordneten Umgehungs-/Rückschlag-Ventil 54,
um den Strom des Hydraulikfluids in das erste und zweite vordere Hydraulikbremsmittel 20, 28 hinein
und aus diesen heraus zu steuern. Außerdem umfasst jede HCU, die erste
HCU 16 und die zweiten HCU 24, eine Pumpe 56,
die durch einen üblichen
Elektromotor 58 angetrieben wird, der über elektrische Leiter an die
ECU 36 angeschlossen ist. Die erste und zweite HCU 16, 24 umfassen
ferner jeweils einen Einlass-Druckspeicher 60,
ein ASR-Rückschlagventil 62,
eine Dämpferkammer 64,
eine Dämpferöffnung 66,
ein Hauptventil 68, ein Absperrventil 70 und Umgehungs-/Rückschlag-Ventile 72,
die dem Hauptventil 68 und dem Absperrventil 70 zugeordnet
sind, um während
des Betriebs in den verschiedenen Betriebsarten der Bremsvorrichtung 10 den
Fluidstrom innerhalb des ersten und zweiten Fluidkreises zu leiten.
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Das
Fahrzeug 12 und das Bremssystem 10 umfassen außerdem einen
Bremspedalwegsensor 74 und weitere Sensoren für die Giergeschwindigkeit 76,
den Lenkwinkel 78, die Querbeschleunigung 80 und
die Längsbeschleunigung 82.
Die ECU 36 ist außerdem
an die Maschine 84 elektrisch angeschlossen, um während bestimmter
Betriebsarten die Drosselklappeneinstellung der Maschine zu steuern.
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Der
Ausdruck "ausfallsicheres Vorn/Vorn/Hinten-(V/V/H-)Mehrkreis-Hybrid-Bremssystem" wird zur Bezeichnung
der so weit beschriebenen Bremsvorrichtung 10 gebraucht,
da die Vorrichtung 10 derart aufgebaut ist, dass sie zwei
unabhängige
vordere Bremskreise und einen einzigen unabhängigen hinteren Bremskreis
hat, die in verschiedenen Kombinationen verwendet werden können, um
die behördlichen
und funktionsbedingten Anforderungen, die aus einem Ausfall irgendeines
der V/V/H-Kreise
folgen, zu erfüllen
und zu übertreffen.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
einer Bremsvorrichtung 100 gemäß der Erfindung, die als ausfallsicheres
Vorn/Hinten- (V/H-) Mehrkreis-Hybrid-Bremssystem für ein Fahrzeug 12 bezeichnet
ist. Das V/H-Mehrkreissystem 100 verwendet zum überwiegenden
Teil die gleichen Elemente, die oben mit Bezug auf das V/V/H-Mehrkreissystem 10 beschrieben
worden sind, wobei gleiche Bezugszeichen benutzt werden, um gleiche
Komponenten zu bezeichnen. Die V/ H-Mehrkreis-Bremsvorrichtung 100 unterscheidet
sich jedoch von dem V/V/H-Mehrkreissystem 10 in zwei wesentlichen
Aspekten. In dem V/H-Mehrkreissystem 100 von 2 sind
die bei den vorderen hydraulischen Bremsmittel 20, 28 Teil
des zweiten Fluidkreises, und es wird nur ein einziger Drucksensor 32 in
funktionaler Verbindung, um den Hydraulikdruck in dem ersten Fluidkreis
zu erfassen, verwendet, um die hinteren, elektrisch betätigten Bremsmittel 38, 40 zu
steuern.
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Bei
dem V/H-Mehrkreis-Hybridsystem 100 führt ein Ausfall des Drucksensors 32 dazu,
dass die hinteren, elektrisch betätigten Bremsmitteln 38, 40 an Bremsvermögen verlieren,
jedoch bleiben beide vorderen, hydraulischen Bremsmittel 20, 28 voll
betriebsfähig.
Umgekehrt wird ein Ausfall des zweiten Fluidkreises dazu führen, dass
beide vorderen, hydraulischen Bremsmittel 20, 28 außer Betrieb
sein werden, jedoch die hinteren, elektrisch betätigten Bremsmittel 38, 40 voll
betriebsfähig
und auf die übliche
Weise unter Verwendung des Hydraulikdrucks in dem ersten Hydraulikkreis,
der von dem Drucksensor 32 erfasst und an die ECU 36 gemeldet
wird, steuerbar bleiben werden. In jedem Fall bleiben die Bremsmittel
in zwei Ecken des Fahrzeugs 12 nach einem Einzelausfall
voll betriebsfähig;
damit sind die behördlichen
und funktionsbedingten Anforderungen an einen ausfallsicheren Betrieb
erfüllt.
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In
einer Ausführungsform
der V/H-Mehrkreis-Hybrid-Bremsvorrichtung 100, die nur für den Grundbremsbetrieb
sorgt, in welchem der zweite Drucksensor 34, der bei der
V/V/H-Mehrkreisvorrichtung 10 für einen akzeptablen ausfallsicheren
Betrieb erforderlich ist, und nahezu alle Fluidkomponenten in dem
ersten Fluidkreis außer
dem Drucksensor 32 weggelassen sind, werden erhebliche
Vorteile durch die Verminderung der Kosten, des Gewichts, der Größe und der
Komplexität
der V/H-Mehrkreis-Hybrid-Bremsvorrichtung 100 geboten.
Bei einer Ausführungsform
wie in 2 gezeigt, die zusätzlich zu der Grundbremsfunktionalität ABS, ASR
und VDC umfasst, sind die Vorteile erheblich größer. Alle internen Kom ponenten
der ersten HCU 16 entfallen. Im Besonderen sind der Einlass-Druckspeicher 60,
das ASR-Rückschlagventil 62,
die Dämpferkammer 64, die
Dämpferöffnung 66,
das Hauptventil 68, das Absperrventil 70 und die
Umgehungs-/Rückschlag-Ventile 72,
die dem Hauptventil 68 und dem Absperrventil 70 zugeordnet
sind, von der ersten HCU 16 entfernt worden. Da das nach
dem Entfernen aller dieser Komponenten übrig bleibende Hydrauliksystem
kleiner ist, können
einige der verbleibenden Hydraulikkomponenten und auch der Motor 58 potenziell
verkleinert werden. In der Lage zu sein, so viele Komponenten entfallen
zu lassen oder in ihren Abmessungen zu reduzieren, während auch
zusammen mit ABS, ASR und VDC immer noch ein ausfallsicherer Betrieb
geboten wird, ist bei einem Fahrzeugbremssystem höchst wünschenswert.
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Die
V/H-Mehrkreis-Bremsvorrichtung 100 umfasst außerdem einen
Pedalgefühl-Emulator 102 mit
einem Zylinder 104 in Fluidverbindung mit dem Hydraulikdruck
in dem ersten Fluidkreis innerhalb der ersten HCU 16. Der
Pedalgefühl-Emulator 102 umfasst
federbelastete Kolbenmittel in Form eines Kolbens 106,
der gleitfähig
in dem Zylinder 104 und gegen diesen abgedichtet angeordnet
ist, um eine Druckkammer 108 im Inneren des Zylinders 104 für den Empfang
von Hydraulikflüssigkeit
vom Hauptzylinder 14 zu bilden. Eine Druckfeder 110 erzeugt
eine Kraft auf den Kolben, der gegen den Eintritt von Fluid in die
Druckkammer 108 Widerstand leistet. Die Feder ist geschickt
bemessen, sodass das Pedalgefühl, das
eine Person, die das Bremspedal 44 betätigt, erfährt, dem Pedalgefühl sehr ähnlich ist,
das sie bei einem typischen vollhydraulischen Bremssystem erfahren
würde.
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Obwohl
der Bremspedalgefühl-Emulator 102 im
Aufbau dem Einlass-Druckspeicher 60 ähnlich zu sein
scheint, wird in Erwägung
gezogen, dass die Feder 110 in dem Bremspedalgefühl-Emulator 102 steifer
als die in einem Einlass-Druckspeicher 60 verwendete Feder
sein müsste.
Es wird in Erwägung
gezogen, dass der Pedalgefühl-Emulator 102 typisch über einem
Druckbereich von 0 bis 3447 kPa (0 bis 500 psi) betriebsfähig sein
müsste,
verglichen mit einem Betriebsdruckbereich von 138 bis 276 kPa (20 bis
40 psi) für
den Einlass-Druckspeicher 60, wobei der tatsächliche
Betriebsbereich des Pedalgefühl-Emulators 102 derart
gewählt
ist, dass ein gewünschtes
Pedalgefühl
für ein
bestimmtes Fahrzeug 12 geliefert wird.
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Das
V/H-Mehrkreis-Hybridsystem 100 umfasst außerdem einen
Verstärker 42 zum
Verstärken des
Hydraulikdrucks im ersten und zweiten Fluidkreis, und Mittel in
Form des Unterdruckverstärkersensors 46 und
der ECU 36, um einen Ausfall des Verstärkers 42 zu erfassen
und nach einem Ausfall des Verstärkers
den Verstärkungsverlust
beim Betrieb der hinteren, elektrisch betätigten Bremsmittel 38, 40 auf
die gleiche Weise zu kompensieren, wie oben mit Bezug auf die V/V/H-Mehrkreis-Bremsvorrichtung 10 beschrieben
wurde.
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In
einigen Formen der Erfindung kann es wünschenswert sein, Signale von
den Raddrehzahlsensoren 48 und/oder dem Pedalwegsensor 74 zusätzlich zu
dem Hydraulikdruck, der durch den Drucksensor 32 erfasst
wird, zu nutzen, um den Betrieb der elektrisch betätigten Bremsmittel 38, 40 zu steuern.
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Der
Fachmann wird anerkennen, dass es zwar gegenwärtig als günstiger erachtet wird, die Komponenten
gemäß der Erfindung
wie oben beschrieben angeordnet zu haben, aber viele weitere Anordnungen
im Rahmen der Erfindung in Aussicht genommen werden. Die Erfindung
kann auch in vielen Ausführungsformen,
die von jenen, die dargestellt sind, verschieden sind, wobei nur
Grundbremsfunktionen bereitgestellt werden, oder mit anderen Kombinationen
von zusätzlichen
Betriebsarten wie etwa ABS, ASR und VDC, ohne hierauf beschränkt zu sein,
genutzt werden. Der Verstärker,
der in einigen Formen der Erfindung verwendet wird, kann von einem
Typ sein, der von dem oben beschriebenen Unterdruckverstärker verschieden
ist.
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So,
wie der Ausdruck "elektrisch
betätigte Bremsmittel" hier gebraucht wird,
soll er alle Formen von elektromechanischen, elektrohydraulischen, elektropneumatischen
Bremsvorrichtungen oder andere Formen von elektrisch betätigten Bremsvorrichtungen
einschließen.
Der Pedalgefühl-Emulator 102 kann
in vielen anderen Ausführungsformen
bereitgestellt werden und als eine selbstständige Komponente aufgebaut
sein oder in von einer HCU verschiedene Systemelemente, wie etwa
den Hauptzylinder 42, integriert sein. Für Pedalgefühl-Emulatoren,
die federbelastete Kolbenmittel benutzen, können viele andere Einrichtungen,
darunter Bälge,
Membranen oder Druckbälge
usw. verwendet werden. Die Erfindung ist auch auf Fahrzeuge anwendbar,
die mehr oder weniger Räder
als in den Ausführungsbeispielen
dargestellt aufweisen, und auf Bremsmittel anderen Typs als die
in 1 und 2 gezeigte Felgenbremsen.
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Zusammengefasst
können
folglich, obwohl die hier offenbarte Ausführungsform der Erfindung als
bevorzugt angesehen wird, verschiedene Abänderungen und Modifikationen
vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie in
den beigefügten
Ansprüchen
definiert, abzukommen.