EP1438219A1 - Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische bremsanlage - Google Patents

Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische bremsanlage

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Publication number
EP1438219A1
EP1438219A1 EP02758393A EP02758393A EP1438219A1 EP 1438219 A1 EP1438219 A1 EP 1438219A1 EP 02758393 A EP02758393 A EP 02758393A EP 02758393 A EP02758393 A EP 02758393A EP 1438219 A1 EP1438219 A1 EP 1438219A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
piston
sleeve
channel section
actuating unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02758393A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Volz
Thomas Bartsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Drott Peter
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Drott Peter
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10222270A external-priority patent/DE10222270A1/de
Application filed by Drott Peter, Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Drott Peter
Publication of EP1438219A1 publication Critical patent/EP1438219A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60T8/4072—Systems in which a driver input signal is used as a control signal for the additional fluid circuit which is normally used for braking
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Definitions

  • the present invention relates to an actuation unit for an electrohydraulic brake system of the "brake-by-wire" type with a first piston which can be actuated by means of an actuation pedal and is biased by a first return spring and a second piston which is biased by a second return spring and which are arranged one behind the other in a housing and limit pressure spaces, which are connected to a pressureless pressure medium reservoir via tank connections, and are connected to brake circuits by means of outlets and valve devices associated therewith, with a path simulator, which is formed by a simulator element delimiting a simulator chamber and interacting with a simulator spring
  • the pressure introduced in the first pressure chamber can be acted upon by means of a hydraulic connection, a hydraulically lockable connection being provided between the simulator chamber and the pressure medium reservoir t.
  • Such an actuator is such. B. from DE 198 22 411 AI known.
  • a path simulator is used that simulates the pedal feel as a result of actuation comparable to the reaction of a conventional braking system.
  • the actuation unit also has means to allow hydraulic emergency brake operation in the event of defective electronics by means of direct actuation of the wheel brakes (so-called hydraulic fallback level). Outside of the hydraulic fallback level, an actuation request is detected in by-wire mode due to sensing, for example, of an actuation path of the brake pedal, and isolating valves are closed in order to shut off the direct hydraulic access in the direction of the wheel brakes. While the brake pressure build-up is initiated electrohydraulically, the vehicle driver experiences a reaction force as a result of a volume shift in the path simulator corresponding to the actuating movement.
  • the availability of the hydraulic fallback level is very important. Air carried in unnoticed by leaks in particular can restrict or prevent the function of the hydraulic fallback level because the pressure medium reacts compressibly. The statutory minimum requirement for emergency braking - without power assistance - is not met. The air that has entered the system collects at the highest points in the braking system. Preferred collection points - due to the generally inclined installation position of the actuating unit in the motor vehicle - are the pressure spaces.
  • the actuating unit has at least one channel section which extends through a pressure chamber and is closed at least in some areas and is provided for removing pressure medium contamination by means of a pressure medium jetting process.
  • the pressure chambers can have a plurality of channel sections which adjoin one another indirectly or directly.
  • the invention is based in principle on the basic idea of providing positive guidance for the pressure medium flushing process.
  • the invention enables the targeted removal of impurities, in particular air or gas inputs from the actuating unit by means of a pressure medium flushing process using low pressure medium volume flows.
  • the flushing process on wheel brakes produces no or only a slight back pressure, so that the friction linings are not or only insignificantly pressed in the direction of the brake disc. This enables a rinsing process while driving and without unnecessary Friction lining wear can be carried out.
  • the channel section is provided between the container connection of the first or the second pressure chamber and the respective outlet.
  • a channel section can be formed by the piston and a further component added to or attached to it.
  • the channel section can be delimited by the second piston, which is provided with a spring plate for the second return spring that extends over a central valve, so that the spring plate delimits the channel section together with the second piston.
  • each pressure chamber has an axially extending channel section and an essentially radially extending channel section.
  • first tubular sleeve arranged centrally to the first piston
  • second tubular sleeve telescopic sleeve
  • the sleeves are simple and inexpensive to manufacture and enable direct flow guidance.
  • first sleeve is fixed to the first piston and has a stop for the second sleeve, which is resiliently biased to the first sleeve by means of the return spring, in addition to directional flow guidance, this also achieves an elastically biased attachment of the first return spring to the first piston ,
  • the second sleeve preferably has an end face for abutment against the second piston, and the end face has a groove pointing in the direction of the outlet for the pressure medium flushing process.
  • the channel section is delimited by the groove surface and the piston surface when these parts abut against one another in an initial position due to the prevailing restoring spring forces.
  • the groove is provided essentially at right angles to the channel section formed by the sleeves.
  • a further improved inflow and throughflow of central valves of the actuating unit is achieved if the channel section formed by the sleeves is arranged with a central valve which is movably guided on the piston side flees .
  • a channel section formed from telescopic sleeves is assigned to the pressure chamber, one sleeve being provided on the piston and the other sleeve being provided fixed to the housing and opening into a housing channel.
  • FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of a known electrohydraulic brake system of the “brake-by-wire” type
  • Fig. 3 shows a detail (push rod circle)
  • Fig. 4 shows a detail (secondary circuit)
  • FIG. 5 shows a detail of a modified embodiment.
  • An electrohydraulic brake system of the "brake-by-wire" type shown in FIG. 1 has an actuation unit 1 which can be actuated by means of an actuation pedal (not designated in any more detail)
  • actuation unit 1 which can be actuated by means of an actuation pedal (not designated in any more detail)
  • Return spring 2 preloaded first piston 3 and a second piston 5 preloaded by a second return spring 4, which are arranged one behind the other in a housing 49, and limit pressure chambers 6, 7, which are connected to a pressureless pressure medium reservoir 10 via container connections 8, 9
  • the return springs 2.4 preload the pistons 3.5 against their direction of actuation in an (unactuated) starting position, and the pressure chambers 6,7 are via an outlet 11, 12 and via an outlet
  • Valve device 13,14 lockable hydraulic line 15,16 connected to wheel brakes 17,18,19,20 of a front axle brake circuit and a rear axle brake circuit.
  • Each of the wheel brakes 17, 18, 19, 20 is assigned an inlet valve 21, 22, 23, 24 that is closed when de-energized and an outlet valve 25, 26, 27, 28 that is closed when de-energized, with a hydraulic connection between the inlet valves 21, 22, 23 , 24, an electromagnetically actuated, preferably de-energized open (SO) pressure compensation valve 29, 30 (balance valve) is inserted into an axle, which in the closed state in the by-wire mode enables a brake pressure control that is specific to the wheel.
  • SO de-energized open
  • FIG. 1 the structure of the brake circuits of the front and rear axles corresponds in each case.
  • a motor-pump unit 31 serving as external pressure source is provided with a high-pressure accumulator 32, which in turn consists of a pump 34 driven by an electric motor 33 and a pump 34 connected in parallel
  • Pressure relief valve 35 exists.
  • the suction side of the pump 34 is connected to the previously mentioned pressure medium reservoir 10 via a non-specified check valve, while the hydraulic pressure applied by the pump 34 is monitored by a pressure sensor 36.
  • the filling state of the high-pressure accumulator 32 is monitored by means of a path sensor 37, which is only indicated schematically, for a media separating element (not shown).
  • a hydraulic line 38 connects the pressure side of the pump 34 or the high pressure accumulator 32 to input connections of the electromagnetically actuated, preferably normally closed (SG) inlet valves 21, 22, 23, 24 which are connected upstream of the wheel brakes 17, 18, 19, 20.
  • hydraulic lines 39, 40 are connected to the outlet connections of the inlet valves 21, 22, which are connected to the unpressurized pressure medium reservoir 10 and in each of which the electromagnetically actuated, preferably normally closed (SG) outlet valve 25, 26 is inserted. In principle, this also applies to the valves 23, 24.
  • the wheel brakes 17, 18, 19, 20 are assigned pressure sensors 41, 42, 44, 45, with the aid of which the hydraulic pressure prevailing in the wheel brakes 17, 18, 19, 20 is determined.
  • An electronic control unit 43 which in particular the output signals from pressure sensors, is used to control the motor-pump unit 31 and the valves mentioned 36, 41, 42, 44, 45, 46, the displacement sensor 37 and a preferably redundant brake request detection device 47 (pedal displacement sensor) are supplied.
  • each of the two pistons 3, 5 has a central valve which is open in the starting position and closed in an actuating position
  • FIG. 5 shows a trailing space 51, which is connected to the pressure medium reservoir 10 via the central valve 52 with the associated pressure chamber 7 and, on the other hand, via a pressure medium channel, not shown, formed in the master cylinder housing.
  • the pressure chamber 6 is connected via a hydraulic connection, not shown in the figures, to a hydraulic chamber 53 which is delimited by a hydraulic piston or simulator piston 54.
  • the simulator piston 54 which on the other hand delimits a simulator chamber 55, together with a simulator spring 56 arranged in the simulator chamber 55 forms a displacement simulator which, when the valve devices 13, 14 are closed, conveys the usual pedal feeling to the driver of the vehicle.
  • the simulator spring 56 determines the course of the pedal characteristic, ie the dependence of the pedal force on the actuation path.
  • Hydraulic fluid reservoir -10 a hydraulic connection can be provided, which is interrupted or shut off in the event of an emergency stop.
  • the hydraulic connection mentioned can be designed as a bore or channel, in the
  • a seal or sealing collar 57 arranged on the second piston 5 is arranged.
  • the mouth area of the channel forms together with the
  • Sealing sleeve 57 a third valve device. The arrangement described ensures that the pressure medium can be moved past the (standing) sealing collar 57 into the pressure medium reservoir 10 when the second pressure chamber 7 is shut off.
  • a pressure-flushing routine preferably electronically controlled by means of a data processing program, is carried out in a separate method step.
  • a pump 34 or high-pressure accumulator 32 builds up a pressure medium flow which is opposite to the actuation-related flow direction in the hydraulic fallback level. Put simply, the pressure medium flow enters through the outlets 11, 12, flows through the pressure spaces 6, 7 of the actuating unit 1 and reaches the pressure medium storage container 10 via the container connections 8, 9, where gas or air fractions outgas.
  • a rinsing routine preferably consists of 4 rinsing cycles of approximately 4 seconds each, with a pause of approximately one second between each rinsing cycle. The rinsing cycle causes a pressure of a maximum of approximately 0.2 to 0.6 bar in the pressure chambers 6.7, which corresponds to a dynamic pressure of a maximum of approximately 12 bar in the wheel brakes 17, 18, 19, 20.
  • Actuating unit 1 via at least regionally closed channel sections which pass through the pressure spaces 6, 7. As shown in FIG. 2, the channel sections are each between the container connection 8.9 of the first or second pressure chamber 6, 7 and the respective outlet 11, 12 are provided.
  • the flow path in the first pressure chamber 6 (for the so-called pressure rod circuit, DK), which is illustrated in a highly simplified manner using a line, is discussed.
  • the pressure medium passes through the outlet 11, through a channel section 58 which points essentially radially in the direction of the outlet 11 and a channel section 59 provided at right angles to the channel section 58 through the central valve 48 which is open in the initial state and into the pressure medium carial 50 and from there into the pressure medium reservoir 10.
  • the horizontal channel section 59 is essentially formed by a first tubular sleeve 60 arranged centrally to the first piston 3 and a second tubular sleeve 61 provided concentrically to the first sleeve 60 and axially relatively displaceable to the first sleeve 60.
  • the length of the sleeve arrangement can thus be telescoped.
  • the first sleeve 60 is fixed to the piston 3 and opens into a bore 62 for receiving the central valve 48.
  • the other end of the first sleeve 60 opens into a tubular interior 63 of the second sleeve 61.
  • a stop 64 for the second sleeve 61 causes a bondage and elastic bias of the return spring 2, which is effective between the two sleeves 60,61.
  • the passage through the central valve 48 also belongs to the horizontal channel section 59.
  • the second sleeve 61 has an end face 65 for abutment on a rear side of the second piston 5.
  • a groove 66 pointing in the direction of the outlet 11 is provided in the end face 65. Redirecting the flow of Radial direction in the axial direction preferably but not necessarily takes place within a recess 67 of the second piston 5.
  • the pressure medium and impurities accumulated in the upper region of a wall initially pass essentially axially through the pressure chamber 7, in order to enter through an inlet opening 68 into a channel section 69 which is between the second piston 5 and a component which bears against it 70 is provided.
  • a second component 70 as is apparent from FIG. 2, a spring plate overlapping the central valve 52 is provided for centering the return spring 4.
  • the cup-shaped spring plate can be provided with beads for the division of several channel sections 69.
  • the pressure medium passes through the central valve 52, which is open in the initial state, into the after-flow chamber 51, into which a hydraulic channel, not shown, which is concealed by a bolt, opens.
  • the pressure medium passes from this channel to the container connection 9 and finally into the pressure medium storage container 10.
  • a horizontal channel section 74 formed from two telescopic sleeves 72, 73 is also provided in the second pressure chamber 7.
  • a spring plate 75 is used for centering and planting Return spring 4 on the second piston 5.
  • the first sleeve 72 which is fixedly arranged on the piston 5, engages with a tubular, hollow section through the spring plate 75 and part of the pressure chamber 7.
  • the second sleeve 73 is pushed with one end 76 firmly into the master cylinder housing and opens into a housing channel 77 which is connected to line 16 via outlet 12.
  • the other end 78 of the second sleeve 73 engages in the first sleeve 72, which is thereby arranged so as to be movably guided in the sleeve 73, so that there is a channelized flow guidance through the pressure chamber 7 and the central valve 52.
  • a particularly effective ventilation of the actuating unit 1 can be achieved by using telescopic sleeve arrangements in both pressure chambers 6, 7.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinheit (1) für eine elektrohydraulische Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire", deren erster (3) und zweiter Kolben (5) durch jeweils eine Rückstellfeder (24) entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt sind. Der erste Druckraum (6) des Tandemhauptzylinders ist mit einem hydraulischen Raum (53) verbunden, der von einem Simulatorelement (54) begrenzt wird. Andererseits begrenzt das Simulatorelement (54) eine eine Simulatorfeder (56) aufnehmende Simulatorkammer (55), die mit einem Druckmitttelvorratsbehälter (10) verbunden ist. Dabei ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, die die hydraulische Verbindung zwischen Simulatorkammer (55) und Druckmittelvorratsbehälter (10) absperrt bzw. freigibt. Um die Betriebssicherheit einer hydraulischen Rückfallebene zu erhöhen, ist zumindest ein, einen Druckraum durchgreifender, wenigstens bereichsweise randseitig geschlossen vorgesehener Kanalabschnitt (58, 59) zum gezielten Entfernen von Druckmittelverunreinigungen mittels eines zwangsgeführten Druckmittelspülvorgangs vorgesehen.

Description

Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" mit einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren, durch eine erste Rückstellfeder vorgespannten ersten Kolben sowie einem durch eine zweite Rückstellfeder vorgespannten zweiten Kolben, die in einem Gehäuse hintereinander angeordnet sind und Druckräume begrenzen, welche über Behälteranschlüsse mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter in -Verbindung stehen, und über Auslässe und diesen zugeordneten Ventileinrichtungen absperrbar mit Bremskreisen verbunden sind, mit einem Wegsimulator, der durch ein, eine Simulatorkammer begrenzendes, mit einer Simulatorfeder zusammenwirkendes Simulatorelement gebildet wird, das mittels einer hydraulischen Verbindung mit dem im ersten Druckraum eingesteuerten Druck beaufschlagbar ist, wobei zwischen der Simulatorkammer und dem Druckmittelvorratsbehälter eine hydraulisch absperrbare Verbindung vorgesehen ist.
Eine derartige Betätigungseinheit ist z. B. aus der DE 198 22 411 AI bekannt.
Weil ein Fahrzeugführer bei elektrohydraulischen Bremsanlagen (EHB) von der Bremskrafterzeugung entkoppelt ist, und die Bremswunschumsetzung gewissermaßen „by wire" erfolgt, wird ein Wegsimulator verwendet, welcher das Pedalgefühl infolge Betätigung vergleichbar der Rückwirkung einer konventionellen Bremsanlage nachbildet. Die Betätigungseinheit verfügt ferner über Mittel, um einen hydraulischen Notbremsbetrieb bei defekter Elektronik mittels direkter Betätigung der Radbremsen zu erlauben (sogenannte hydraulische Rückfallebene) . Außerhalb der hydraulischen Rückfallebene wird im by-wire Modus ein Betätigungswunsch infolge Sensierung beispielsweise eines Betätigungsweges des Bremspedals erkannt, und Trennventile werden geschlossen, um den direkten hydraulischen Durchgriff in Richtung Radbremsen abzusperren. Während der Bremsdruckaufbau auf elektrohydraulischem Wege eingeleitet wird, erfährt der Fahrzeugführer eine Rückwirkungskraft infolge einer, der Betätigungsbewegung entsprechenden Volumenverschiebung in den Wegsimulator.
Die Verfügbarkeit der hydraulischen Rückfallebene ist von großer Wichtigkeit. Insbesondere durch Undichtigkeiten unbemerkt eingeschleppte Luft kann die Funktion der hydraulischen Rückfallebene einschränken oder verhindern, weil das Druckmittel kompressibel reagiert. Die gesetzlich vorgeschriebene Mindestanforderung an eine Notbremsung - ohne Servounterstützung - wird nicht erreicht. Die in das System eingedrungene Luft sammelt sich an den höchsten Punkten des Bremssystems. Bevorzugte Sammelpunkte sind - aufgrund einer grundsätzlich geneigten Einbaulage der Betätigungseinheit im Kraftfahrzeug - die Druckräume.
Die erwähnte Veröffentlichung läßt keine Maßnahmen erkennen, welche eine bei by-wire Bremssystemen auftretende Funktionsstörung - welche beispielsweise durch Kompressibilität oder andere Verunreinigung verursacht wird - eliminieren oder zumindest erheblich reduzieren könnten. Aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10147180.7 (P 9997.1) ist ein elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem mit Mitteln zum elektronisch gesteuerten Abscheiden von im Druckmittel enthaltenen und/oder gelösten Verunreinigungen bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungseinheit der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, welche eine verbesserte Verfügbarkeit der hydraulischen Rückfallebene erlaubt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Betätigungseinheit zumindest einen, einen Druckraum druchgreifenden, wenigstens bereichsweise geschlossen vorgesehenen Kanalabschnitt zum Entfernen von Druckmittelverunreihigungen mittels eines Druckmittelsjülvorgangs aufweist. Prinzipiell können die Druckräume mehrere, mittelbar oder unmittelbar aneinander anschließende Kanalabschnitte aufweisen. Die Erfindung beruht prinzipiell auf dem Grundgedanken, eine Zwangsführung für den Druckmittelspülvorgang vorzusehen.
Die Erfindung ermöglicht die gezielte Entfernung von Verunreinigungen, insbesondere von Luft- oder Gaseinträgen aus der Betätigungseinheit mittels eines Druckmittelspülvorgangs unter Verwendung von geringen Druckmittelvolumenströmen. Folglich bewirkt der Spülprozeß an Radbremsen keinen oder einen geringfügigen Staudruck, so daß die Reibbeläge nicht oder nur unwesentlich in Richtung Bremsscheibe gedrückt werden. Dadurch kann ein Spülprozeß während des Fahrbetriebs und ohne unnötige Reibbelagabnutzung durchgeführt werden.
Komfortbeeinträchtigungen durch die Geräuschentwicklung von hohen Volumenströmen werden vermieden. Weil hochgradige Speicherentleerung vermieden wird, kann der Spülprozeß mit geringem Energieaufwand durchgeführt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanalabschnitt zwischen dem Behälteranschluß des ersten oder des zweiten Druckraumes, und dem jeweiligen Auslaß vorgesehen. Dadurch wird der Druckmittelstrom ausgehend von den bremskreisseitigen Auslässen durch die Druckräume und den Kolben zugeordneten Zentralventilen hindurch über die Behälteranschlüsse gezielt in den Druckmittelvorratsbehälter abgeleitet. Dort erfolgt die Ausgasung/Reinigung des Druckmittels.
Ein Kanalabschnitt kann durch den Kolben sowie ein weiteres, diesem hinzugefügtes oder an diesem anliegendes Bauteil gebildet werden. Beispielsweise kann der Kanalabschnitt von dem zweiten Kolben begrenzt werden, der mit einem, ein Zentralventil übergreifenden Federteller für die zweite Rückstellfeder versehen ist, so daß der Federteller zusammen mit dem zweiten Kolben den Kanalabschnitt begrenzt.
Eine Riehtungsumlenkung wird erreicht, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jeder Druckraum über einen sich axial erstreckenden Kanalabschnitt und einen sich im Wesentlichen radial erstreckenden Kanalabschnitt verfügt.
Von Vorteil ist, wenn zur Bildung des dem ersten Druckraum zugeordneten Kanalabschnittes eine zentrisch zu dem ersten Kolben angeordnete erste rohrförmige Hülse, und eine zweite, konzentrisch zu der ersten Hülse sowie axial relativverschiebbar zu der ersten Hülse vorgesehene zweite rohrförmige Hülse (Teleskophülse) vorgesehen ist. Die Hülsen sind einfach und kostengünstig herstellbar und ermöglichen eine direkte Strömungsführung.
Wenn die erste Hülse fest an dem ersten Kolben angeordnet ist, und einen Anschlag für die zweite, mittels der Rückstellfeder elastisch zu der ersten Hülse vorgespannte zweite Hülse aufweist, wird dadurch neben einer gerichteten Strömungsführung eine elastisch vorgespannte Fesselung der ersten Rückstellfeder an den ersten Kolben erreicht.
Vorzugsweise weist die zweite Hülse eine Stirnfläche zur Anlage an dem zweiten Kolben auf, und die Stirnfläche verfügt über eine in Richtung Auslaß weisende Nut für den Druckmittelspülvorgang. Der Kanalabschnitt wird durch Nutoberfläche und Kolbenoberfläche begrenzt, wenn diese Teile in einer Ausgangsstellung aufgrund der herrschenden Rückstellfederkräfte aneinander anliegen.
Zur Strömungsumlenkung ist die Nut im wesentlichen rechtwinklig zu dem durch die Hülsen gebildeten Kanalabschnitt vorgesehen.
Eine weiter verbesserte An- und Durchströmung von Zentralventilen der Betätigungseinheit wird erreicht, wenn der durch die Hülsen gebildete Kanalabschnitt mit einem kolbenseitig bewegbar geführt angeordneten Zentralventil fluchtet .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem Druckraum ein aus teleskopierbaren Hülsen gebildeter Kanalabschnitt zugeordnet, wobei eine Hülse am Kolben vorgesehen ist, und die andere Hülse gehäusefest vorgesehen ist, und in einen Gehäusekanal mündet.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer bekannten elektrohydraulischen Bremsanlage vom Typ „Brake- by-wire" ,
Fig. 2 eine Ausführungsform einer Betätigungseinheit im Schnitt,
Fig. 3 eine Einzelheit (Druckstangenkreis) der
Betätigungseinheit von Fig. 2 in größerem Maßstab,
Fig. 4 eine Einzelheit (Sekundärkreis) der
Betätigungseinheit in Fig. 2 in größerem Maßstab, und
Fig. 5 eine Einzelheit einer abgewandelten Ausführungsform. Eine in Fig. 1 dargestellte elektrohydraulische Bremsanlage des Typs „Brake-by-wire" verfügt über eine mittels eines nicht näher bezeichneten Betätigungspedals betätigbare Betätigungseinheit 1. Die Betätigungseinheit 1 ist im wesentlichen als zweikreisiger Druckerzeuger bzw. Tandemhauptzylinder ausgebildet und umfasst einen, durch eine erste Rückstellfeder 2 vorgespannten ersten Kolben 3 sowie einen durch eine zweite Rückstellfeder 4 vorgespannten zweiten Kolben 5, welche in einem Gehäuse 49 voneinander getrennt hintereinander angeordnet sind, und Druckräume 6,7 begrenzen, die über Behälteranschlüsse 8,9 mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 10 in Verbindung stehen. Wie zu ersehen ist, bewirken die Rückstellfedern 2,4 eine Vorspannung der Kolben 3,5 entgegen deren Betätigungsrichtung in einer (unbetätigten) Ausgangsposition. Die Druckräume 6,7 sind über einen Auslaß 11,12 und über eine anhand einer
Ventileinrichtung 13,14 absperrbare hydraulische Leitung 15,16 mit Radbremsen 17,18,19,20 eines Vorderachsbremskreises und eines Hinterachsbremskreises verbunden.
Jeder der Radbremsen 17,18,19,20 ist jeweils ein stromlos geschlossenes Einlaßventil 21,22,23,24 sowie ein stromlos geschlossenes Auslaßventil 25,26,27,28 zugeordnet, wobei in einer hydraulischen Verbindung zwischen den Einlaßventilen 21,22;23,24 einer Achse jeweils ein elektromagnetisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO) Druckausgleichsventil 29,30 (Balanceventil) eingefügt ist, das im geschlossenen Zustand im by-wire-Modus eine radindividuelle Bremsdruckregelung ermöglicht. Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, stimmt der Aufbau der Bremskreise von Vorderachse und Hinterachse jeweils überein. Wie der Zeichnung weiter zu entnehmen ist, ist ein als Fremddruckguelle dienendes Motor-Pumpen-Aggregat 31 mit einem Hochdruckspeicher 32 vorgesehen, das seinerseits aus einer mittels eines Elektromotors 33 angetriebenen Pumpe 34 sowie einem der Pumpe 34 parallel geschalteten
Druckbegrenzungsventil 35 besteht. Die Saugseite der Pumpe 34 ist über ein nicht näher bezeichnetes Rückschlagventil an den vorhin erwähnten Druckmittelvorratsbehälter 10 angeschlossen, während der von der Pumpe 34 aufgebrachte hydraulische Druck von einem Drucksensor 36 überwacht wird. Der Füllzustand des Hochdruckspeichers 32 wird mittels eines lediglich schematisch angedeuteten Wegsensors 37 für ein nicht gezeigtes Medientrennelement überwacht.
Eine hydraulische Leitung 38 verbindet die Druckseite der Pumpe 34 bzw. den Hbchdruckspeicher 32 mit Eingangsanschlüssen von den elektromagnetisch betätigbaren, vorzugsweise stromlos geschlossenen (SG-) Einlaßventilen 21,22,23,24 die den Radbremsen 17,18,19,20 vorgeschaltet sind. Außerdem sind an den Ausgangsanschlüssen der Einlaßventile 21,22 hydraulische Leitungen 39,40 angeschlossen, die mit dem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 10 in Verbindung stehen und in denen jeweils das elektromagnetisch betätigbare, vorzugsweise stromlos geschlossene (SG-) Auslaßventil 25,26 eingefügt ist. Dies trifft prinzipiell auch auf die Ventile 23,24 zu. Außerdem sind den Radbremsen 17,18,19,20 Drucksensoren 41,42,44,45 zugeordnet, mit deren Hilfe der in den Radbremsen 17,18,19,20 herrschende hydraulische Druck ermittelt wird. Der Ansteuerung des Motor-Pumpen-Aggregats 31 sowie der erwähnten Ventile dient eine elektronische Steuereinheit 43, der insbesondere die Ausgangssignale von Drucksensoren 36,41,42,44,45,46, des Wegsensors 37 sowie einer vorzugsweise redundant ausgeführten Bremswunscherfassungseinrichtung 47 (Pedalwegsensor) zugeführt werden.
Wie insbesondere Fig. 2 im einzelnen zeigt, verfügt jeder der beiden Kolben 3,5 über ein in der Ausgangsstellung geöffnetes und in einer Betätigungsstellung geschlossenes Zentralventil
48,52. Während der von dem Gehäuse 49 begrenzte (Primär-) Druckraum 6 unter Zwischenschaltung eines im Ausgangszustand für den Druckausgleich geöffneten Zentralventils 48 mittels eines Druckmittelkanals 50 mit dem Druckmittelvorratsbehälter1- 10 absperrbar in Verbindung steht, begrenzt der zweite Kolben
5 einen Nachlaufräum 51, der einerseits über das Zentralventil 52 mit dem zugeordneten Druckraum 7 und andererseits über einen im Hauptzylindergehäuse ausgebildeten, nicht gezeigten Druckmittelkanal mit dem Druckmittelvorratsbehälter 10 in Verbindung steht.
Der Druckraum 6 ist über eine in den Figuren nicht dargestellte hydraulische Verbindung an einen hydraulischen Raum 53 angeschlossen, der von einem hydraulischen Kolben bzw. Simulatorkolben 54 begrenzt ist. Der Simulatorkolben 54, der andererseits eine Simulatorkammer 55 begrenzt, bildet zusammen mit einer in der Simulatorkammer 55 angeordneten Simulatorfeder 56 einen Wegsimulator, der bei geschlossenen Ventileinrichtungen 13,14 dem Fahrer des Fahrzeuges das gewöhnliche Pedalgefühl vermittelt. Die Simulatorfeder 56 bestimmt dabei den Verlauf der Pedalcharakteristik, d.h., die Abhängigkeit der Pedalkraft vom Betätigungsweg. Um beim Absperren der Druckräume 6,7 eine Relativbewegung des ersten Kolbens 3 gegenüber dem Gehäuse 49 zu ermöglichen, die ein Beaufschlagen des hydraulischen Raumes 53 mit dem aus dem ersten Druckraum 6 verdrängten Druckmittelvolumen zur Folge hat, kann gemäß Fig. 2 zwischen der Simulatorkammer 55 und dem vorhin erwähnten Nachlaufräum 51 bzw. dem
Druckmittelvorratsbehälter -10 eine hydraulische Verbindung vorgesehen sein, die im Falle einer Notbremsung unterbrochen bzw. abgesperrt wird. Die erwähnte hydraulische Verbindung kann als Bohrung bzw. Kanal ausgebildet sein, in deren
Mündungsbereich im Nachlaufraum 51 eine am zweiten Kolben 5 angeordnete Dichtung bzw. Dichtmanschette 57 angeordnet ist.
Der Mündungsbereich des Kanals bildet zusammen mit der
Dichtmanschette 57 eine dritte Ventileinrichtung. Durch die beschriebene Anordnung wird erreicht, daß das Druckmittel beim abgesperrten zweiten Druckraum 7 aus dem ersten Druckraum 6 an der (stehenden) Dichtmanschette 57 vorbei in den i Druckmittelvorratsbehälter 10 verschoben werden kann.
Dagegen werden bei einer Notbremsung, bei der die vorhin erwähnten Ventileinrichtungen 13,14 offen bleiben, die beiden Kolben 3,5 verschoben, so daß die auf dem zweiten Kolben 5 angeordnete Dichtmanschette 57 die Mündung des Kanals überfährt und dadurch die Verbindung zwischen der Simulatorkammer 55 und dem Druckmittelvorratsbehälter 10 unterbricht, so daß der Wegsimulator kein Druckmittelvolumen mehr aufnehmen kann und in den beiden Druckräumen 6, 7 ein hydraulischer Druck aufgebaut werden kann, um die Radbremsen 17,18,19,20 zu betätigen. Weitere Einzelheiten zur Funktion der Betätigungseinheit können beispielsweise der Patentanmeldung DE 10016596.6 entnommen werden, deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt in vollem Umfang in die vorliegende Offenbarung einbezαgen wird.
Um in dem Bremssystem befindliche Verunreinigungen wie insbesondere Gas- oder Luftanteile abzuscheiden, wird in einem gesonderten Verfahrensschritt eine vorzugsweise elektronisch anhand eines Datenverarbeitungsprogramms gesteuerte Druck- Spülroutine durchgeführt. Dabei wird durch Pumpe 34 oder Hochdruckspeicher 32 eine Druckmittelströmung aufgebaut, welche der betätigungsbedingten Strömungsrichtύng in der hydraulischen Rückfallebene entgegengesetzt ist. Vereinfacht gesagt, tritt die Druckmittelströmung jeweils durch die Auslässe 11,12 ein, durchströmt die Druckräume 6,7 der Betätigungseinheit 1 und gelangt über die Behälteranschlüsse 8,9 in den Druckmittelvorratsbehälter 10, wo Gas- oder Luftanteile ausgasen. Eine Spülroutine besteht vorzugsweise aus 4 Spülzyklen von je etwa 4 Sekunden Dauer, wobei zwischen den einzelnen Spülzyklen jeweils eine Pause von etwa einer Sekunde vorgesehen ist. Der Spülzyklus bewirkt einen Druck von maximal etwa 0,2 bis 0,6 bar in den Druckkammern 6,7, was einem Staudruck von maximal etwa 12 bar in den Radbremsen 17,18,19,20 entspricht.
Zur gerichteten Strömungsführung verfügt die
Betätigungseinheit 1 über wenigstens bereichsweise randseitig geschlossen vorgesehene Kanalabschnitte, die die Druckräume 6,7 durchgreifen. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Kanalabschnitte jeweils zwischen dem Behälteranschluß 8,9 des ersten oder des zweiten Druckraumes 6,7 und dem jeweiligen Auslaß 11,12 vorgesehen.
Zunächst wird auf den stark vereinfacht anhand einer Linie verdeutlichten Strömungsverlauf im ersten Druckraum 6 (für den sogenannten Druckstangenkreis, DK) eingegangen. Ausgehend von der schematisch gezeichneten Leitung 15 gelangt das Druckmittel durch den Auslaß 11, durch einen im wesentlichen radial in Richtung Auslaß 11 weisenden Kanalabschnitt 58 und einen rechtwinklig zu dem Kanalabschnitt 58 vorgesehenen Kanalabschnitt 59 durch das im Ausgangszustand geöffnete Zentralventil 48 in den Druckmittelkarial 50 und von dort in den Druckmittelvorratsbehälter 10. Der horizontale Kanalabschnitt 59 wird wesentlich durch eine erste zentrisch zu dem ersten Kolben 3 angeordnete rohrförmige Hülse 60 sowie eine zweite, konzentrisch zu der ersten Hülse 60 sowie axial relativ verschiebbar zu der ersten Hülse 60 vorgesehene rohrförmige Hülse 61 gebildet. Die Hülsenanordnung ist somit in ihrer Länge telekopierbar. Die erste Hülse 60 ist fest an dem Kolben 3 angeordnet und mündet in eine Bohrung 62 zur Aufnahme des Zentralventils 48. Das andere Ende der ersten Hülse 60 mündet in einen rohrförmigen Innenraum 63 der zweiten Hülse 61. Ein Anschlag 64 für die zweite Hülse 61 bewirkt eine Fesselung und elastische Vorspannung der Rückstellfeder 2, die zwischen den beiden Hülsen 60,61 wirksam ist. Es versteht sich, daß auch der Durchgang durch das Zentralventil 48 zu dem horizontalen Kanalabschnitt 59 zu zählen ist. Zur Bildung des Kanalabschnittes 58 verfügt die zweite Hülse 61 über eine Stirnfläche 65 zur Anlage an einer Rückseite des zweiten Kolben 5. In der Stirnfläche 65 ist eine in Richtung Auslaß 11 weisende Nut 66 vorgesehen. Die Umlenkung der Strömung von Radialrichtung in Axialrichtung erfolgt vorzugsweise aber nicht zwingend innerhalb einer Ausnehmung 67 des zweiten Kolbens 5.
Nachstehend wird auf die Strömungsführung im zweiten Druckraum 7 (für den sogenannten Sekundärkreis, SK) bezug genommen. Ausgehend von dem Auslaß 12 gelangt das Druckmittel sowie im oberen Bereich einer Wandung angesammelte Verunreinigungen zunächst im wesentlichen axial durch die Druckkammer 7, um durch eine Eintrittsöffnung 68 in einen Kanalabschnitt 69 einzutreten, welcher zwischen dem zweiten Kolben 5 und einem -, an diesem anliegenden Bauteil 70 vorgesehen ist. Als zweites Bauteil 70 ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht, ein das Zentralventil 52 übergreifender Federteller zur Zentrierung der Rückstellfeder 4 vorgesehen. Der napfförmige Federteller kann mit Sicken zur- Abteilung mehrerer Kanalabschnitte 69 versehen sein. Durch eine Bohrung 71 zur Aufnahme des Zentralventiis 52 gelangt das Druckmittel durch das im Ausgangszustand geöffnete Zentralventil 52 hindurch in^ den Nachlaufraum 51, in den ein, von einem Bolzen verdeckter, nicht dargestellter hydraulischer Kanal einmündet. Von diesem Kanal gelangt das Druckmittel zu dem Behälteranschluß 9 und schließlich in den Druckmittelvorratsbehälter 10.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist auch in dem zweiten Druckraum 7 ein aus zwei teleskopierbaren Hülsen 72,73 gebildeter horizontaler Kanalabschnitt 74 vorgesehen. In den Figuren sind generell übereinstimmende Bauteile unterschiedlicher Ausführungsformen mit jeweils übereinstimmenden Bezugsziffern gekennzeichnet. Ein Federteller 75 dient der Zentrierung und Anlage der Rückstellfeder 4 an dem zweiten Kolben 5. Die erste, fest an dem Kolben 5 angeordnete Hülse 72 durchgreift mit einem rohrförmigen, hohlen Abschnitt den Federteller 75 und einen Teil des Druckraumes 7. Die zweite Hülse 73 ist mit einem Ende 76 fest in das Hauptzylindergehäuse geschoben und mündet in einen Gehäusekanal 77, welcher über den Auslaß 12 mit der Leitung 16 verbunden ist. Das andere Ende 78 der zweiten Hülse 73 greift in die erste Hülse 72 ein, die dadurch gewissermaßen in der Hülse 73 bewegbar geführt angeordnet ist, so daß sich eine kanalisierte Strömungsführung durch den Druckraum 7 sowie das Zentralventil 52 ergibt. Durch die Verwendung von Telekop-Hülsenanordnungen in beiden Druckräumen 6,7 lässt sich eine besonders effektive Entlüftung der Betätigungseinheit 1 erreichen.
Wie zu ersehen ist, tritt bei jedem by-wire- Bremsbetätigüngsvorgang - durch die bloße Bremsbetätigung - ein Spüleffekt ein. Denn zum schließen der Zentralventilen 48,52 ist eine Druckmittelvolumenverschiebung erforderlich, die abgeschlossen ist, nachdem die Ventileinrichtungen 13,14 die Druckräume 6,7 von den Radbremsen 17,18,19,20 abgetrennt haben. Mit anderen Worten erfolgt bis zum Schließen der Zentralventile 48,52 ein Spülvorgang in Richtung Druckmittelvorratsbehälter 10. Betätigungseinheit Rückstellfeder Kolben Rückstellfeder Kolben Druckraum Druckraum Behälteranschluß Behälteranschluß Druckmittelvorratsbehälter Auslaß Auslaß Ventileinrichtung Ventileinrichtung Leitung Leitung Radbremse! i Radbremse Radbremse Radbremse Einlaßventil Einlaßventil Einlaßventil Einlaßventil Auslaßventil Auslaßventil Auslaßventil Auslaßventil Druckausgleichsventil Druckausgleichsventil Motor-Pumpen-Aggregat Hochdruckspeicher Elektromotor Pumpe Druckbegrenzungsventil Drucksensor Wegsensor Leitung Leitung Leitung Drucksensor Drucksensor Steuereinheit Drucksensor Drucksensor Drucksensor Bremswunscherfas'sungseinrichtung Zentralvehtil Gehäuse Druckmittelkanal Nachlaufraum Zentralventil Raum Simulatorkolben Simulatorkammer Simulatorfeder Dichtmanschette Kanalabschnitt Kanalabschnitt Hülse Hülse Bohrung Innenraum Anschlag Stirnfläche Nut Ausnehmung Eintrittsöffnung Kanalabschnitt Bauteil Bohrung Hülse Hülse Kanalabschnitt Federteller Ende Gehäusekanal Ende

Claims

PatentanSprüche
1. Betätigungseinheit (1) für eine elektrohydraulische Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" mit einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren, durch eine erste Rückstellfeder (2) vorgespannten ersten Kolben (3) sowie einem durch eine zweite Rückstellfeder (4) vorgespannten zweiten Kolben (5) , die in einem Gehäuse hintereinander angeordnet sind und Druckräume (6,7) begrenzen, die über Behälteranschlüsse (8,9) mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter (10) in Verbindung stehen, und über Auslässe (11,12) und diesen zugeordneten Ventileinrichtungen (13,14) absperrbar mit Bremskreisen verbunden sind, mit einem Wegsimulator, der durch ein eine Simulatorkammer (55) begrenzendes, mit einer Simulatorfeder (56) zusammenwirkendes Simulatorelement gebildet wird, das mittels einer hydraulischen Verbindung mit dem im ersten Druckraum (6) eingesteuerten Druck beaufschlagbar ist, wobei zwischen der Simulatorkammer (55) und dem Druckmittelvorratsbehälter (10) eine hydraulisch absperrbare Verbindung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinheit (1) zumindest einen, einen Druckraum (6,7) durchgreifenden, wenigstens bereichsweise geschlossen vorgesehenen Kanalabschnitt zum Entfernen von Druckmittelverunreinigungen mittels eines Druckmittelspülvorgangs aufweist.
2. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalabschnitt zwischen dem Behälteranschluß (8,9) des ersten oder des zweiten Druckraumes (6,7), und dem jeweiligen Auslaß (11,12) vorgesehen ist.
Betätigungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanalabschnitt durch einen Kolben (3,5) sowie wenigstens ein weiteres, diesem hinzugefügtes oder an diesem anliegendes Bauteil gebildet wird.
Betätigungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) einen, ein Zentralventil (52) übergreifenden Federteller (75) aufweist, welcher zusammen mit dem Kolben (5) einen Kanalabschnitt (69) begrenzt.
Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckraum (6,7) wenigstens einen sich axial erstreckenden Kanalabschnitt und einen sich im wesentlichen radial erstreckenden Kanalabschnitt aufweist.
Betätigungseinheit nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des dem ersten Druckraum (6) zugeordneten Kanalabschnittes eine zentrisch zu dem ersten Kolben (3) angeordnete erste rohrförmige Hülse (60), und eine zweite, konzentrisch zu der ersten Hülse (60) sowie axial relativverschiebbar zu der ersten Hülse (60) vorgesehene zweite rohrförmige Hülse (61) vorgesehen ist ,
7. Betätigungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hülse (60) fest an dem ersten Kolben (3) angeordnet ist, und einen Anschlag (64) für die zweite, mittels der Rückstellfeder (2) elastisch zu der ersten Hülse (60) vorgespannte zweite Hülse (61) aufweist.
8. Betätigungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Hülsen (60,61) gebildete Kanalabschnitt mit einem kolbenseitig bewegbar geführt angeordneten Zentralventil (48) fluchtet.
9. Betätigungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Hülse (61) eine Stirnfläche (65) zur Anlage an dem zweiten Kolben (5) aufweist, und daß die Stirnfläche (65) wenigstens eine in Richtung Auslaß (11) weisende Nut (66) für den Druckmittelspülvorgang aufweist.
10. Betätigungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckungsrichtung der Nut (66) i'm Wesentlichen rechtwinklig zu dem durch die Hülsen (60,61) gebildeten Kanalabschnitt vorgesehen ist.
11. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckraum
(7) ein aus telekopierbaren Hülsen (72,73) gebildeter Kanalabschnitt zugeordnet ist, wobei die Hülse (72) am Kolben (5) vorgesehen ist, und die Hülse (73) gehäusefest vorgesehen ist, und in einen Gehäusekanal (77) mündet.
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