EP4320018A1 - Ausfallsicheres bremssystem - Google Patents

Ausfallsicheres bremssystem

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EP4320018A1
EP4320018A1 EP22721283.4A EP22721283A EP4320018A1 EP 4320018 A1 EP4320018 A1 EP 4320018A1 EP 22721283 A EP22721283 A EP 22721283A EP 4320018 A1 EP4320018 A1 EP 4320018A1
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EP
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brake
valve
wheel
circuit
pressure
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EP22721283.4A
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Heinz Leiber
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Individual
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Definitions

  • DE 10 20 2018 213 306 describes a system with detection of brake circuit failure due to a leak in the brake circuit by evaluating the pressure gradient.
  • Each wheel brake cylinder is connected to at least one or two electromagnetically controlled control valves, which are electrically controlled by an electronic control unit (ECU), e.g. to prevent the wheel from locking.
  • ECU electronice control unit
  • each wheel brake cylinder is usually assigned an inlet valve and an outlet valve, with the inlet valve usually having a check valve connected in parallel so that the inlet valve, which is often also referred to as a switching valve, does not function during rapid pressure reduction closes due to the dynamic pressure.
  • the object of the invention is to provide a very fail-safe brake system which makes do with as few valves as possible.
  • the invention is characterized in that the most fail-safe components are used and/or appropriate safety valves, in particular in the form of isolating valves, are provided between the pressure supply and the wheel brake cylinders and/or between wheel circuits or brake circuits.
  • An inlet valve commonly used for ABS/ESP has a parallel non-return valve, which is considered to be unsafe in terms of tightness and can therefore no longer be used. As described above, the non-return valve was provided so that the inlet valve does not close due to the dynamic pressure during rapid pressure reduction.
  • a switching valve which is designed to be secure against being closed at least in one direction of flow, even at high flow speeds or high pressure gradients.
  • the switching valve which is assigned to each wheel brake cylinder, should also be designed to be as fail-safe as possible, so that in principle no further valves, in particular isolating valves, are required to decouple a leaky wheel circuit or brake circuit. Should the si- safety can be increased, at least one of the isolating valves described above can also be provided.
  • switching valves for the wheel brake cylinders can also be used, in which case the electromagnetic drive or at least some of its components are provided or designed redundantly, i.e. at least twice.
  • the switching valve can have at least two coils and two coil controls, which can switch the switching valve separately from one another, so that if one coil or its control fails, the other can take over its function, so that the switching valve is significantly more fail-safe and thus the entire coil Braking system is advantageously fail-safe.
  • the coils can also be designed in such a way that they can safely switch the valve alone up to a certain pressure of e.g.
  • the valve according to the invention is understood to mean the valve assigned to a wheel brake cylinder in each case, via which hydraulic medium flows to build up pressure in only this wheel brake cylinder.
  • the wheel circuit here is then understood to mean the wheel brake cylinder including the hydraulic connection from the valve to the wheel brake cylinder.
  • the hydraulic medium can also flow from the associated wheel brake cylinder through the valve SV2k back into the brake circuit BK1 or BK2 to reduce the pressure.
  • An outlet valve assigned to a wheel brake cylinder also belongs to the respective wheel circuit.
  • a switching valve of the "normally open” type described above can be used for the braking system according to the invention, the valve actuator of which can be moved by means of a first electromagnetic drive from the open valve position to the closed valve position, in which the valve actuator is pressed against a valve seat , is adjusted. If the electromagnetic drive is not or not sufficiently powered, a valve spring presses the valve actuator into the Starting position, ie in the open valve position.
  • this has an additional additional force device that generates an additional force on the valve actuator, which is directed in the direction of the open valve position and thus supports or replaces the valve spring, resulting in an increased resulting force , with which the valve actuator is subjected to a force in the open valve position.
  • the additional power device can be switchable, e.g. by an additional electromagnet to the actual valve drive. It can therefore also be referred to as an active additional power device, since the additional power generated on the valve actuator can be switched on or off depending on the state of the brake system. However, it is also possible for the additional power device to act passively, e.g. by using a permanent magnet. It is also within the meaning of the invention if the additional power device has an electromagnet and a permanent magnet. In all of the above-described embodiments, a force supporting the valve spring is advantageously exerted on the valve actuator by means of the additional force device in order to keep it in its open position so that the valve does not accidentally close.
  • the actual actuator of the switching valve only has to apply increased force at the start of the stroke movement from the open position in the direction of the closed position in order to overcome the passive and therefore permanent additional force.
  • the force of the passive additional power device will decrease rapidly and will have less of an effect when the valve is in the closed position. Because the switching valve is the safety gate for the brake circuits BK to the wheel brake cylinder RZ.
  • the faulty hydraulic connection or the faulty wheel brake cylinder can be decoupled from the rest of the brake system with a high degree of certainty by the switching valve according to the invention.
  • the additional power device only has to be switched on or take effect when a rapid pressure reduction has to take place. In all other operating states of the braking system, the additional holding or supporting force of the additional power device is not required, so that advantageously energy can be saved.
  • the brake system according to the invention if one wheel circuit fails, only the braking effect of this one failed wheel circuit is lost, with the braking effect of the remaining three wheel circuits still being available. There is therefore only a reduction in the braking effect from four to three intact wheel circuits, so that if one wheel circuit on the front axle fails, only approx. 35% loss of braking effect is recorded in contrast to 70%, as described above for one black/white brake circuit division, if an entire brake circuit and thus two wheel circuits fail.
  • the brake system according to the invention generally has four wheel circuits, in which either two wheel circuits are assigned to a brake circuit or three wheel circuits are assigned to a first brake circuit and a fourth wheel circuit forms its own brake circuit. If one wheel circuit fails, the three remaining wheel circuits are advantageously available for the braking effect. In the event of dirt particles in the brake fluid, the functional reliability of the brake system according to the invention can be additionally increased by installing at least one filter with a small mesh size at the inlet and/or outlet of the valve.
  • the mesh size should be selected so small that when the switching valve is closed, these small dirt particles only produce small leaks and thus only small flow rates, which can be compensated for by the pressure supply, but which can be determined by the diagnosis both via the flow rate of the pressure supply and via the level in the reservoir can be detected.
  • a measurement of the volume intake and the time profile of the pressure in the respective wheel circuit and a comparison with the previously determined pressure-volume characteristic curve of the wheel circuit can be carried out during diagnosis, for example.
  • the diagnosis can be carried out each time the brakes are applied and/or when the vehicle is stationary or during servicing.
  • the switching valve that is to be used with preference does not require a check valve, and still meets a wide variety of requirements. It must remain securely open in both directions even at high flow rates, i.e. the weak point that is typical of today's valves, that at high flow rates a force acts on the valve cone and valve spring due to effects on the valve seat and the valve closes automatically, must not occur.
  • the switching valve can advantageously be optimized by a corresponding design of the sealing cone, the dimensions of the restoring spring and the valve tappet.
  • the opening force should be significantly smaller than when using a progressive spring, which has a higher force in this position than in the open position , which is unfavorable for the dimensioning of the magnetic circuit because of the correspondingly higher power requirement.
  • the brake system according to the invention can have various valve circuits: a) four switching valves for four wheel brake cylinders each, via which both the pressure build-up and the pressure reduction for the respectively assigned wheel brake cylinders take place; b) four switching valves for four wheel brake cylinders each and two outlet valves; c) four switching valves and four exhaust valves.
  • a diagnostic circuit can advantageously identify the faulty wheel circuit both when braking and when parking and close the switching valve belonging to the wheel circuit, so that in the case of this single fault three more wheel circuits and in the case of a double fault, i.e. if two wheel circuits fail at the same time, two wheel circuits are available in the "worst case".
  • the "worst case” results in total brake failure.
  • the brake system according to the invention can also be designed in such a way that instead of four hydraulic wheel circuits, a mixed hydraulic-electrical brake system is provided with, for example, hydraulic lines to the hydraulically operated front wheel brakes and only electrical connections to the electromotive brakes (EMB) on the rear axle, the structure of which is known is.
  • EMB electromotive brakes
  • the hydraulic wheel circuits are designed in accordance with the above-described versions. If a circuit separating valve is also used between the two brake circuits or additional circuit separating valves between the brake circuit and the pressure supply, even if one wheel circuit fails, it can be separated via the circuit separating valve so that the remaining wheel circuit of the respective brake circuit is still effective. In this way, double error security is achieved with a vehicle deceleration of 0.65 g.
  • different pressure supply concepts are also possible, e.g. a single pressure supply for level 2 of automated driving or two pressure supplies for level 3 to level 5 of automated driving, whereby the second, redundant, pressure supply can contain a piston pump or a rotary pump.
  • the rotary pumps have a clear cost advantage.
  • a simple non-return valve can be used at the outlet of the pressure supply instead of the solenoid valve, which has the same advantages if the pressure supply fails and is more economical.
  • the pressure reduction during normal braking cannot take place via the control of the piston of the pressure supply, but via the control of the outlet valves using the pressure sensor signal from the pressure sensor. Since at least two outlet valves are used, there is also redundant pressure reduction.
  • One, two or more exhaust valves can be opened depending on the pressure reduction speed requirement and the number of exhaust valves.
  • Solenoid valves can be provided to isolate the pressure supply from the brake circuits. However, it is also possible to dispense with such isolation valves if the pressure supply is provided with a drive with redundant winding wiring, e.g. 2x3 phases and/or redundant control, such that no further valves are provided between the switching valves assigned to the wheel circuits and the pressure supply are. In order to prevent a failure of the brake system, e.g. due to a leaking piston seal or small piston clearance, compensation is provided by replenishment.
  • the brake system according to the invention thus has four wheel circuits that are controlled individually. As described above, two wheel circuits can be assigned to one brake circuit. Other allocations to the brake circuits, as described above, are also possible.
  • the 4-wheel circuit braking system can also be activated by the controller as a 2-circuit braking system.
  • the 4-wheel circuit braking system can be combined with 2-circuit braking systems with four hydraulically braked wheels and thus even achieves double error safety, which means that a leak in a wheel brake cylinder and the failure of the control of the associated switching valve do not lead to a total failure of the braking system leads, whereby this double fault occurs with the low probability of failure of approx. 10 19 /J, which is still significantly better than nuclear power safety.
  • the braking system according to the invention would still achieve a braking effect of a conventional 2-circuit braking system.
  • the brake system can thus be described as fail-safe and fail-safe.
  • the leaks in the individual wheel circuits are diagnosed at intervals or continuously, with the electronic control and regulating device of the brake system deciding, depending on the diagnosis result, whether a wheel circuit is switched off by permanently closing the associated switching valve or whether it continues to be operated to generate a braking effect .
  • a corresponding additional promotion or re-delivery of braking medium is calculated and carried out on the basis of the leakage determined, so that the required braking effect of the respective wheel brake cylinder is achieved.
  • the known inlet valves with check valve only have to be replaced by the modified switching valve, with almost no additional costs arising.
  • the switching valve has another potential, which is used if the outlet valve assigned to the respective wheel circuit fails. If, for example, the control of the exhaust valve fails, ABS pressure reduction via the exhaust valve is no longer possible, ie the corresponding wheel locks with loss of braking distance and lateral stability.
  • the switching valve can be used in both directions for pressure build-up and pressure reduction, since it cannot be pulled shut, it can also be used for pressure reduction if, for example, the pressure supply can accommodate the volume required for pressure reduction.
  • the pressure in one wheel brake cylinder e.g. RZ1 via SV2kl
  • the pressure in the other wheel brake cylinders e.g. wheel brake cylinders RZ2, RZ3 and RZ4 when valves SV2k2, SV2k3, SV2k4 are closed.
  • this can advantageously be implemented with volume control of the piston of the pressure supply or also with a rotary pump.
  • ABS control due to a small time delay of the pump for the volume intake for the pressure reduction, as well as for the volume provision for the pressure build-up. This is extremely rare, however, as it only happens when the exhaust valve fails.
  • locking a wheel during the ABS function must be avoided at all costs, especially with braking systems for automated driving at level >3.
  • the switching valve thus has a wide range of functions in the safety-relevant braking system according to the invention:
  • FIG. 1 shows a first known brake system with its main components and its possible sources of error
  • 1a shows a second known brake system with its main components and its possible sources of error
  • 2 shows the structural design of a switching valve according to the invention with a conventional coil and a redundant double coil
  • 2a/2b/2c show the operating principle of the modified switching valve with an additional electromagnetic or permanent-magnetic force-generating device
  • FIG. 3 shows the first known brake system from FIG. 1 with tandem brake master cylinder THZ, pressure supply DV and control and regulating valves and with switching valves according to the invention instead of inlet valves with parallel check valves.
  • 3a shows a third known brake system with tandem brake master cylinder THZ, pressure supply DV and control and regulating valves and with switching valves according to the invention instead of inlet valves with parallel check valves
  • 3b shows a fourth known system with tandem master brake cylinder THZ, pressure supply DV and control and regulating valves and with switching valves according to the invention instead of inlet valves with parallel check valves
  • Fig. 3.1 shows different valve circuits DV/TV in addition to SV2k for connecting the wheel brake cylinders to the pressure supply DV and the single master brake cylinder SHZ;
  • Fig. 4.1 shows different valve circuits DV/TV in addition to SV2k for connecting the wheel brake cylinders to the pressure supply DV and the single master brake cylinder SHZ;
  • FIG. 5 shows different valve circuits 3/2 MV in addition to SV2k for connecting the wheel brake cylinders to the pressure supply DV and the single master brake cylinder SHZ;
  • FIG. 5.1 shows a redundant pressure supply DV2 for brake circuit BK1 for the brake system according to FIG. 5;
  • FIG. 5.2 shows two redundant pressure supplies DV2 and DV3 for brake circuit BK1 and brake circuit BK2 for the brake system according to FIG. 5; 5.3 shows for the brake system according to FIG. 5 a redundant pressure supply DV2 for brake circuit BK1 or brake circuit BK2 with switchover valve TV 3/2 for failure BK1 or BK2;
  • valve circuits DV/TV in addition to SV2k for connection to the pressure supply DV and the single master brake cylinder SHZ;
  • FIG. 7 shows a time profile of the pedal force in the event of a fault for generating an acceptable pedal feel
  • Fig. 8 shows a further time profile of the pedal force in the event of a fault for generating an acceptable pedal feel.
  • 1 and FIG. 1a show the main points of failure that lead to circuit failure in two different known systems. these are
  • AV outlet valve The AV is a critical component for brake circuit failure with ABS, e.g. dirt particles in the valve seat can cause a brake circuit failure with a significant loss of braking effect. 2)
  • valve HZ/T V Isolating valves from the brake circuit to the master brake cylinder HZ
  • the pressure supply DV Fig. 2 shows the special switching valve SV2k required in the above-described embodiments, which works reliably in both flow directions, ie even with large flow rates, such as 100cm 3 /s - 120cm 3 /s, and large pressure differences across the switching valve, such as eg 160bar - 220bar.
  • this SV2k valve ensures that it cannot close unintentionally on its own.
  • the switching valve SV2k according to the invention has the typical structure of a solenoid valve with an electromagnetic circuit EMI with armature 6, valve actuator or valve tappet 7 and valve seat 8 and return spring 13 (see also FIG. 2a).
  • the restoring spring 13 can be dispensed with if the additional force device, which is formed by the permanent-magnetic circuit EM2 in FIG. 2, is designed accordingly (see also FIGS. 2a-2c).
  • the SV2k switching valve is shown on the left with a conventional single spool and on the right with a redundant spool.
  • the background is the analysis of the valve function «valve closing». Essentially, only the mechanical interference function "armature jammed" needs to be considered, with the switching valve SV2k being protected against dirt particles by filters F at the inlet and outlet.
  • many influencing factors can occur, such as an electrical wire break, faults in the electrical connections EA (more than 4 connections) and in the ASIC.
  • the switching valve SV2k Since the switching valve SV2k is only relevant, for example, in the event of a double fault in the wheel circuit, a redundant design brings an enormous increase in safety, which is of great importance for level 3 automated driving, for example a system with an electronic brake pedal. This makes the SV2k switching valve double-fault-proof for various applications.
  • the two coils In order to save installation space, the two coils only have 50% flow (ixn), so that only both coils together can switch the maximum pressure load of >200 bar. This means that in the normal case where the blocking limit is 100 bar, a single coil appears to be sufficient in the rare case of a fault.
  • the valve drive EMI generates (see FIG.
  • the anchor 6 is coupled to a second force-generating element, which forms the additional force device according to the invention.
  • This can consist of a second electromagnetic circuit EM2 with anchor 6a hen whose switchable force FM2 counteracts the force FM1 of the first magnetic circuit EMI.
  • a permanent magnetic circuit can also be used as a passive additional force device, consisting of a small permanent magnet 9 with a pole plate 10.
  • the force effect of FM2 counteracts FM1 and acts with relatively strong force when the valve is open with a strong desired drop in force across the hub h.
  • the force FM2 is (see Figure 2c) at the end of the stroke still large enough to take over the usual armature return, and can thus replace the usual restoring spring 13.
  • the pressure difference P2-P1 acts on the valve seat with the force FP, which is directed towards the valve opening if the pressure P2 is greater than the pressure PI.
  • the described hydraulic force FH acts on the valve seat due to the volume flow Q through the valve, which the valve can tear open without countermeasures, both during pressure build-up Pauf and also during pressure reduction Pab, depending on how the valve SV2k is connected to the pressure supply DV and the wheel brake cylinder RZ is connected, and depending on the direction in which the volume flow is running.
  • the hydraulic force on the valve armature FH which acts when the flow rate Q flows through the valve, acts in the open position of the valve.
  • the force of the additional force device FM2 should primarily act in this position and therefore, because of the falling force of FM2, it can close via the armature movement in the direction of the valve, so that in the open position it can be dimensioned higher than when using a spring with increasing force Close FRF in the direction of the valve when the armature moves.
  • the valve stem 7 can also have a special shape, which provides the counterforce through hydraulic flow forces and can adorn the closing force redu.
  • FIG. 24 shows the structural design of the switching valve SV2k according to the invention based on a series inlet valve.
  • the corresponding parts in the standard part are all marked with an S.
  • the non-return valve integrated in the series valve is not required. Only four additional parts are required for the additional power unit. these are 1.
  • Fig. 3 and Fig.4 show the two known systems of Fig. 1, respectively. 1a and FIG. 3a and FIG. 3b show two other known systems with master brake cylinder HZ, pressure supply DV and control and regulating valves.
  • the well-known intake valve is replaced by the switching valve SV2k.
  • ABS/ESP where conceptually not all boundary conditions for the function and advantages can be realized. For example, if a wheel brake cylinder RZ is leaking, then there can be no ABS function on the associated wheel, and ESP intervention on this wheel is then also not possible.
  • Fig. 3.1 corresponds to the patent application of Fig. 3 with master brake cylinder THZ, reservoir VB, pressure supply DV and solenoid valves MV 9 and 9a, master brake cylinder THZ, and solenoid valves DV/TV, pressure supply DV, and also the control valves AV1-AV4 and SV2kl-SV2k4 for ABS, whereby the associated valve SV2k can be closed if a wheel brake cylinder fails.
  • the two brake circuits BK1 and BK2 are connected to the wheel brake cylinders RZ1-RZ4 via hydraulic lines HL1-HL4.
  • the reservoir is also connected to the wheel brake cylinders RZ1-RZ4 via hydraulic lines HL1-HL4.
  • the two brake circuits BK1 and BK2 are connected to the DV via the isolating valves DV/TV and to the master brake cylinder THZ via the hydraulic line HL5 and the solenoid valves 9 and 9a.
  • a diagnostic system detects a leak and, if there is a leak in a wheel brake cylinder, eg RZ1, closes it via the corresponding solenoid valve SV2k, eg SV2kl, the connection from the wheel brake cylinder, eg RZ1, to the corresponding brake circuit, eg BK2 (so-called individual errors). If a double error occurs, eg an additional switching error SV2kl, the DV/TV valve assigned to the BK, eg BK2, closes.
  • the pressure supply DV is driven by an EC motor.
  • Fig. 3.1 shows the simplified structure of a brake system according to the invention with four wheel circuits with the hydraulic connections HL1 - HL4 between the wheel brake cylinders RZ1 - RZ4 and the valves SV2kl - SV2k4.
  • wheel circuit 1 consists of wheel brake cylinder RZ1 and hydraulic line HL1.
  • the outlet valves can be provided optionally, with one, two or also four outlet valves being able to be provided.
  • the hydraulic connections between the optional outlet valves AV and the reservoir VB are shown in dashed lines.
  • the valves SV2k have a hydraulic connection to the pressure supply DV via the brake circuits BK1 and BK2.
  • DV piston pumps with so-called non-stepped single-stroke pistons and stepped pistons as double-stroke pistons with advance and return strokes are used as the pressure supply.
  • the pressure supply DV with single-stroke piston has only one pressure outlet, while the pressure supply DV with double-stroke piston has two pressure outlets, see Fig. 5.
  • a pressure supply DV with only one pressure outlet can be provided, for example, by a motor-driven piston-cylinder unit with only one pressure chamber or, for example, by a Be formed rotary pump.
  • a pressure supply DV with two pressure outlets can be formed, for example, by a motor-driven double stroke piston pump with two pressure chambers, in which case each pressure or working chamber is connected to an outlet or forms it.
  • the DV pressure supply with double piston is used advantageously for continuous delivery and also has advantages in the event of a fault in the four-circuit brake system when delivering to compensate for leaks.
  • the DV pressure supply with double-stroke piston requires valve switching for the forward and return stroke.
  • Both piston types also optionally use the KTV circuit separating valve to separate the two brake circuits BK1 and BK2.
  • the KTV circuit separating valve and the two-circuit feed from the DV pressure supply can be dispensed with.
  • the circuit separating valve KTV can be dispensed with if there is no double error safety, eg leakage from wheel brake cylinder 1 and leakage from valve SV2kl.
  • the circuit separating valve KTV is not necessary even when using redundant switching valves SV2k or only in the case of extreme safety requirements.
  • a pressure supply with two outlets see Fig. 5, one brake circuit BK1 or BK2 is connected to each outlet of the pressure supply DV, with the circuit separating valve KTV then being used to selectively connect or separate the two brake circuits BK1 and BK2. as shown in Figure 1.
  • the notes on the redundant valve SV2k also apply here.
  • the pressure supply DV preferably has an EC motor with one or two phases and a corresponding number of winding controls, so that redundant operation is ensured.
  • One or two pressure transmitters DG for determining the ACTUAL pressure P actual can be provided in the two brake circuits BK1, BK2.
  • the master brake cylinder can optionally be designed as a single master brake cylinder SHZ or as a tandem master brake cylinder THZ, via which pressure can be generated in a brake circuit by means of the brake pedal if the pressure supply DV fails.
  • the reservoir VB which has a float with a sensor target 2 arranged thereon, can be connected or arranged on the master brake cylinder HZ, with the sensor element 1 being provided in the control and regulation unit ECU in order to detect the filling level of the reservoir.
  • the function of the diagnostic system is important.
  • BBW which have coupled a pedal travel simulator with isolation valve to the THZ or SHZ, and belong to the prior art and are therefore not described. It is also possible to equip non-BBW systems, eg ABS/ESP, by replacing the EV inlet valve with the SV2k valve with a 4-circuit function with a corresponding increase in safety.
  • non-BBW systems eg ABS/ESP
  • Fig. 4.1 corresponds to Fig. 3.1 with minor differences, reduction in the solenoid valve MV to the single HZ (SHZ) and to the pressure supply DV with only 1 separating valve 9 or DV/TV.
  • the optional separating valve KTV creates an additional upstream dual-circuit brake system with brake circuits BK1 and BK2, which, as already described, acts in the event of a double fault, e.g. if a wheel brake cylinder RZ is leaking and the associated valve SV2k has a switching fault, with fallback levels as in the 2-circuit system ( Failure of brake circuit BK1 with failure of pressure supply DV or failure of brake circuit BK2).
  • Fig. 5 contains a pressure supply DV with double-stroke piston DHK with 2 x 3/2 MV for perfect pressure control both in the forward and return stroke and extremely small volume.
  • the KTV circuit separating valve is preferably used here for symmetrical volume control, since the 3/2 MV already cause a circuit separation.
  • the SV2k valves can also be used redundantly, eg with a redundant coil, in order to still achieve a reliable braking effect in the event of the above-mentioned double fault: leakage in the wheel brake cylinder RZ + failure of the switching of the associated valve SVk.
  • the facts about the redundant valve SV2k also apply here. This means that the circuit separating valve KTV is no longer necessary, since both connections can be connected to the double-stroke piston DHK.
  • Fig. 5.1, Fig. 5.2 and Fig. 5.3 show the system 5 without master brake cylinder SHZ for SAE L3 with electric brake pedal, with redundant DV (DV1 and DV2).
  • a 4-circuit brake system in which both outputs of the pressure supply DV1 are directly connected to each other.
  • the redundant pressure supply DV2 is also connected directly to the two outlets of the pressure supply DV1, so that, for example, if the pressure supply DV1 fails, the pressure supply of the 4-circuit brake system can be ensured from the pressure supply DV2.
  • a check valve RV is arranged between the valve DV/TV and the pump P of the pressure supply DV2 so that the double fault of leakage in the valve DV/TV and leakage in the pump P of the pressure supply DV2 does not result in a total failure of the brake.
  • the hydraulic connection between the check valve and the valve DV/TV is connected to the reservoir VB2 via the hydraulic line HL5, with an orifice DR being provided in this hydraulic line.
  • pressure supply DV1 fails, pressure supply DV2 is switched on via valve DV/TV (single error safety). With the pressure supply DV1 with ECE motor and 2 x 3-phase winding and low probability of failure of the ECE motor, almost double error safety of the pressure supply DV1 can be achieved here.
  • FIG. 5.2 shows a second pressure supply DV2, but with a normally open valve KTV for separating the brake circuits BK1 and BK2 of the upstream 2-circuit brake system.
  • switching valve KTV can prevent both brake circuits BK1 and BK2 from failing. For example, if there is a leak in the wheel brake cylinder RZ1 and the switching of the valve SV2kl fails, the brake circuit BK2 fails and the valve KTV is then closed, with the brake pressure in the brake circuit BK1 being maintained with the second output of the pressure supply DV1.
  • the brake pressure in the brake circuit BK1 can be maintained with the pump PI of the pressure supply DV2 in the case of this error combination.
  • the check valves RV1 and RV2 the hydraulic lines HL5.1 and HL5.2 and the throttle DR1 and DR2 are provided for the pressure supply DV2.
  • FIG. 5.3 shows a second pressure supply DV2 with a normally open circuit separating valve KTV.
  • a triple error e.g be switched over to the intact brake circuit BK1.
  • the brake circuit BK2 fails and the valve KTV is then closed, with the brake pressure in the brake circuit BK1 being maintained with the second output of the pressure supply DV1.
  • the brake pressure in the brake circuit BK1 can be maintained with the pump P of the pressure supply DV2 in the case of this error combination.
  • a probability of failure in the range of approx. 10 18 /year can be achieved with costs that can still be realized.
  • the low Stress duration during the error case and also pressure load of approx. 100 bar in the case of rare failure both in performance, eg 70% and pressure range 70% and stress duration 20%, considerable costs can be saved.
  • the circuit separating valve KTV is closed.
  • brake circuit BK1 fails, with the pressure in brake circuit BK2 being maintained via the pressure supply DV1.
  • the KTV circuit separating valve can be closed and the DV/TV valve switched.
  • the brake circuit BK2 then fails, the pressure in the brake circuit BK1 being maintained via the pressure supply DV1.
  • FIG. 6 shows a similar braking system to the system shown and described in FIG. 4.1.
  • the 2-circuit brake system is constructed with 1st circuit BK1 made up of 3 RZ (RZ1, RZ3, RZ4) and the 2nd circuit BK2 with 1 RZ (RZ2).
  • the optional circuit separating valve KTV must be placed between brake circuit BK1 and valve SV2k2.
  • the facts about the redundant SV2k also apply here.
  • FIG. 7 shows the progression over time of the pedal force in the event of an error in order to produce an acceptable pedal feel.
  • the error can be caused by a leak in valve 9 (e.g. Fig. 4.1).
  • valve 9 When the valve 9 is actuated, for example, there may be a leak in the hydraulic connection between the master brake cylinder and the brake circuit BK2 due to the ingress of dirt particles.
  • a fallback level can be formed with the brake system according to the invention, in which the preservation of the brake pedal characteristics or the pedal feel is produced by brake pedal force blending with the pressure supply DV.
  • the valve 9 is closed and with the pressure supply DV the pressures in the wheel brake cylinders RZ1 - RZ4 are adjusted to target pressures, which are derived from the brake pedal travel. set.
  • the driver brakes no recuperation, or the brake pressure in brake circuit BK2 is greater than the pressure in the master brake cylinder SHZ or THZ
  • brake fluid flows from brake circuit BK2 via the leaking valve 9 into the master brake cylinder SHZ or THZ, as a result of which the brake pedal is pressed back, the brake pedal force or the pressure in the master brake cylinder SHZ or THZ is increased and the brake pedal travel is reduced.
  • each brake pedal travel has a defined pedal force or a defined pressure in the main brake cylinder SHZ or THZ, which defines the pedal characteristics and is determined by the design of the travel simulator WS (see Fig. 3.1).
  • the pressure in the master brake cylinder is measured, e.g. directly with a pressure sensor DG-SHZ (see Fig.
  • a force-displacement sensor (not shown) which can measure the pedal force, for example.
  • the brake pedal travel is measured with a pedal travel sensor Sp, which is shown in FIG. 3.1.
  • a setpoint pressure in the master brake cylinder or setpoint pedal force can thus be determined for each brake pedal travel.
  • the pedal characteristics are designed in such a way that the pressure in the brake circuit is greater than the pressure in the master brake cylinder.
  • a pressure sensor DG-SHZ which can measure the pressure in the master brake cylinder SHZ, as an example.
  • the fault is detected by constantly comparing the actual pressure in the master brake cylinder SHZ, which is measured using the pressure sensor DG-SHZ, with the target pressure in the master brake cylinder SHZ, which is determined using the pedal characteristics and the measured brake pedal travel.
  • the pressure supply DV is stopped and the valves SV2kl-SV2k4 to the wheel brake cylinders RZ1-RZ4 are closed.
  • the activation of the valve 9 is switched off and the pressure in the pressure supply DV is reduced by the activation of the pressure supply DV.
  • brake fluid flows out of the master brake cylinder SHZ, through the open connection from the master brake cylinder SHZ to brake circuit BK2, into brake circuit BK2 and through valve DV/TV into the pressure supply DV.
  • a selectable lower limit value e.g Wheel cylinders RZ1 - RZ4 are set to target pressures again with the pressure supply DV. As already described, this causes the actual pressure in the master brake cylinder SHZ to be increased again due to the error and the brake pedal travel is reduced again.
  • FIG. 8 shows a further progression over time of the pedal force in the event of an error in order to produce an acceptable pedal feel.
  • the fault is discovered by constantly comparing the actual pressure with the target pressure in the main brake cylinder SHZ.
  • the pressure supply DV is stopped and the valves SV2kl-SV2k4 to the wheel brake cylinders RZ1-RZ4 are closed.
  • the activation of the valve 9 is switched off and the pressure in the pressure supply DV is increased by the activation of the pressure supply DV.
  • brake fluid flows from the pressure supply DV, through the valve DV/TV into the brake circuit BK2, and through the opened connection from the brake circuit BK2 into the master brake cylinder SHZ.
  • the brake pedal may vibrate slightly.
  • a leak in the master brake cylinder SHZ or in the travel simulator WS leads to a failure of the actuating unit (combination of master brake cylinder SHZ and travel simulator WS).
  • brake fluid flows out of the brake master cylinder SHZ due to the leak from the actuating unit, causing the brake pedal to move forward, reducing the brake pedal force or brake pressure in the brake master cylinder SHZ and increasing the brake pedal travel.
  • the faulty function of the actuating unit is therefore similar to that described for FIG. 8.
  • the detection of the fault and the fallback level as described for FIG. 8 can therefore also be used for these faults.
  • EIV Electrical valve control elEM Electrical motor control of the electromechanical brake MV Solenoid valve RV Non-return valve P/TV Pump isolation valve Sp pedal travel sensor
  • DV/TV specific valve circuit: SG, possibly with spring-assisted valve closing for failure BK (can be omitted with SVv)
  • KTV SO, if necessary with a special application in Fig. 1 also SG depending on requirements for residual braking effect in the event of a vehicle electrical system failure

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Abstract

Bremssystem mit mindestens zwei Radbremszylindern (RZ1-4), die jeweils Bestandteil von getrennten Radkreisen (RK1-4) sind, mindestens einer Druckversorgung (DV), die zumindest zum Druckaufbau (Pauf) in den Radbremszylindern (RZ1-4) dient, mindestens einem Vorratsbehälter (VB), mindestens einer elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung (ECU), Schaltventilen (SV2Ki-4), wobei jeder Radbremszylinder (RZ1-4) über jeweils eine hydraulische Verbindungsleitung mit einem Schaltventil (SV2Ki-4) verbunden ist, welches zum Trennen und Verbinden der hydraulischen Verbindung des jeweiligen Radbremszylinders (RZ1-4) und mindestens einer weiteren hydraulischen Hauptleitung, über die das Schaltventil ((SV2Ki-4) zumindest mit der Druckversorgung (DV) verbindbar bzw. verbunden ist, dient, wobei jeweils zumindest die hydraulische Verbindungsleitung und der daran angeschlossene Radbremszylinder (RZ1-4) Bestandteil eines Radkreises (RK1-4) sind, dadurch gekennzeichnet, dass entweder bei mindestens einem, insbesondere allen, Schaltventil(en) (SV2Ki-4) der elektrische Antrieb oder einzelne Komponenten davon redundant ausgebildet ist bzw. sind und/oder das Schaltventil (SV2Ki-4) eine Kraftzusatzeinrichtung (EM2, 9) aufweist, die mittels eines eigenen Magnetfeldes eine Kraft (FM2) auf ein Ventilstellglied bzw. Ventilstößel (7) ausübt und/ oder das Schaltventil (SV2Ki-4) eine Rückstellfeder (RF) aufweist, die eine Kraft auf das Ventilstellglied bzw. den Ventilstößel (7) ausübt, welche das Zureißen, insbesondere in einem von zwei Strömungsrichtungen, des Schaltventils (SV2Ki-4) verhindert und/oder das Bremssystem mindestens ein Trennventil (KTV, DV/TV) aufweist, mittels dem mindestens zwei Radkreise (RKi-4) bzw. Bremskreise (I, II) voneinander trennbar oder verbindbar sind.

Description

Ausfallsicheres Bremssystem
Stand der Technik
Seit fast 80 Jahren hat sich das heutige 2-Kreis-Bremssystem mit zwei Bremskreisen aus Sicherheitsgründen durchgesetzt und wird abhängig von der Fahrzeug-Konzeption in einer Bremskreisaufteilung a) diagonal und b) schwarz/weiß bzw. Vorderachse/Hinterachse angewendet. Bei einem Bremskreisausfall reduziert sich die Bremswirkung bei a) um 50% und bei b) sogar um bis zu ca. 70%. In der Statistik wird mit 10 ppm/J für einen Bremskreis-Ausfall gerechnet. Aufgrund der verminderten Bremswirkung bzw. Totalausfall der Bremse ist eine erhebliche Unfallgefährdung gegeben.
In DE 10 20 2018 213 306 wird ein System mit Erkennung von Bremskreisausfall durch Undichtigkeit des Bremskreises beschrieben, indem der Druckgradient ausgewertet wird.
Fast alle Fahrzeuge haben elektronische Bremsregelsysteme für alle vier Fahrzeugräder, die meistens hydraulisch gebremst werden. Jeder Radbremszylinder ist mit mindestes einem oder zwei elektromagnetisch gesteuerten Regelventilen verbunden, welche von einer elektrischen Steuereinheit (ECU) elektrisch angesteuert werden, um z.B. das Rad am Blockieren zu hindern.
Bei heute üblichen Bremssystemen mit ABS/ESP-Funktion sind in der Regel jedem Radbremszylinder jeweils ein Einlass und ein Auslassventil zugeordnet, wobei das Einlassventil meist ein parallel geschaltetes Rückschlagventil aufweist, damit beim schnellen Druckabbau das Einlassventil, welches oft auch als Schaltventil bezeichnet wird, nicht durch den Staudruck schließt.
Sofern ein Einlassventil mit seinem zugehörigen Rückschlagventil ausfällt und undicht wird, so fällt bei den heutigen 2-Kreis-Bremssystemen bei Ausfall des Radbremszylinders meist ein ganzer Bremskreis aus, so dass sich die Bremswirkung um mindestens 30% reduziert.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist, ein sehr ausfallsicheres Bremssystem bereitzustellen, welches mit möglichst wenigen Ventilen auskommt.
Lösung der gestellten Aufgabe
Diese Aufgabe wird mit einem Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorteilhaft gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Bremssystems ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass möglichst ausfallsichere Komponenten verwendet werden und/oder entsprechende Sicherheitsventile, insbesondere in Form von Trennventilen zwischen der Druckversorgung und den Radbremszylindern und/oder zwischen Radkreisen bzw. Bremskreisen vorgesehen werden.
Ein üblich für ABS/ESP eingesetztes Einlassventil hat ein paralleles Rückschlag-Ventil, welches als unsicher in der Dichtigkeit gilt, kann daher keine Verwendung mehr finden. Wie oben beschrieben, wurde das Rückschlagventil vorgesehen, damit beim schnellen Druckabbau das Einlassventil nicht durch den Staudruck schliesst.
Daher ist es von Vorteil, wenn anstatt eines Einlassventils mit parallelem Rückschlagventil, ein Schaltventil verwendet wird, welches zumindest in eine Strömungsrichtung auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten bzw. hohen Druckgradienten zuziehsicher ausgebildet ist.
Auch sollte das Schaltventil, welches jedem Radbremszylinder zugeordnet ist, möglichst ausfallsicher ausgebildet sein, so dass prinzipiell keine weiteren Ventile, insbesondere Trennventile, zu Abkopplung eines undicht gewordenen Radkreises oder Bremskreises mehr erforderlich sind. Sollte dennoch die Si- cherheit erhöht werden, so kann zumindest eines der oben beschriebenen Trennventile zusätzlich vorgesehen werden.
Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit und Bremswirkung im Fehlerfall können vorteilhaft auch Schaltventile für die Radbremszylinder eingesetzt werden, bei denen der elektromagnetische Antrieb bzw. zumindest einige seiner Komponenten redundant, d.h. zumindest doppelt, vorgesehen bzw. ausgebildet sind. So kann das Schaltventil z.B. mindestens zwei Spulen und zwei Spulenansteu- erungen aufweisen, welche getrennt voneinander das Schaltventil schalten können, so dass bei Ausfall einer Spule oder deren Ansteuerung die andere deren Funktion übernehmen kann, so dass das Schaltventil deutlich ausfallsicherer und damit auch das gesamte Bremssystem vorteilhaft ausfallsicherer wird.
Auch können die Spulen so ausgelegt werden, dass sie jeweils alleine das Ventil sicher bis zu einem bestimmten Druck von z.B. lOObar schalten und dass höhere Drücke nur durch die gemeinsame Bestromung bzw. Ansteuerung beider Spulen geschaltet werden können.
Unter dem erfindungsgemäßen Ventil wird das jeweils einem Radbremszylinder zugeordnete Ventil verstanden, über das zum Druckaufbau in nur diesem Radbremszylinder Hydraulikmedium fließt. Unter Radkreis wird hier dann der Radbremszylinder inklusive der hydraulischen Verbindung vom Ventil bis zum Radbremszylinder verstanden. Selbstverständlich kann auch zum Druckabbau das Hydraulikmedium aus dem zugeordneten Radbremszylinder durch das Ventil SV2k zurück in den Bremskreis BK1 bzw. BK2 strömen. Auch ein einem Radbremszylinder zugeordnetes Auslassventil gehört mit zum jeweiligen Radkreis.
Für das erfindungsgemäße Bremssystem kann zur Vermeidung der oben beschriebenen Probleme ein oben beschriebenes Schaltventil vom Typ "normal stromlos offen" eingesetzt werden, dessen Ventilstellglied mittels eines ersten elektromagnetischen Antriebes von der geöffneten Ventilstellung in die geschlossene Ventilstellung, bei der das Ventilstellglied gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, verstellt wird. Bei nicht bzw. nicht hinreichend bestromten elektromagnetischem Antrieb, drückt eine Ventilfeder das Ventilstellglied in die Ausgangsposition, d.h. in die geöffnete Ventilstellung. In einer vorteilhaften Weiterbildung des zuvor beschriebenen Schaltventils weists dieses eine zu sätzliche Kraftzusatzeinrichtung auf, die eine zusätzliche Kraft auf das Ventil stellglied erzeugt, welche in Richtung der geöffneten Ventilstellung gerichtet ist und somit die Ventilfeder unterstützt oder ersetzt, so dass sich eine erhöhte resultierende Kraft ergibt, mit der das Ventilstellglied in die geöffnete Ventil stellung kraftbeaufschlagt ist.
Die Kraftzusatzeinrichtung kann schaltbar, z.B. durch einen zum eigentlichen Ventilantrieb zusätzlichen Elektromagneten gebildet sein. Sie kann damit auch als aktive Kraftzusatzeinrichtung bezeichnet werden, da die zusätzlich auf das Ventilstellglied erzeugt Kraft wahlweise und je nach Zustand des Bremssys tems zu- oder abgeschaltet werden kann. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die Kraftzusatzeinrichtung passiv wirkt, z.B. durch Verwendung eines Perma nentmagneten. Es ist auch im Sinne der Erfindung, wenn die Kraftzusatzein richtung über einen Elektromagneten sowie einen Permanentmagneten ver fügt. In allen vorbeschriebenen Ausführungsformen wird vorteilhaft mittels der Kraftzusatzeinrichtung eine die Ventilfeder unterstützende Kraft auf das Ventil stellglied ausgeübt, um dieses in seiner geöffneten Stellung zu halten, damit das Ventil nicht ungewollt zuzieht.
Bei einer lediglich aktiven Kraftzusatzeinrichtung muss zum Schließen des Schaltventils dessen Antrieb somit lediglich gegen die Kraft der Ventilfeder wirken, die aufgrund der schaltbaren Kraftzusatzeinrichtung kleiner dimensio niert werden kann, womit das Schaltventil sicher schließt und die Dichtheit durch eine hohe Andruckkraft gewährleistet ist.
Bei einer rein passiven Kraftzusatzeinrichtung muss der eigentliche Stellan trieb des Schaltventils lediglich am Anfang der Hubbewegung aus der geöffne ten in Richtung geschlossener Stellung eine erhöhte Kraft aufbringen, um die passiv und damit dauerhaft wirkende Zusatzkraft zu überwinden. Mit zuneh mend größer werdendem Luftspalt wird die Kraft der passiven Kraftzusatzein richtung schnell abnehmen und sich in der geschlossenen Stellung des Ventils weniger stark auswirken. Denn das Schaltventil ist das Sicherheitstor für die Bremskreise BK zum Radbremszylinder RZ. Fällt bei dem erfindungsgemäßen Bremssystem eine der vier hydraulischen Verbindungen von der hydraulischen Steuereinheit zu einem Radbremszylinder aus, oder bei Undichtigkeit des Radbremszylinders, so kann durch das erfindungsgemäße Schaltventil die fehlerhafte hydraulische Verbindung bzw. der fehlerhafte Radbremszylinder vom restlichen Bremssystem mit hoher Sicherheit abgekoppelt werden.
Die Kraftzusatzeinrichtung muss nur dann eingeschaltet werden bzw. wirken, wenn ein schneller Druckabbau erfolgen muss. In allen anderen Betriebszuständen des Bremssystems ist die zusätzliche Halte- bzw. Unterstützungskraft der Kraftzusatzeinrichtung nicht erforderlich, so dass vorteilhaft Energie eingespart werden kann. Damit fällt beim erfindungsgemäßen Bremssystem bei Ausfall eines Radkreises lediglich die Bremswirkung dieses einen ausgefallenen Radkreises weg, wobei die Bremswirkung der restlichen drei Radkreise weiter zur Verfügung steht. Es ergibt sich somit nur noch eine Reduktion der Bremswirkung von vier auf drei intakten Radkreise, so dass im Falle des Ausfalls eines Radkreises an der Vorderachse nur ca. 35% Verlust an Bremswirkung zu verzeichnen ist im Gegensatz zu 70%, wie oben beschrieben für eine schwarz/weiß Bremskreisaufteilung, wenn stets ein ganzer Bremskreis und somit zwei Radkreise ausfallen.
Die zuvor beschriebenen möglichen Ausführungsformen des Schaltventils können, müssen aber nicht beim erfindungsgemäßen Bremssystem verwendet werden.
So ist es durchaus möglich, dass bei Bremssystemen lediglich die beschriebenen Trennventile zum Einsatz gelangen müssen.
Das erfindungsgemäße Bremssystem weist in der Regel vier Radkreise auf, bei denen entweder jeweils zwei Radkreise einem Bremskreis zugeordnet sind o- der aber drei Radkreise einem ersten Bremskreis zugeordnet sind und ein vierter Radkreis einen eigenen Bremskreis bildet. Fällt ein Radkreis aus, so stehen vorteilhaft weiter die drei übrigen Radkreise für die Bremswirkung zur Verfügung. Die Funktionssicherheit des erfindungsgemäßen Bremssystems kann bei Schmutzpartikel in der Bremsflüssigkeit zusätzlich durch den Einbau mindestens eines Filters mit kleiner Maschenweite am Ein- und/oder Ausgang des Ventils erhöht werden. Die Maschenweite sollte so klein gewählt werden, dass diese kleinen Schmutzpartikel bei geschlossenem Schaltventil nur kleine Undichtigkeiten und damit nur kleine Durchflussmengen erzeugen, welche von der Druckversorgung ausgeglichen werden können, aber welche von der Diagnose sowohl über die Fördermenge der Druckversorgung als auch über das Niveau im Vorratsbehälter erkannt werden können.
Um die Funktion des erfindungsgemäßen Schaltventils zu überprüfen, kann z.B. bei der Diagnose eine Messung der Volumenaufnahme und des zeitlichen Verlaufs des Druckes in dem jeweiligen Radkreis und ein Vergleich mit der zuvor ermittelten Druck-Volumen-Kennlinie des Radkreises durchgeführt werden. Die Diagnose kann dabei bei jeder Bremsung und/oder auch im Stillstand oder beim Service durchgeführt werden.
Das bevorzugt zum Einsatz zu gelangende Schaltventil kommt, wie oben beschrieben, ohne Rückschlagventil aus, und wird dennoch den verschiedensten Anforderungen gerecht. So muss es auch bei großen Durchflussraten in beiden Richtungen sicher geöffnet bleiben, d.h. die heutige Ventil-typische Schwachstelle, dass bei großen Durchflussraten durch Effekte am Ventilsitz eine Kraft auf den Ventilkegel und Ventilfeder wirkt und das Ventil selbsttätig schließt, darf nicht auftreten.
Vorteilhaft kann durch eine entsprechende Gestaltung des Dichtkegels, der Dimensionen der Rückstellfeder und des Ventilstößels, zusätzlich zu der Kraftzusatzeinrichtung das Schaltventil optimiert werden. In der Schließstellung des Ventils, welches auch Einlassventil genannt werden kann, über das aber auch der Druck im Radbremszylinder abgebaut werden kann, sollte die Aufdrückkraft deutlich kleiner als bei Einsatz einer progressiven Feder sein, die in dieser Stellung eine höhere Kraft als in der Öffnungsstellung besitzt, was für die Dimensionierung des Magnetkreises wegen entsprechend höherem Kraftbedarf ungünstig ist. Das erfindungsgemäße Bremssystem kann verschiedene Ventilschaltungen aufweisen: a) Vier Schaltventile für jeweils vier Radbremszylinder, über die sowohl der Druckaufbau als auch der Druckabbau für die jeweils zugeordneten Radbremszylinder erfolgt; b) vier Schaltventile für jeweils vier Radbremszylinder sowie zwei Auslassventilen; c) vier Schaltventile und vier Auslassventile.
Bei Verwendung eines Auslassventils für einen Radkreis ist eine radindividuelle Regelung von Druckaufbau Pauf und Druckabbau Pab möglich. Sollte eine Undichtigkeit in einem Radkreis auftreten, kann vorteilhaft eine Diagnoseschaltung den fehlerhaften Radkreis sowohl beim Bremsen als auch beim Parken identifizieren und das zum Radkreis gehörende Schaltventil schließen, so dass bei diesem Einfachfehler weiter drei Radkreise und beim Doppelfehler, d.h. wenn zwei Radkreise gleichzeitig ausfallen, zwei Radkreise im "Worst Case" zur Verfügung stehen. Bei herkömmlichen Bremssystemen folgt hingegen im "Worst Case" ein Totalausfall der Bremse.
Zusammenfassend lässt sich somit festhalten, dass durch geringe Änderungen am Einlassventil und den Wegfall des Rückschlagventils mit dem Schaltventil vorteilhaft ein hoher Sicherheitsgewinn erzielbar ist. Bei entsprechend konstruktiver Gestaltung des Schaltventils ist zusätzlich zu dem Sicherheitsgewinn eine Kostenreduzierung möglich.
Das erfindungsgemäße Bremssystem kann auch derart ausgebildet sein, dass anstatt vier hydraulischen Radkreisen ein gemischtes hydraulisch-elektrisches Bremssystem mit z.B. hydraulischen Leitungen zu den hydraulisch arbeitenden Vorderradbremsen und lediglich elektrischen Verbindungen zu den elektromotorisch arbeitenden Bremsen (EMB) an der Hinterachse vorgesehen ist, deren Aufbau bekannt ist. Auch hier ergeben sich die gleichen Vorteile, wenn die hydraulischen Radkreise entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungen ausgebildet werden. Bei zusätzlichem Einsatz eines Kreistrennventils zwischen den beiden Bremskreisen oder zusätzliche Kreistrennventile zwischen Bremskreis und Druckversorgung kann sogar bei Ausfall eines Radkreises dieser über das Kreistrennventil getrennt werden, so dass der noch verbliebene Radkreis des jeweiligen Bremskreises noch wirksam ist. Somit wird eine Doppelfehlersicherheit erreicht mit einer Fahrzeugverzögerung von 0,65g.
Neben den beschriebenen Ventilkonzepten sind auch unterschiedliche Konzepte der Druckversorgung möglich, z.B. eine einzelne Druckversorgung für Level 2 des automatisierten Fahrens oder zwei Druckversorgungen für Level 3 bis Level 5 des automatisierten Fahrens, wobei die zweite, redundante, Druckversorgung eine Kolbenpumpe oder eine Rotationspumpe enthalten kann. Die Rotationspumpen haben einen deutlichen Kostenvorteil. Bei der Kolbenpumpe kann am Ausgang der Druckversorgung anstelle des Magnetventils ein einfaches Rückschlagventil verwendet werden, welches dieselben Vorteile bei Ausfall der Druckversorgung hat und kostengünstiger ist. Bei diesem Bremssystem kann der Druckabbau bei der Normalbremsung nicht über die Steuerung des Kolbens der Druckversorgung erfolgen, sondern über die Steuerung der Auslassventile mit Verwendung des Druckgebersignals des Druckgebers. Da mindestens zwei Auslassventile verwendet werden, ist auch ein redundanter Druckabbau gegeben. Je nach Anforderung der Druckabbaugeschwindigkeit und nach der Anzahl der Auslassventile können ein, zwei oder mehr Auslassventile geöffnet werden.
Zur Abtrennung der Druckversorgung von den Bremskreisen können Magnetventile vorgesehen werden. Es ist jedoch auch möglich auf derartige Abtrennungsventile zu verzichten, wenn die Druckversorgung mit einem Antrieb mit redundanter Wicklungsbeschaltung, z.B. 2x3-Phasen und/oder redundanter Ansteuerung, versehen ist, derart, dass zwischen den den Radkreisen zugeordneten Schaltventilen und der Druckversorgung keine weiteren Ventile vorgesehen sind. Um hierbei einen Ausfall des Bremssystems, z.B. durch eine undichte Kolbendichtung oder kleines Kolbenspiel zu verhindern, erfolgt eine Kompensation durch Nachförderung.
Vorteilhaft kann bei den vorbeschriebenen Bremssystemen die übliche Fahrzeug- abstimmung in verschiedenen Bereichen wie Logistik, Service und Homologation entfallen.
Das erfindungsgemäße Bremssystem weist somit vier Radkreise auf, die individuell gesteuert werden. Wie oben beschrieben, können dabei jeweils zwei Radkreise einem Bremskreis zugeordnet werden. Andere Aufteilungen auf die Bremskreise, wie oben beschrieben, sind ebenso möglich.
Das 4-Radkreis-Bremssystem kann aber auch von der Steuerung als 2-Kreis- Bremssystem angesteuert werden. Somit kann das 4-Radkreis-Bremssystem mit 2-Kreis-Bremssystemen mit vier hydraulisch gebremsten Rädern kombiniert werden und erreicht damit sogar Doppelfehlersicherheit, womit gemeint ist, dass auch eine Undichtigkeit eines Radbremszylinders und der Ausfall der Ansteuerung des zugehörigen Schaltventils nicht zum Totalausfall des Bremssystems führt, wobei dieser Doppelfehler mit der geringen Ausfallwahrscheinlichkeit von ca. 10 19/J auftritt, was immer noch deutlich besser als Kernkraftsicherheit ist. Selbst bei diesem Doppelfehler würde das erfindungsgemäße Bremssystem noch eine Bremswirkung eines herkömmlichen 2-Kreis-Bremssystems erzielen.
Damit kann das Bremssystem als fehlersicher und ausfallsicher bezeichnet werden.
Vorteilhaft erfolgt in Abständen oder permanent eine Diagnose der jeweiligen Undichtigkeit der einzelnen Radkreise, wobei in Abhängigkeit des Diagnoseergebnisses die elektronische Steuer- und Regeleinrichtung des Bremssystems entscheidet, ob ein Radkreis durch dauerhaftes Schließen des zugehörigen Schaltventils abgeschaltet wird oder weiter für die Erzeugung einer Bremswirkung betrieben wird. Beim Weiterbetreiben wird anhand der ermittelten Undichtigkeit eine entsprechende zusätzliche Förderung bzw. Nachförderung von Bremsmittel berechnet und vorgenommen, damit die erforderliche Bremswirkung des jeweiligen Radbremszylinders erzielt wird.
Um ausgehend von den bekannten Bremssystemen zum erfindungsgemäßen Bremssystem zu gelangen, müssen lediglich die bekannten Einlassventile mit Rückschlagventil durch das modifizierte Schaltventil ersetzt werden, wobei nahezu keine Mehrkosten entstehen. Das Schaltventil hat noch ein weiteres Potenzial, welches bei Ausfall des dem jeweiligen Radkreis zugeordneten Auslassventils genutzt wird. Sofern z.B. die Ansteuerung des Auslassventils ausfällt, ist kein ABS-Druckabbau über das Auslassventil mehr möglich, d.h. das entsprechende Rad blockiert mit Verlust an Bremsweg und Seitenstabilität. Da das Schaltventil jedoch in beiden Richtungen bei Druckaufbau und Druckabbau eingesetzt werden kann, da zuziehfest, kann es auch für den Druckabbau verwendet werden, wenn z.B. die Druckversorgung das notwendige Volumen für den Druckabbau aufnehmen kann. Da die Schaltventile kein Rückschlagventil enthalten, wird bei dem Druckabbau in dem einen Radbremszylinder, z.B. RZ1 über das SV2kl, der Druck in den anderen Radbremszylindern nicht gleichzeitig reduziert, z.B. die Radbremszylinder RZ2, RZ3 und RZ4 bei geschlossenen Ventilen SV2k2, SV2k3, SV2k4. Vorteilhaft kann dies, wie in früheren Patentanmeldungen beschrieben, mit Volumensteuerung des Kolbens der Druckversorgung oder auch einer Rotationspumpe realisiert werden. Für die ABS-Regelung entsteht nur ein kleiner Nachteil durch einen kleinen Zeitverzug der Pumpe für die Volumenaufnahme zum Druckabbau, ebenso bei der Volumenbereitstellung für den Druckaufbau. Dies ist jedoch extrem selten, da dies nur beim Ausfall des Auslassventils vorkommt. Das Blockieren eines Rades bei der ABS-Funktion ist jedoch insbesondere bei Bremssystemen für automatisiertes Fahren bei Level >3 unbedingt zu vermeiden.
Damit hat das Schaltventil vielfältige Funktionen in dem erfindungsgemäßen sicherheitsrelevanten Bremssystem:
1. Verbesserte Bremswirkung bei Ausfall eines Radbremszylinders bzw. Radkreises
2. Aufrechterhaltung der Druckabbau-Regelfunktion bei ABS bei Ausfall Öffnung des Auslassventils
3. Einsparung von zusätzlichen Trennventilen zur Verhinderung des Kreisausfalls
Für diese Fehlerfälle ist es zweckmäßig das Schaltventil mit redundanten Spulen mit Anschluss zu gestalten, da die Spule mit elektrischem Anschluss der Ausfallschwerpunkt darstellt. Figurenbeschreibung
Nachfolgend werden anhand von Zeichnungen verschiedene mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bremssystems und der eingesetzten Ventile näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1: zeigt ein erstes bekanntes Bremssystem mit seinen Hauptkomponenten und seinen möglichen Fehlerquellen;
Fig. la: zeigt ein zweites bekanntes Bremssystem mit seinen Hauptkomponenten und seinen möglichen Fehlerquellen; Fig. 2: zeigt den konstruktiven Aufbau eines erfindungsgemäßen Schaltventils mit konventioneller Spule und redundanter Doppelspule;
Fig. 2a/2b/2c: zeigen das Wirkprinzip des modifizierten Schaltventils mit zusätzlicher elektromagnetischer oder permanentmagnetischer Krafterzeugungseinrichtung;
Fig. 3: zeigt das erste bekannte Bremssystem aus Figur 1 mit Tandem Hauptbremszylinder THZ, Druckversorgung DV und Steuer- und Regelventilen und mit erfindungsgemäßen Schaltventilen anstelle von Einlassventilen mit parallelen Rückschlagventilen.
Fig. 3a: zeigt ein drittes bekanntes Bremssystem mit Tandem Hauptbremszylinder THZ, Druckversorgung DV und Steuer- und Regelventile und mit erfindungsgemäßen Schaltventilen anstelle von Einlassventilen mit parallelen Rückschlagventilen; Fig. 3b: zeigt ein viertes bekanntes System mit Tandem Hauptbremszylinder THZ, Druckversorgung DV und Steuer- und Regelventilen und mit erfindungsgemäßen Schaltventilen anstelle von Einlassventilen mit parallelen Rückschlagventilen; Fig. 3.1: zeigt verschiedene Ventilschaltungen DV/TV neben SV2k zur Verbindung der Radbremszylinder mit der Druckversorgung DV und dem Single Hauptbremszylinder SHZ;
Fig. 4: zeigt das zweite bekannte Bremssystem aus Figur la mit Sin- gle-Hauptbremszylinder SHZ, Druckversorgung DV und Steuer- und Regelventilen und mit erfindungsgemäßen Schaltventilen SV2k anstelle von Einlassventilen mit parallelen Rückschlagventilen;
Fig. 4.1: zeigt verschiedene Ventilschaltungen DV/TV neben SV2k zur Verbindung der Radbremszylinder mit der Druckversorgung DV und dem Single Hauptbremszylinder SHZ;
Fig. 5: zeigt verschiedene Ventilschaltungen 3/2 MV neben SV2k zur Verbindung der Radbremszylinder mit der Druckversorgung DV und dem Single Hauptbremszylinder SHZ; Fig. 5.1: zeigt für das Bremssystem gemäß Fig. 5 eine redundante Druckversorgung DV2 für Bremskreis BK1;
Fig. 5.2: zeigt für das Bremssystem gemäß Fig. 5 zwei redundante Druckversorgungen DV2 und DV3 für Bremskreis BK1 und Bremskreis BK2; Fig. 5.3: zeigt für das Bremssystem gemäß Fig. 5 eine redundante Druckversorgung DV2 für Bremskreis BK1 oder Bremskreis BK2 mit Umschaltventil TV 3/2 für Ausfall BK1 oder BK2;
Fig. 6: zeigt verschiedene Ventilschaltungen DV/TV neben SV2k zur Verbindung mit der Druckversorgung DV und dem Single Hauptbremszylinder SHZ;
Fig. 7: zeigt ein zeitlicher Verlauf der Pedalkraft im Fehlerfall zur Erzeugung eines annehmbaren Pedalgefühls;
Fig. 8: zeigt ein weiterer zeitlicher Verlauf der Pedalkraft im Fehlerfall zur Erzeugung eines annehmbaren Pedalgefühls. Fig. 1 und Fig. la zeigen bei zwei verschiedenen bekannten Systemen die Ausfallschwerpunkte, die zu Kreisausfall führen. Dies sind
1) Der Radbremszylinder RZ, zu dessen Ausfall folgende Komponentenausfälle beitragen können
1.1 Anschluss an das Hydroaggregat HCU
1.2 Bremsleitung
1.3 Anschluss Bremsschlauch an Bremsleitung (nicht in den Figuren gekennzeichnet) 1.4 Bremsschlauch
1.4 Anschluss Bremsschlauch an Bremssattel (nicht in den Figuren gekennzeichnet)
1.5 Bremssattel
1.6 Dichtung Radbremszylinder RZ 1.7 Rückschlagventil des Einlassventils El - E4
1.8 Auslassventil AV: Das AV ist eine kritische Komponente für den Bremskreisausfall bei ABS, z.B. kann durch Schmutzpartikel im Ventilsitz ein Bremskreisausfall mit erheblichem Verlust an Bremswirkung verursacht werden. 2) Das Kreistrennventil KTV
3) Das Ventil DV/TV: Trennventil vom Bremskreis zur Druckversorgung
4) Das Ventil HZ/T V: Trennventile vom Bremskreis zum Hauptbremszylinder HZ
5) Die Druckversorgung DV Fig. 2 zeigt das für die in den vorbeschriebenen Ausführungsformen benötigte spezielle Schaltventil SV2k, welches in beiden Durchflussrichtungen sicher funktioniert, d.h. auch bei z.B. grossen Durchflussmengen, wie z.B. 100cm3/s - 120cm3/s, und großen Druckdifferenzen über das Schaltventil, wie z.B. 160bar - 220bar. Insbesondere für die vorbeschriebenen Bereich ist bei diesem Ventil SV2k sichergestellt, dass es nicht selbsttätig ungewollt schließen kann. Das erfindungsgemäße Schaltventil SV2k hat den typischen Aufbau eines Magnetventils mit Elektromagnetischem Kreis EMI mit Anker 6, Ventilstellglied bzw. Ventilstössel 7 und Ventilsitz 8 sowie der Rückstellfeder 13 (siehe auch Fig. 2a). Auf die Rückstellfeder 13 kann verzichtet werden, wenn die Kraftzusatzeinrichtung, welche in Figur 2 durch den permanentmagnetischen Kreis EM2 gebildet ist, entsprechend ausgebildet ist (siehe auch Fig. 2a - 2c). Das Schaltventil SV2k ist auf der linken Seite konventionell mit einer einzelnen Spule und auf der rechten Seite mit einer redundanten Spule dargestellt. Der Hintergrund ist die Analyse der Ventilfunktion «Ventilschließen». Hierbei ist im Wesentlichen nur die mechanische Störfunktion «Anker klemmt» zu betrachten, wobei das Schaltventil SV2k durch Filter F am Ein- und Ausgang gegen Schmutzpartikel geschützt ist. Dagegen können viele Einflussfaktoren, wie elektrischer Drahtbruch, Störungen bei den elektrischen Anschlüssen EA (mehr als 4 Anschlüsse) und beim ASIC, auftreten. Da das Schaltventil SV2k nur z.B. bei Doppelfehler im Radkreis relevant ist, bringt eine redundante Ausführung einen enormen Sicherheitsgewinn, was für Level 3 automatisiertes Fahren, z.B. System mit elektronischem Bremspedal, von großer Bedeutung ist. Hiermit ist das Schaltventil SV2k für verschiedene Anwendungen doppelfehlersicher. Um Einbauraum einzusparen, haben die zwei Spulen nur 50% Durchflus- sung (i x n), damit können nur beide Spulen gemeinsam die maximale Druckbelastung von >200bar schalten. D.h. im Normalfall bei dem die Blockiergrenze bei 100bar liegt, erscheint im seltenen Fehlerfall eine einzelne Spule ausreichend. Der Ventilantrieb EMI erzeugt (siehe Figur 2b) über den Ankerhub h eine starke progressive Kraft FM1 und die Rückstellfeder 13 zur Rückstellung des Ankers eine über den Hub h progressive Rückstellkraft FRF. Der Anker 6 ist im linken Bildteil von Fig. 2a mit einem zweiten krafterzeugenden Element gekoppelt, welches die erfindungsgemäße Kraftzusatzeinrichtung bildet. Dieses kann aus einem zweiten elektromagnetischem Kreis EM2 mit Anker 6a beste- hen, dessen schaltbare Kraft FM2 der Kraft FM1 des ersten magnetischen Krei ses EMI entgegenwirkt. Als kostengünstigere Variante kann auch ein perma nentmagnetischer Kreis als passive Kraftzusatzeinrichtung eingesetzt werden, bestehend aus kleinem Permanentmagneten 9 mit Polplatte 10. Die Kraftwir kung von FM2 wirkt FM1 entgegen und wirkt mit relativ starker Kraft bei offe nem Ventil mit starkem gewünschtem Abfall der Kraft über dem Hub h. Die Kraft FM2 ist (siehe Figur 2c) bei Hubende immer noch groß genug, um die übliche Ankerrückstellung zu übernehmen, und kann somit die übliche Rück stellfeder 13 ersetzen. Am Ventilsitz wirkt in geschlossener Ventilstellung die Druckdifferenz P2-P1 mit der Kraft FP, zu welcher in Richtung Ventilöffnung gerichtet ist, wenn der Druck P2 größer als der Druck PI ist. Am Ventilsitz wirkt in offener Ventilstellung durch den Volumenstrom Q durch das Ventil die beschriebene hydraulische Kraft FH, welche das Ventil ohne Gegenmaßnahmen zureißen kann, sowohl beim Druckaufbau Pauf und auch beim Druckabbau Pab je nachdem wie das Ventil SV2k an die Druckversorgung DV und die Rad bremszylinder RZ angeschlossen ist, und je nachdem in welcher Richtung die Volumenströmug läuft.
Die hydraulische Kraft auf den Ventilanker FH welche bei Durchströmung des Ventils mit Volumenstrom Q wirkt, wirkt jeweils in der Offenstellung des Ven tils. Deshalb soll vor allem in dieser Stellung die Kraft der Kraftzusatzeinrich tung FM2 wirken und deshalb kann sie, wegen der abfallenden Kraft von FM2 über der Ankerbewegung in Richtung Ventil schließen, damit in der Offenstel lung höher dimensioniert werden als bei Verwendung einer Feder mit anstei gender Kraft FRF bei der Ankerbewegung in Richtung Ventil schließen.
Der Ventilstössel 7 kann auch eine spezielle Form aufweisen, welche die Ge genkraft durch hydraulische Strömungskräfte liefert und die Zuziehkraft redu zieren kann.
Fig. 24 zeigt die konstruktive Ausführung des erfindungsgemäßen Schaltventils SV2k auf der Basis eines Serieneinlassventils. Die im Serienteil entsprechend vorhandenen Teile sind alle mit S bezeichnet. Das beim Serienventil integrierte Rückschlagventil entfällt. Nur vier Teile werden zusätzlich für die Kraftzusatz einrichtung benötigt. Dies sind 1. Der Permanentmagnet 9
2. die Polplatte 10
3. der elektromagnetische Rückschluss 11 und
4. ein Kunststoffkörper 12, welcher die Teile miteinander inkl. Anker verbindet.
Fig. 3 und Fig.4 zeigen die zwei bekannten Systeme von Fig. 1 resp. la und Fig. 3a und Fig. 3b zeigen zwei weitere bekannte Systeme mit Hauptbremszylinder HZ, Druckversorgung DV und Steuer- und Regelventilen. Hier ist das bekannte Einlassventil ersetzt durch das Schaltventil SV2k. Damit lassen sich die beschriebenen Vorteile z.B. bei Ausfall eines Radbremszylinders durch Undichtigkeit und Undichtigkeit des zugehörigen Auslassventils AV realisieren, gegebenenfalls sogar mit Kostenersparnis. Auch bei ABS/ESP, bei der konzeptionell nicht alle Randbedingungen für die Funktion und Vorteile realisiert werden können. Z.B. wenn ein Radbremszylinder RZ undicht ist, dann kann es keine ABS-Funktion an dem zugehörigen Rad geben, und ein ESP-Eingriff an diesem Rad ist dann auch nicht möglich.
Fig. 3.1 entspricht der Patentanmeldung von Fig. 3 mit Hauptbremszylinder THZ, Vorratsbehälter VB, Druckversorgung DV und Magnetventile MV 9 und 9a, Hauptbremszylinder THZ, und Magnetventile DV/TV, Druckversorgung DV, und ausserdem die Regelventile AV1-AV4 und SV2kl-SV2k4 für ABS, wobei bei Ausfall eines Radbremszylinders das zugehörige Ventil SV2k geschlossen werden kann.
Die beiden Bremskreise BK1 und BK2 sind über hydraulische Leitungen HL1- HL4 mit den Radbremszylindern RZ1-RZ4 verbunden. Ebenso ist der Vorratsbehälter über hydraulische Leitungen HL1-HL4 mit den Radbremszylindern RZ1-RZ4 verbunden. Die beiden Bremskreise BK1 und BK2 sind über die Trennventile DV/TV mit der DV, und über die hydraulische Leitung HL5 und den Magnetventilen 9 und 9a mit dem Hauptbremszylinder THZ verbunden.
Ein Diagnosesystem erkennt eine Undichtheit und schliesst bei Undichtigkeit eines Radbremszylinders, z.B. RZ1 über das entsprechende Magnetventil SV2k, z.B. SV2kl, die Verbindung vom Radbremszylinder, z.B. RZ1, zum entsprechenden Bremskreis, z.B. BK2 (sog. Einzelfehler). Sollte ein Doppelfehler auftreten, z.B. zusätzlich Schaltfehler SV2kl, so schliesst das dem BK, z.B. BK2, zugeordnete DV/TV Ventil. Die Druckversorgung DV wird von einem EC- Motor angetrieben. Die Einzelfunktionen sind sehr ausführlich in der entsprechenden Patentanmeldung von Fig. 3, 3a, 3b und 4 beschrieben.
Fig. 3.1 zeigt den vereinfachten Aufbau eines erfindungsgemäßen Bremssystems mit vier Radkreisen mit den hydraulischen Verbindungen HL1 - HL4 zwischen den Radbremszylindern RZ1 - RZ4 und den Ventilen SV2kl - SV2k4. Hier besteht z.B. Radkreis 1 aus Radbremszylinder RZ1 und hydraulische Leitung HL1. Die Auslassventile können optional vorgesehen werden, wobei sowohl ein, zwei oder auch vier Auslassventile vorgesehen sein können. Die hydraulischen Verbindungen zwischen den optionalen Auslassventilen AV und dem Vorratsbehälter VB sind gestrichelt dargestellt. Die Ventile SV2k haben eine hydraulische Verbindung zur Druckversorgung DV über die Bremskreise BK1 und BK2. Bekanntlich werden als Druckversorgung DV Kolbenpumpen mit sogenannten ungestuften Einfachhubkolben und Stufenkolben als Doppelhubkolben mit Vor- und Rückhub eingesetzt. Die Druckversorgung DV mit Einfachhubkolben hat nur einen Druckausgang während die Druckversorgung DV mit Doppelhubkolben zwei Druckausgänge hat, siehe Fig. 5. Eine Druckversorgung DV mit nur einem Druckausgang kann z.B. durch eine motorisch angetriebene Kolben-Zylindereinheit mit nur einem Druckraum oder aber z.B. auch durch eine Rotationspumpe gebildet sein. Eine Druckversorgung DV mit zwei Druckausgängen kann z.B. durch eine motorisch angetriebene Doppelhubkolbenpumpe mit zwei Druckräumen gebildet sein, wobei dann jeder Druck- bzw. Arbeitsraum mit einem Ausgang verbunden ist bzw. diesen bildet. Die Druckversorgung DV mit Doppelhubkolben wird vorteilhaft für kontinuierliche Förderung eingesetzt und hat auch im Fehlerfall beim vier Kreis Bremssystem Vorteile beim Nachfördern zum Leckausgleich. Die Druckversorgung DV mit Doppelhubkolben benötigt für den Hin- und Rückhub eine Ventilschaltung. Beide Kolbentypen nutzen auch wahlweise das Kreistrennventil KTV zum Trennen der beiden Bremskreisen BK1 und BK2. Beim vier Kreis Bremssystem mit SV2k als Sicherheitsventil und beim sicheren n-Kreis Bremssystem kann wiederum auf das Kreistrennventil KTV und auf die zweikreisige Einspeisung von der Druckversorgung DV verzichtet werden. Mit den Vorteilen in der Sicherheit vom Schaltventil SV2k bei Ausfall eines Radkreises RK1, RK4 kann bei Verzicht auf Doppelfehlersicherheit, z.B. Undichtigkeit von Radbremszylinder 1 und Undichtigkeit von Ventil SV2kl, auf das Kreistrennventil KTV verzichtet werden. Das Kreistrennventil KTV ist auch bei Verwendung von redundanten Schaltventilen SV2k nicht notwendig oder nur bei extremen Sicherheitsanforderungen.
Wird dagegen eine Druckversorgung mit zwei Ausgängen verwendet, siehe Fig. 5, so wird an jeden Ausgang der Druckversorgung DV jeweils ein Bremskreis BK1 bzw. BK2 angeschlossen, wobei dann das Kreistrennventil KTV zur wahlweisen Verbindung bzw. Trennung der beiden Bremskreise BK1 und BK2 dient, wie es in Figur 1 dargestellt ist. Auch hier gelten die Hinweise zum redundanten Ventil SV2k. Die Druckversorgung DV weist vorzugsweise einen EC- Motor mit ein oder zwei Phasen und entsprechender Anzahl von Wickelungssteuerungen auf, so dass ein redundanter Betrieb gewährleistet ist. Es können ein oder zwei Druckgeber DG zur Ermittlung des IST-Druckes Pist, in den beiden Bremskreisen BK1, BK2 vorgesehen werden. Der Hauptbremszylinder kann wahlweise als Single-Hauptbremszylinder SHZ oder als Tandem- Hauptbremszylinder THZ ausgebildet sein, über den bei Ausfall der Druckversorgung DV ein Druck in einem Bremskreis mittels des Bremspedals erzeugbar ist. Am Hauptbremszylinder HZ kann der Vorratsbehälter VB angeschlossen bzw. angeordnet sein, welcher über einen Schwimmer mit daran angeordnetem Sensortarget 2 verfügt, wobei ein in der Steuer- und Regeleinheit ECU das Sensorelement 1 vorgesehen ist, um den Füllstand des Vorratsbehälters zu detektieren. Wichtig ist die Funktion des Diagnosesystems.
Alle hier betrachteten System konzepte sind den brake by wire Systemen,
BBW, zuzuordnen, welche einen Pedalwegsimulator mit Trennventil mit den THZ oder SHZ gekoppelt haben, und zum Stand der Technik gehören und deshalb auch nicht beschrieben werden. Es ist auch möglich nicht-BBW Systeme, z.B. ABS/ESP, durch Tausch des Einlassventils EV mit dem Ventil SV2k mit 4-Kreis Funktion mit entsprechender Erhöhung der Sicherheit auszurüsten.
Zeichnerisch unterschiedlich dargestellt sind hier die verschiedenen Bremskreise in unterschiedlichen Zuständen:
• 4-Kreis in Normalzustand von Ventil SV2k und Ventil AV zum Radbremszylinder RZ mit dickem Strich (siehe Fig. 3.1)
• 2-Kreis bei dem Doppelfehler Undichtigkeit Radbremszylinder RZ und Schaltfehler Ventil SV2k dick gestrichelt von SV2k zu den Ventilen DV/TV und zu dem Hauptbremszylinder THZ/SHZ (siehe Fig. 5)
Dies gilt auch für Fig. 4.1, 5 und 6
Fig. 4.1 entspricht Fig. 3.1 mit geringen Unterschieden, Reduzierung beim Magnetventil MV zum Single HZ (SHZ) und zur Druckversorgung DV mit je nur 1 Trennventil 9 bzw. DV/TV. Das optionale Trennventil KTV schafft ein zusätzliches vorgeschaltetes zweikreisiges Bremssystem mit Bremskreise BK1 und BK2, welches, wie bereits beschrieben, bei Doppelfehler, z.B. bei Undichtigkeit eines Radbremszylinder RZ und Schaltfehler des zugehörigen Ventil SV2k, wirkt, mit Rückfallebenen wie beim 2-Kreis-System (Ausfall Bremskreis BK1 mit Ausfall Druckversorgung DV oder Ausfall Bremskreis BK2).
Fig. 5 enthält eine Druckversorgung DV mit Doppelhubkolben DHK mit 2 x 3/2 MV zur perfekten Drucksteuerung sowohl bei Vor- als auch bei Rückhub und extrem kleinem Bauvolumen. Das Kreistrennventil KTV ist hier vorzugsweise zur symmetrischen Volumensteuerung eingesetzt, da die 3/2 MV schon eine Kreistrennung bewirken. Die Ventile SV2k können auch redundant eingesetzt werden, z.B. mit redundanter Spule, um bei o.g. Doppelfehler Undichtigkeit Radbremszylinder RZ + Ausfall Schaltung des zugehörigen Ventils SVk noch eine sichere Bremswirkung zu erzielen. Auch hier gelten die Fakten zum redundanten Ventil SV2k. Damit ist das Kreistrennventil KTV nicht mehr notwendig, da beide Anschlüsse zum Doppelhubkolben DHK verbunden werden können. Fig. 5.1, Fig. 5.2 und Fig. 5.3 zeigen das System 5 ohne Hauptbremszylinder SHZ für SAE L3 mit E-Bremspedal, mit redundanter DV (DV1 und DV2).
In Fig. 5.1 ist ein 4-Kreis-Bremssystem dargestellt bei dem beide Ausgänge der Druckversorgung DV1 direkt miteinander verbunden sind. Auch die redun dante Druckversorgung DV2 ist direkt mit den beiden Ausgängen der Druck versorgung DV1 verbunden, so dass z.B. bei Ausfall der Druckversorgung DV1, die Druckversorgung des 4-Kreis-Bremssystems von der Druckversorgung DV2 sichergestellt werden kann. Damit bei dem Doppelfehler Undichtigkeit des Ventils DV/TV und Undichtigkeit der Pumpe P der Druckversorgung DV2 kein Totalausfall der Bremse erfolgt, ist zwischen dem Ventil DV/TV und der Pumpe P der Druckversorgung DV2 ein Rückschlagventil RV angeordnet. Zur Diagnose des Ventils DV/TV auf Schaltfähigkeit und Undichtigkeit ist die hydraulische Verbindung zwischen dem Rückschlagventil und dem Ventil DV/TV über die hydraulische Leitung HL5 mit dem Vorratsbehälter VB2 verbunden, wobei in dieser hydraulischen Leitung eine Blende DR vorgesehen ist.
Normalerweise verlangt der Gesetzgeber für Bremsanforderung nur Sicherheit bei Einfachfehlern. Diese Systeme mit redundanter DV sind bei den hier be rücksichtigten Fehlern mindestens sicher gegen Doppelfehler, teilweise sogar gegen Dreifachfehler. Erreicht wird dies in Fig. 5.1 z.B. bei folgendem Doppel fehler bei Ausfall eines Radbremszylinders RZ durch Undichtigkeit (1. Fehler) und Undichtigkeit Ventil SV2k (2. Fehler), und bei Dreifachfehler bei Ausfall eines Radbremszylinders RZ durch Undichtigkeit (1. Fehler), Undichtigkeit Ventil SV2k (2. Fehler) und Schaltfehler des redundanten (z.B. redundante Spule) Ventils SV2k (3. Fehler) mit Fahrzeugverzögerung z=65%.
Bei Ausfall der Druckversorgung DV1, wird die Druckversorgung DV2 über Ventil DV/TV zugeschaltet (Einzelfehlersicherheit). Bei der Druckversorgung DV1 mit ECE Motor und 2 x 3-Phasenwicklung und geringer Ausfallwahrschein lichkeit des ECE Motors kann hier nahezu Doppelfehlersicherheit der Druckver sorgung DV1 erreicht werden.
Fig. 5.2 zeigt wie bei Fig 5.1 eine zweite Druckversorgung DV2, jedoch mit stromlos offenen Ventil KTV zur Trennung der Bremskreise BK1 und BK2 des vorgeschalteten 2-Kreis-Bremssystem. Bei den drei Ausfällen Undichtigkeit Radbremszylinder RZ, Ausfall Spule 1 und Ausfall redundante Spule 2 des zugehörigen Ventils SV2k kann durch Schaltung des Ventils KTV verhindert werden, dass beide Bremskreise BK1 und BK2 ausfallen. Zum Beispiel, bei Undichtigkeit des Radbremszylinders RZ1 und Ausfall der Schaltung des Ventils SV2kl fällt Bremskreis BK2 aus, und es wird dann das Ventil KTV geschlossen, wobei mit dem zweiten Ausgang der Druckversorgung DV1 der Bremsdruck in Bremskreis BK1 aufrechterhalten wird. Alternativ zur Druckversorgung DV1, z.B. bei Ausfall der Druckversorgung DV1, kann bei dieser Fehlerkombination mit der Pumpe PI der Druckversorgung DV2 der Bremsdruck in Bremskreis BK1 aufrechterhalten werden. Abhängig von der Bremskreisaufteilung ist die verbleibende Fahrzeugverzögerung z = 30% - 70%. Somit ist Sicherheit bei Dreifachfehler gegeben. Aus demselben Grund wie bei Fig. 5.1 erklärt, sind hier die Rückschlagventile RV1 und RV2, die hydraulische Leitungen HL5.1 und HL5.2 und die Drossel DR1 und DR2 bei der Druckversorgung DV2 vorgesehen.
Bei Ausfall der Druckversorgung DV1 (4. Fehler) wird die redundante Druckversorgung DV2 mit zwei E-Motoren und zwei Pumpen zugeschaltet. Hier genügen kostengünstige Bürsten motoren. Somit wird mit der DV2 Sicherheit bei Vierfachfehler erreicht.
Fig. 5.3 zeigt wie bei Fig. 5.2 eine zweite Druckversorgung DV2 mit stromlos offenem Kreistrennventil KTV. Bei diesem Konzept soll wie bei Fig. 5.2 bei Dreifachfehler z.B. Undichtigkeit Radbremszylinder RZ1 (1. Fehler), Ausfall Spule 1 und Spule 2 (2. und 3. Fehler) des Ventils SV2kl ebenfalls über das 3/2-Wegeventil DV/TV auf den intakten Bremskreis BK1 umgeschaltet werden. Zum Beispiel, bei Undichtigkeit des Radbremszylinders RZ1 und Ausfall der Schaltung des Ventils SV2kl fällt Bremskreis BK2 aus, und es wird dann das Ventil KTV geschlossen, wobei mit dem zweiten Ausgang der Druckversorgung DV1 der Bremsdruck in Bremskreis BK1 aufrechterhalten wird. Alternativ zur Druckversorgung DV1, z.B. bei Ausfall der Druckversorgung DV1, kann bei dieser Fehlerkombination mit der Pumpe P der Druckversorgung DV2 der Bremsdruck in Bremskreis BK1 aufrechterhalten werden. Mit Dreifachfehlersicherheit kann eine Ausfallwahrscheinlichkeit im Bereich von ca. 1018/Jahr erreicht werden mit noch realisierbaren Kosten. Außerdem kann bei der geringen Beanspruchungsdauer während des Fehlerfalls und auch Druckbelastung, von ca. lOObar, bei seltenem Ausfall sowohl bei der Leistung, z.B. 70% als auch Druckbereich 70% und Beanspruchungsdauer 20% erhebliche Kosten gespart werden. Bei dem Doppelfehler Undichtigkeit des Rückschlagventils RV und Undichtigkeit der Pumpe P der Druckversorgung DV2 wird das Kreistrennventil KTV geschlossen. Dabei fällt Bremskreis BK1 aus, wobei über die Druckversorgung DV1 der Druck in Bremskreis BK2 aufrechterhalten wird. Alternativ kann bei diesem Doppelfehler das Kreistrennventil KTV geschlossen, und das Ventil DV/TV geschaltet werden. Dabei fällt dann der Bremskreis BK2 aus, wobei über die Druckversorgung DV1 der Druck in Bremskreis BK1 aufrechterhalten wird.
Fig. 6 zeigt ein ähnliches Bremssystem zu dem in Fig. 4.1 dargestellten und beschriebenem System. Bei diesem System ist das 2-Kreis-Bremssystem mit 1. Kreis BK1 aus 3 RZ (RZ1, RZ3, RZ4) und der 2. Kreis BK2 mit 1 RZ (RZ2) aufgebaut. Hierzu muss das optionale Kreistrennventil KTV zwischen Bremskreis BK1 und Ventil SV2k2 platziert werden. Vorteil ist die grössere Fahrzeug- abbremsung z = 65% bei Doppelfehler Ausfall Radbremszylinder RZ2 (Vorderrad) durch Undichtigkeit und Ausfall der Ansteuerung von Ventil SV2k2. Auch hier gelten die Fakten zum redundanten SV2k.
Die Figur 7 zeigt den zeitlichen Verlauf der Pedalkraft im Fehlerfall zur Erzeugung eines annehmbaren Pedalgefühls.
Der Fehler kann durch eine Undichtigkeit des Ventils 9 (z.B. Fig. 4.1) gegeben sein. Bei der Ansteuerung des Ventils 9 kann sich z.B. eine Undichtigkeit in der hydraulischen Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und dem Bremskreis BK2 aufgrund von eingedrungenen Schmutzpartikeln ergeben. In diesem Fall kann mit dem erfindungsgemäßen Bremssystem eine Rückfallebene gebildet werden, bei der der Erhalt der Bremspedalcharakteristik bzw. des Pedalgefühls durch Bremspedalkraftblending mit der Druckversorgung DV erzeugt wird.
Im Normalfall wird bei der Bremsung durch den Fahrer das Ventil 9 geschlossen und mit der Druckversorgung DV werden die Drücke in den Radbremszylindern RZ1 - RZ4 auf Solldrücke, die vom Bremspedalweg abgeleitet werden, eingestellt. Bei der Bremsung durch den Fahrer (keine Rekuperation, bzw. der Bremsdruck in Bremskreis BK2 ist größer als der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ) strömt fehlerbedingt Bremsflüssigkeit aus dem Bremskreis BK2 über das undichte Ventil 9 in den Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, wodurch das Bremspedal zurückgedrückt, die Bremspedalkraft bzw. der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ erhöht und der Bremspedalweg reduziert wird.
Beim intakten Bremssystem gehört zu jedem Bremspedalweg eine definierte Pedalkraft bzw. ein definierter Druck in dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, der die Pedalcharakteristik festlegt, und die von der Auslegung des Wegsimulators WS (siehe Fig. 3.1) bestimmt wird. Der Druck im Hauptbremszylinder wird gemessen, z.B. direkt mit einem Drucksensor DG-SHZ (siehe Fig.
3.1), oder indirekt mit einem Kraft-Weg-Sensor (nicht dargestellt) welche z.B. die Pedalkraft messen kann. Der Bremspedalweg wird gemessen mit einem Pedalwegsensor Sp, der in Fig. 3.1 eingezeichnet ist. So kann zu jedem Bremspedalweg ein Soll-Druck im Hauptbremszylinder bzw. Soll-Pedalkraft bestimmt werden. Die Auslegung der Pedalcharakteristik ist derart, dass der Druck im Bremskreis größer ist, als der Druck im Hauptbremszylinder.
Im Folgenden wird der Vorgang nach Entdeckung des Fehlers beispielhaft anhand eines Drucksensors DG-SHZ, der den Druck im Hauptbremszylinder SHZ messen kann, beschrieben. Der Fehler wird durch permanenten Vergleich des Ist-Drucks im Hauptbremszylinder SHZ, welcher mit dem Drucksensor DG- SHZ gemessen wird, mit dem Soll-Drucks im Hauptbremszylinder SHZ, welcher anhand der Pedalcharakteristik und dem gemessenen Bremspedalweg bestimmt wird, entdeckt. In der Rückfallebene wird, wenn die Differenz zwischen Ist-Druck, der gemessen wird, und Soll-Druck einen wählbaren oberen Grenzwert überschreitet, z.B. lbar, die Druckversorgung DV angehalten, und die Ventile SV2kl - SV2k4 zu den Radbremszylindern RZ1 - RZ4 werden geschlossen. Die Ansteuerung des Ventils 9 wird abgeschaltet und über die Ansteuerung der Druckversorgung DV wird der Druck in der Druckversorgung DV reduziert. Dadurch fließt Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder SHZ, durch die geöffnete Verbindung vom Hauptbremszylinder SHZ zum Bremskreis BK2, in den Bremskreis BK2 und durch das Ventil DV/TV in die Druckversor- gung DV. Wenn die Differenz zwischen Ist-Druck und Soll-Druck im Hauptbremszylinder SHZ einen wählbaren unteren Grenzwert unterschreitet, z.B. - lbar, wird das Ventil 9 wieder angesteuert, die Schaltventile SV2kl - SV2k4 zu den Radzylindern RZ1 -RZ4 werden wieder geöffnet und die Drücke in den Radzylindern RZ1 - RZ4 wieder mit der Druckversorgung DV auf Solldrücke eingestellt. Fehlerbedingt wird dadurch, wie bereits beschrieben, der Ist-Druck im Hauptbremszylinder SHZ wieder erhöht und der Bremspedalweg wieder reduziert. Wenn die Differenz zwischen Ist-Druck und Soll-Druck im Hauptbremszylinder SHZ den wählbaren oberen Grenzwert wieder überschreitet, dann werden die Schaltventile SV2kl - SV2k4 zu den Radzylindern RZ1 - RZ4 geschlossen, das Ventil 9 im Bremskreis geöffnet, und über die Druckversorgung DV wird der Druck im Hauptbremszylinder SHZ reduziert, womit sich der Vorgang wiederholt. Das Bremspedalgefühl bleibt hierdurch weitgehend normal. Es kann jedoch zu leichten Vibrationen des Bremspedals kommen.
Die Figur 8 zeigt einen weiteren zeitlichen Verlauf der Pedalkraft im Fehlerfall zur Erzeugung eines annehmbaren Pedalgefühls. Bei dieser Bremsung durch den Fahrer mit Rekuperation, bzw. der Druck im Bremskreis BK2 ist kleiner als der Druck im Hauptbremszylinder SHZ, strömt fehlerbedingt Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder SHZ über das undichte Ventil 9 in den Bremskreis BK2, wodurch das Bremspedal vorwandert, die Bremspedalkraft bzw. der Bremsdruck im Hauptbremszylinder SHZ reduziert und der Bremspedalweg erhöht wird.
Der Fehler wird auch hier durch permanenten Vergleich des Ist-Drucks mit dem Soll-Druck im Hauptbremszylinder SHZ entdeckt. In der Rückfallebene wird, wenn die Differenz zwischen Ist-Druck und Soll-Druck den wählbaren unteren Grenzwert unterschreitet, die Druckversorgung DV angehalten, und die Ventile SV2kl - SV2k4 zu den Radbremszylindern RZ1 - RZ4 werden geschlossen. Die Ansteuerung des Ventils 9 wird abgeschaltet und über die Ansteuerung der Druckversorgung DV wird der Druck in der Druckversorgung DV erhöht. Dadurch fließt Bremsflüssigkeit aus der Druckversorgung DV, durch das Ventil DV/TV in den Bremskreis BK2, und durch die geöffnete Verbindung vom Bremskreis BK2 in den Hauptbremszylinder SHZ. Wenn die Differenz zwischen Ist-Druck und Soll-Druck im Hauptbremszylinder SHZ den wählbaren oberen Grenzwert überschreitet, wird die Druckversorgung angehalten, wird das Ventil 9 wieder angesteuert, die Schaltventile SV2kl - SV2k4 zu den Radzylindern RZ1 -RZ4 wieder geöffnet und die Drücke in den Radzylindern RZ1 - RZ4 werden wieder mit der Druckversorgung DV auf Solldrücke einge- stellt. Fehlerbedingt wird dadurch, wie bereits beschrieben, der Ist-Druck im Hauptbremszylinder SHZ wieder reduziert und der Bremspedalweg wieder erhöht. Wenn die Differenz zwischen Ist-Druck und Soll-Druck im Hauptbremszylinder SHZ den wählbaren unteren Grenzwert wieder unterschreitet, dann werden die Schaltventile SV2kl - SV2k4 zu den Radzylindern RZ1 - RZ4 ge- schlossen, das Ventil 9 im Bremskreis geöffnet, und über die Druckversorgung DV wird der Druck im Hauptbremszylinder SHZ erhöht, womit sich der Vorgang wiederholt. Das Bremspedalgefühl bleibt hierdurch weitgehend normal.
Es kann jedoch zu leichten Vibrationen des Bremspedals kommen.
Eine Undichtigkeit im Hauptbremszylinder SHZ oder im Wegsimulator WS führt zu einem Ausfall der Betätigungseinheit (Zusammenfassung von Hauptbremszylinder SHZ und Wegsimulator WS). Bei der Bremsung durch den Fahrer, strömt fehlerbedingt Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder SHZ durch die Undichtigkeit aus der Betätigungseinheit, wodurch das Bremspedal vor wandert, die Bremspedalkraft bzw. der Bremsdruck im Hauptbremszylinder SHZ reduziert und der Bremspedalweg erhöht wird. Die fehlerhafte Funktion der Betätigungseinheit ist deshalb ähnlich wie beschrieben bei Fig. 8. Damit können die Entdeckung des Fehlers und die Rückfallebene wie beschrieben bei Fig. 8 auch bei diesen Fehlern zur Anwendung kommen.
Bezuaszeichenliste
1 Sensorelement
2 Target im Schwimmer
3 Rücklaufleitung zum VB mit Säugventil SV DV/TV DV spezifische Ventilschaltung
5 einkreisige Druckversorgung
6 Anker 6 / 6a
7 / 7a Ventilstössel
8 Ventilsitz
9/9a Trennventil zu THZ/SHZ B Bord netz
B Bordnetzanschluss redundant
RZ1 - RZ4 Radbremszylinder
BK1/BK2 Bremskreise
RK1 Rad kreis 1
RK2 Rad kreis 2
RK3 Rad kreis 3
RK4 Rad kreis 4
HCU Gesamte Hydraulikeinheit mit DV und Ventilen VB Vorratsbehälter
HL1 - HL4 Hydraulikleitungen außerhalb der HCU zum RZ
HL5 Hydraulikleitungen von SHZ zu BV
KTV Kreistrennventil
DHK Doppelhubkolben
DV Druckversorgung
DG Druckgeber
EA Elektrischer Anschluss
EM 1/2 elektrischer Magnetkreis Vi
EIV Elektrische Ventilansteuerung elEM Elektrische Motoransteuerung der elektromechanischen Bremse MV Magnetventil RV Rückschlagventil P/TV Pumpentrennventil Sp Pedalwegsensor
TV Trennventil
P Pumpe
F Filter
9 Permanentmagnet
10 Polplatte
11 elektromagnetischer Rückschluss
12 Kunststoffkörper
13 Rückstellfeder
SV2k stromlos offenes Magnetventil ohne Rückschlagventil insbesondere mit einer Kraftzusatzeinrichtung
Übersicht über die elektrische Ventilschaltung SO = stromlos offen SG = stromlos geschlossen AV = SG SV = SO
Trennventil 9, 9a = SO
DV/TV (spezifische Ventilschaltung: SG, ggf. mit Feder unterstützte Ven tilschliessung für Ausfall BK (kann bei SVv entfallen)
KTV = SO, ggf. bei spezieller Anwendung bei Fig. 1 auch SG abhängig von An forderungen bei Bordnetzausfall an Restbremswirkung

Claims

Patentansprüche
1. Bremssystems mit
- mindestens zwei Radbremszylindern (RZI- ), die jeweils Bestandteil von getrennten Radkreisen (RKI-4) sind,
- mindestens einer Druckversorgung (DV), die zumindest zum Druckaufbau (paUf) in den Radbremszylindern (RZI- ) dient,
- mindestens einem Vorratsbehälter (VB),
- mindestens einer elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung (ECU)
- Schaltventilen (SV2KI- ), wobei jeder Radbremszylinder (RZI- ) über jeweils eine hydraulische Verbindungsleitung mit einem Schaltventil (SV2KI- ) verbunden ist, welches zum Trennen und Verbinden der hydraulischen Verbindung des jeweiligen Radbremszylinders (RZI- ) und mindestens einer weiteren hydraulischen Hauptleitung, über die das Schaltventil (SV2KI- ) zumindest mit der Druckversorgung (DV) verbindbar bzw. verbunden ist, dient, wobei jeweils zumindest die hydraulische Verbindungsleitung und der daran angeschlossene Radbremszylinder (RZI- ) Bestandteil eines Radkreises (RKi- ) sind, dadurch gekennzeichnet, dass entweder
- bei mindestens einem, insbesondere allen, Schaltventil(en) (SV2KI- ) der elektrische Antrieb oder einzelne Komponenten davon redundant ausgebildet ist bzw. sind und/oder das Schaltventil (SV2KI- ) eine Kraftzusatzeinrichtung (EM2, 9) aufweist, die mittels eines eigenen Magnetfeldes eine Kraft (FM2) auf ein Ventilstellglied bzw. Ventilstößel (7) ausübt und/oder das Schaltventil (SV2KI- ) eine Rückstellfeder (RF) aufweist, die eine Kraft auf das Ventilstellglied bzw. den Ventilstößel (7) ausübt, welche das Zureißen, insbesondere in einem von zwei Strömungsrichtungen, des Schaltventils (SV2KI- ) verhindert und/oder
- das Bremssystem mindestens ein Trennventil (KTV, DV/TV) aufweist, mit tels dem mindestens zwei Radkreise (RKI- ) bzw. Bremskreise (I, II) vonei nander trennbar oder verbindbar sind.
2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Komponenten des elektrischen Antriebs eines Schaltventils (SV2KI- ) u.a. dessen Antriebsspule, elektronische Ansteuerung und elektrische Anschluss leitungen sind.
3. Bremssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Funktionszu stand, bei dem zumindest ein Radkreis (RK1-4) einen Funktionsfehler auf weist, welcher über einer bestimmten Fehlergradschwelle liegt, die Druck steuerung entweder
- diesen Radkreis (RK1-4) durch dauerhaftes Schließen des diesem Radkreis zugeordneten Schaltventils (SV2KI- ) zumindest zeitweise oder dauerhaft vom übrigen Bremssystem bzw. den übrigen Radkreisen (RK1-4) und/oder der Druckversorgung (DV) abkoppelt und/oder
- mittels eines optionalen Kreistrennventils (KTV) oder Trennventils (DV/TV) mindestens zwei
Radkreise (RKI-4) bzw. Bremskreise (I, II) voneinander trennt - oder mit einander verbindet.
4. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des optionalen Kreistrennventils (KTV, DV/TV) zwei Bremskrei se (I, II), von denen mindestens einem mindestens zwei Radkreise zuge ordnet sind, voneinander trennbar oder miteinander verbindbar sind.
5. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Diagnose der jeweiligen Undichtigkeit der einzelnen Radkreise (RKI- ) erfolgt und dass in Abhängigkeit des Diagnoseergebnisses die elektronische Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) entscheidet, ob ein Radkreis (RKI-4) durch dauerhaftes Schließen des zugehörigen Schaltven tils (SV2KI- ) abgeschaltet oder weiter für die Erzeugung einer Bremswir kung betrieben wird.
6. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Schaltventil (SV2KI- ) ein Magnetventil mit einem elekt romagnetischen Antrieb (EMI) ist, über den ein Ventilstellglied bzw. Ventil stößel (7) zwischen einer geöffneten Ventilstellung und einer geschlossenen Ventilstellung verstellbar ist, wobei das Schaltventil (SV2KI- ) eine Kraftzu- satzeinrichtung (EM2, 9) aufweist, die mittels eines eigenen Magnetfeldes eine Kraft (FM2) auf das Ventilstellglied bzw. Ventilstößel (7) ausübt.
7. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (SV2KI- ) eine Rückstellfeder (RF) aufweist, die eine Kraft auf das Ventilstellglied bzw. den Ventilstößel (7) ausübt, welche das Zureißen des Ventils verhindert.
8. Bremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft der Rückstellfeder (RF) derart dimensioniert ist, dass sie mindestens gleich der Summe von der Reibungskraft (Fr) und der Zureißkraft (Fzu) ist, insbesondere das 1,2-1,5-fache der Summe dieser Kräfte stark ist.
9. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem sich solange im ersten Grundfunktionszustand befindet bzw. betreiben wird, solange bei keinem Radkreis (RK1-4) ein Funktionsfehler auftritt, welcher über einer bestimmten Fehlergradschwelle liegt.
10. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem zwei Druckversorgungen (DV1, DV2) aufweist.
11. Bremssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Funktionszustand entweder stets eine Druckversorgung (DV1, DV2) jeweils einem Bremskreis (BK1, BK2) für dessen Druckregelung in seinen Radkreisen (RK1-4) zugeordnet ist, oder dass beide Druckversorgungen (DV1,
DV2) für beide Bremskreise (BK1, BK2) bzw. im Falle nur eines einzigen Bremskreises (BK), für diesen zusammen für die Druckregelung zuständig sind.
12. Bremssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Ausfalls einer Druckversorgung (DV1, DV2) die jeweils andere deren Funktion, insbesondere für alle Radkreise oder nur einige davon, mit übernimmt.
13. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Bremssystem zusätzlich einen Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) aufweist, welcher über ein Bremspedal, insbesondere bei Ausfall der Druckversorgung (DV, DV1, DV2), betätigbar ist, wobei der Hauptbremszy linder insbesondere als Single-Hauptbremszylinder (SHZ) oder als Tandem- Hauptbremszylinder (THZ) ausgebildet ist.
14. Bremssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Druckräume (Al, A2) des Hauptbremszylinders (SHZ, THZ) jeweils mit tels einer Hydraulikleitung () mit einem Bremskreis (BK, BK1, BK2) verbun den ist bzw. sind, wobei mindestens ein Trennventil (TV), insbesondere ein stromlos offenes Trennventil, zum wahlweisen Absperren der Hydrauliklei tung () dient.
15. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass entweder a) zwei Radkreise jeweils einem Bremskreis (/I, II), b) drei Radkreise einem ersten Bremskreis (I) und ein Radkreis einem zwei ten Bremskreis (II) (asymmetrische Bremskreise), c) all Radkreise nur einem einzigen Bremskreis zugeordnet sind.
16. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass jeder Radbremszylinder (RZI- ) über jeweils eine hydrauli sche Verbindungsleitung mit einem Schaltventil (SV2KI-4) verbunden ist, welches zum Trennen und Verbinden der hydraulischen Verbindung des je weiligen Radbremszylinders (RZI- ) und mindestens einer weiteren hydrauli schen Hauptleitung (), über die das Schaltventil (SV2KI- ) zumindest mit der Druckversorgung (DV) verbindbar bzw. verbunden ist, dient, wobei je weils die hydraulische Verbindungsleitung und der daran angeschlossene Radbremszylinder (RZI- ) Bestandteil eines Radkreises (RKI- ) sind, eine Di agnose der jeweiligen Undichtigkeit der einzelnen Radkreise (RKI- ) erfolgt und dass in Abhängigkeit des Diagnoseergebnisses eine elektronische Steu er- und Regeleinrichtung (ECU) entscheidet, ob ein Radkreis (RKI-4) mittels dauerhaften Schließen des zugehörigen Schaltventils (SV2KI- ) abgeschaltet oder weiter für die Erzeugung einer Bremswirkung betrieben wird.
17. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Grad der Undichtigkeit bzw. der Leckfluss CQieck) in einem Radkreis (RKI- ) anhand einer oder mehrerer der nachfolgenden Methoden a) bis e) ermittelt wird: a) Bestimmung der erforderlichen Menge an Hydraulikfluid, welche zur Erzielung eines Solldruckes (pSOii) in dem jeweiligen Radkreis (RKI-4) zusätzlich zur vorbestimmten Fluidmenge mittels der Druckver sorgung (DV) nachgefördert werden muss; b) Bestimmung eines ermittelten absoluten Druckabfalls (dpab) und/oder Druckabfallgradienten (pab/dt) in dem jeweiligen Radkreis (RKI-4); c) Bestimmung der Druckabweichung (dp = pSOii - Pist) vom Solldruckwert (pSOii) beim Druckaufbau in dem jeweiligen Radkreis (RKI- ), indem eine zur Erzielung des Solldrucks (pSOii) vorbestimmte Fluidmenge (q) in den Radkreis (RKI- ) gefördert wird und anschließend der Ist-Druck (pist) ermittelt wird; d) Diagnose der Undichtigkeit im Radkreis (RKI- ) über zeitliche Messung des Druckes (pist) in der das Schaltventil (SV2KI- ) und die Druckversorgung (DV) verbindenden Hydraulikleitung während des Druckaufbaus mittels der Druckversorgung (DV) oder bei abgeschalteter Druckversorgung (DV); e) Messung des Aufnahmevolumens (Q) des jeweiligen Radkreises (RKI- ) über die Druckversorgung (DV) zur Erzielung eines Soll-Druckes (pSOii), wobei das Aufnahmevolumen (Q) mittels der Druckversorgung (DV) ermittelt wird, insbesondere über Strommessung des Antriebsmotors (M) der Druckversorgung (DV) und/oder des Kolbenweges (ds) des Kolbens der Druckversorgung (DV).
18. Bremssystem nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes (Qhigh) bzw. Grenzwertbereiches (dQhigh) der Undichtigkeit eines Radkreises (RKI- ) das jeweils zugehörige Schaltventil (SV2KI- ) dauerhaft geschlossen wird und damit eine Bremswir kung mit diesem Radbremszylinder (RZI- ) nicht mehr erfolgt, und dass un terhalb des oberen Grenzwertes (Qhigh) und oberhalb eines unteren Grenz- wertes (Q|0 ) eine zeitlich begrenzte und/oder dauerhafte Nachförderung zur Erzielung des einzustellenden Bremsdruckes (pSOii) in dem jeweiligen Radbremszylinder (RZI- ) erfolgt.
19. Bremssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Grenzwert (Qhigh) durch die maximale Förderleistung der Druckversorgung (DV) zur Druckerhöhung bestimmt ist.
20. Bremssystem nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Leckfluss (QieCk) von 50 - 90% der maximalen Förderleistung der Druckversorgung (DV) der Leckfluss (QieCk) mittels der Druckversorgung (DV) durch Nachfördern ausgeglichen wird, derart, dass sich keine oder nur geringfügige Verringerung der Bremswirkung ergibt.
21. Bremssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Optimierung der Bremswirkung und Fahrstabilität, insbesondere Giermoment, eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) ermittelt, ob und welcher bzw. welche undichte(n) Radkreis(e) (RK1-4) durch dauerhaftes Schließen des bzw. der jeweiligen Schaltventils (SV2KI- ) abgeschaltet wird bzw. werden.
22. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu einem Radbremszylinder gehörendes Auslassventil (AV1-4) Bestandteil des jeweiligen Radkreises (RK1-4) ist.
23. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (FM2) der Kraftzusatzeinrichtung (EM2, 9) mittels eines bestrombaren Elektromagneten und/oder eines Permanentmagneten erzeugbar ist bzw. erzeugt wird.
24. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (FM2) der Kraftzusatzeinrichtung (EM2, 9) der Kraft (FM1) des elektromagnetischen Antriebs (EMI) entgegengerichtet ist.
25. Bremssystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (FM2) der Kraftzusatzeinrichtung (EM2, 9) der Kraft (FRF) einer möglichen Rückstellfeder (RF) gleichwertig ist, und bei entsprechender Dimensionie- rung des Magnetkreises keine Rückstellfeder (RF) erforderlich ist.
26. Bremssystem nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeich net, dass mit der Kraftzusatzeinrichtung (EMI) nur dann durch Bestromen der Spule eine Kraft (FM2) generiert wird, sofern der Zustand des Brems systems ein ungewolltes Zuziehen des Schaltventil (SV2KI- ) erwarten lässt, so dass nur in einem derartigen Zustand die Kraftzusatzeinrichtung (EMI) Energie verbraucht.
27. Bremssystem nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeich net, dass die elektromagnetische Haltekraft über die Stromstärke und Be wegung des Ankers mittels Diagnosefunktionen diagnostiziert wird.
28. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Bremssystem einen Niveausensor () zur Ermittlung des Füllstandes des Vorratsbehälters (VB) aufweist, welcher insbesondere auf der Leiterplatine (PCB) der Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) angeordnet ist.
29. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens eine Druckversorgung (DV1) ein elektromoto risch angetriebenes Kolben-Zylinder-System ist.
30. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die mindestens eine Druckversorgung (DV) eine elektromoto risch angetriebene Rotationspumpe (RP) ist.
31. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Druckversorgung als redundante Druckversorgung dient und nur im Falle des Ausfalls der anderen Druckversorgung(en) (DV, DV1, DV2) als Aushilfe dient und/oder zur Unterstützung der anderen Druckver sorgungien) (DV, DV1, DV2), insbesondere zur Erzeugung hoher Drücke und/oder zur Erzielung einer höheren Dynamik des Bremssystems dient.
32. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Druckversorgung (DV) einen ersten und einen zweiten Motor als Antrieb aufweist, wobei der erste Motor ein bürstenloser Motor (ECE-Motor) mit 2x3-Phasen und redundanter Ansteuerung ist und der zweite Motor ein 1-Phasen-Motor ist.
33. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Druckversorgung mittels eines Trennventils, insbesondere in Form eines schaltbaren, insbesondere stromlos geschlossenen, Magnetventils von dem bzw. den Bremskreisen trennbar ist.
34. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle von zwei Bremskreisen (I, II) das Kreistrennventil (KTV) zum Trennen bzw. verbinden der Bremskreise (I, II) dient.
35. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremspedal ein E-Pedal ist.
36. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Auslassventile (AV) je Bremskreis (BK1, BK2) unterschiedlich groß ist.
37. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlerhaftem Auslassventil (AV), insbesondere bei einem elektronischen/elektrischen Fehler des Auslassventils (AV), in einem Radkreis der Druckabbau und Druckaufbau über das redundant ausgeführte Schaltventil (SV2k) des jeweiligen Radkreises erfolgt.
38. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Undichtigkeit des Wegsimulators (WS), des Hauptbremszylinders (SHZ, THZ) oder dem Trennventil (9), welches den Bremskreis (BK) vom Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) trennen soll, die Druckversorgung (DV) entsprechend angesteuert wird, um einen Druck im Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) einzusteuern, um eine gewünschte Pedalcharakteristik bzw. Pedalkraft Fp in Abhängigkeit vom Pedalweg Sp unter Verwendung des Druckgebers (DG-SHZ) oder eines Pedalkraftsensors zu erzielen.
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