WO2011009659A1

WO2011009659A1 - Hydraulikspeichereinrichtung und verfahren zum betreiben einer hydraulikspeichereinrichtung

Info

Publication number: WO2011009659A1
Application number: PCT/EP2010/057196
Authority: WO
Inventors: Dirk Mahnkopf
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2011-01-27
Also published as: JP5484573B2; US20120168265A1; JP2013500189A; KR20120046192A; CN102481911A; EP2456642A1; DE102009027998A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung welche als Teil einer Gesamt- Bremsanlage - also einer Bremsanlage bestehend aus einem konventionellen Teil sowie einem weiteren z.b. rekuperativen Teil - Volumenverschiebungen in einem Bremskreis bzw. in einer Kolben-Zylinder Einheit an einem Bremspedal hervorrufen können. Dies wird genutzt um eine Änderung der Druckverhältnisse durch den steuerbaren Bremskraftverstärker im hydraulischen Teil der Bremsanlage auf Grund zusätzlicher Bremswirkung des weiteren Teils der Bremsanlage zu kompensieren und so eine Verblendung von Bremswirkungen unterschiedlicher Bremssysteme zu einer Gesamtbremswirkung zu bewerkstelligen, ohne dass dies der Fahrer am Bremspedal auf Grund einer Positionsänderung des Pedals realisiert. Das Verfahren kann beispielsweise bei Fahrzeugen Verwendung finden, bei denen eine Bremsverzögerung durch Betreiben einer elektrischen Maschine als Generator zur Stromerzeugung hervorgerufen wird und die zusätzlich ein konventionelles, hydraulisches Bremssystem als weiteres Bremssystem oder Backup- Bremssystem aufweisen.

Description

Beschreibung

Titel

Hydraulikspeichereinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer

Hydraulikspeichereinrichtung

Stand der Technik

In einem hydraulischen Bremssystem eines Kraftfahrzeugs wird meist ein Bremspedal durch den Fahrer betätigt und verschiebt, gegebenenfalls mit Unterstützung eines

Bremskraftverstärkers, mechanisch einen Kolben in einem Hauptbremszylinder, an dessen Ausgängen ein Hydraulikaggregat angeschlossen ist. Dadurch wird Bremsflüssigkeit in das Hydraulikaggregat (z.B. ESP oder ABS) eingebracht und zu den Radbremszylindern geleitet. Dort erhöht das eingebrachte Volumen den Bremsdruck und führt durch Anpressen der Bremsbeläge an die Bremsscheiben zu einer Bremswirkung.

In Fahrzeugen bei denen ein Elektromotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist kann der Elektromotor in Fahrsituationen in denen der Elektromotor nicht als Antrieb genutzt wird als Generator genutzt werden, um beispielsweise eine Batterie zu laden. Das Betreiben des Elektromotors als Generator führt zu einer Bremswirkung, bei der Bewegungsenergie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt wird, man spricht von rekuperativem Bremsen. Die bei einer Bremsung gewonnene Energie kann zu einem späteren Zeitpunkt wieder anderweitig verwendet werden, so zum Beispiel zum Antreiben des Fahrzeugs.

Das vom Generator zur Bremsung beigetragene Generatormoment ist in der Regel abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und verändert sich somit während der Bremsung oder die vom Generator erzeugte Bremswirkung ist nicht ausreichend. Zum Ausgleich dieses sich ändernden Generatormoments oder auch zu dessen Ergänzung kann ein rekuperatives Bremssystem mit einem hydraulischen Bremssystem zu einer Gesamt- Bremsanlage kombiniert werden. Ist vom Fahrer, beispielsweise durch eine Bremspedalbetätigung ein gewolltes Gesamtbremsmoment vorgegeben, so kann durch das hydraulische Bremssystem die Differenz zwischen Gesamtbremsmoment und Generatormoment aufgebracht werden, so zum Beispiel durch eine Druckerhöhung im hydraulischen Bremssystem wenn das

Generatormoment im Vergleich zu dem vom Fahrer gewollten Gesamtbremsmoment zu klein ist. Eine Druckänderung, beispielsweise durch Änderung der Wirkung des

Bremskraftverstärkers im hydraulischen Bremssystem führt in herkömmlichen

Bremssystemen meist zu einer Änderung des Betätigungswegs des Bremspedals, was für den Fahrer irritierend ist.

Häufig wird deshalb das Bremspedal an einen Pedalwegsimulator zur Generierung eines Pedalgefühls für den Fahrer angeschlossen und das Bremspedal ist vollständig vom

Bremssystem entkoppelt, der Druckaufbau im hydraulischen Bremssystem entsteht rein durch Fremdkraft, z.B. aus einem Speicher. Dies birgt jedoch das Risiko, bei Ausfall der Fremdkraft keine mechanische Kopplung zwischen Bremspedal und Radbremse mehr zu haben und somit keine Möglichkeit einer Notbetätigung durch den Fahrer alleine.

In der WO 2004/101308 wird ein Verfahren beschrieben, wie Druckverhältnisse in einem hydraulischen Bremssystem geändert werden können um das hydraulische Bremssystem mit einem regenerativen Bremssystem zusammen zu betreiben und dabei einen hohen Bremskomfort zu erreichen. Dazu wird in dieser Schrift Volumen an Bremsmittel in einen Niederdruckspeicher abgelassen. Aus diesem Niederdruckspeicher kann es durch Betätigen einer Pumpe wieder dem hydraulischen Bremskreis zugeführt werden.

Offenbarung der Erfindung

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 ist es möglich, ein Generatormoment aus einem rekuperativen Teil einer Gesamt -Bremsanlage mit einem Bremsmoment einer hydraulischen Bremsanlage zu kombinieren, unter Vermeidung von für den Fahrer irritierenden Änderungen der Position des Bremspedals bei gegebener

Fahrereingangskraft. Zusätzlich bleibt im Notfall eine Rückfallebene durch die immer noch vorhandene Kopplung des Bremspedals an das hydraulische Bremssystem erhalten.

Zu diesem Zweck ist eine Hydraulikspeichereinrichtung an ein hydraulisches Bremssystem angeschlossen, welches gemeinsam mit einem weiteren, nicht hydraulischen Bremssystem eine Gesamt- Bremsanlage bildet. Die Hydraulikspeichereinrichtung steht in Verbindung mit dem Hauptzylinder und wenigstens einer im hydraulischen Bremssystem angeschlossenen Radbremse.

Kern der Erfindung ist, dass die Hydraulikspeichereinrichtung abhängig von dem

Betriebszustand des weiteren Bremssystems Volumen aus dem hydraulischen Bremssystem aufnimmt, hält oder selbsttätig in das hydraulische Bremssystem abgibt. Durch Aufnahme und/oder Abgabe von Volumen aus dem oder in das hydraulische Bremssystem kann einer Eingangs erwähnten Änderung der Pedalposition des Bremspedals entgegengewirkt werden. Durch das selbsttätige Abgeben wird eine - insbesondere eine zusätzliche - Volumenfördereinrichtung, wie zum Beispiel eine Rückförderpumpe überflüssig, um den Speicher zu entleeren, was zu einer kostengünstigen Ausführungsform führt.

In einer vorteilhaften Ausführung wird der erwähnte Betriebszustand des weiteren

Bremssystems durch eine Änderung des Beitrags des weiteren Bremssystems zur

Gesamtbremswirkung repräsentiert. Insbesondere wird die Hydraulikspeichereinrichtung derart betrieben, dass

- eine Aufnahme von Volumen dann geschieht, wenn der Beitrag des weiteren

Bremssystems erhöht wird, und/oder

- eine Abgabe von Volumen dann geschieht, wenn der Beitrag des weiteren

Bremssystems reduziert wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Hydraulikspeichereinrichtung wenigstens einen Kolben, wenigstens einen Zylinder sowie wenigstens ein elastisches Element auf. Ebenso denkbar ist eine Hydraulikspeichereinrichtung in Form eines Membranspeichers und/oder eines Metallfaltenspeichers, sowie jede weitere Volumenaufnahmeeinheit mit Speicherfunktion.

Des Weiteren sind Mittel zum Unterbrechen einer hydraulischen Verbindung vorgesehen, mit Hilfe derer die Hydraulikspeichereinrichtung von den Radbremsen im hydraulischen Bremssystem entkoppelt werden kann. Diese Unterbrechungsmittel werden derart gesteuert, dass durch die Hydraulikspeichereinrichtung entweder

Volumen aufgenommen werden kann oder wird

Volumen gehalten werden kann oder wird

Volumen abgegeben werden kann oder wird. Insbesondere kann die Bremsanlage ein Betätigungselement für die Bremsanlage aufweisen, welches eine Kolben-Zylinder- Einheit aufweist, die ebenfalls mit der

Hydraulikspeichereinrichtung verbunden ist. Auch diese hydraulische Verbindung kann durch weitere Unterbrechungsmittel unterbrochen werden. Durch diese weiteren

Unterbrechungsmittel kann die Hydraulikspeichereinrichtung in Richtung der in das

Betätigungselement integrierten Kolben-Zylinder- Einheit entleert werden.

Des weiteren sind die jeweiligen Querschnittsflächen des mindestens einen Zylinders der Hydraulikspeicherung, des Zylinders der Kolben-Zylinder- Einheit, sowie des Hauptzylinders sorgfältig zu wählen, so dass ein Volumentransport im hydraulischen Bremssystem in Bezug auf den Hydraulikspeicher aufgrund der resultierenden Druckverhältnisse auch möglich ist. Hierzu sind auch die Vorspannung und die Auslegung des wenigstens einen elastischen Elements in Betracht zu ziehen, genauso wie das gegebenenfalls bereits vorliegende Druckniveau in der Hydraulikspeichereinrichtung.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass eine Hydraulikspeichereinrichtung in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des weiteren Bremssystems derart betrieben wird, dass sie Volumen an Bremsflüssigkeit aus dem hydraulischen Bremssystem aufnimmt, hält und wieder in diese abgibt, insbesondere in Abhängigkeit der Bremsmomentänderung des weiteren Bremssystems.

Des weiteren kann der Betriebszustand des weiteren Bremssystems durch eine Änderung des Beitrags zur Gesamtbremswirkung durch das weitere Bremssystem repräsentiert werden. Nimmt der Beitrag des weiteren Bremssystems zur Gesamtbremswirkung zu, so nimmt die Hydraulikspeichereinrichtung Volumen auf, nimmt der Beitrag dagegen ab, so gibt die Hydraulikspeichereinrichtung Volumen ab.

In weiterer Ausgestaltung weist das hydraulische Bremssystem einen Bremskraftverstärker auf, welcher die vom Fahrer aufgebrachte Bremskraft verstärkt. Dieser wird angesteuert, um - in Kombination mit dem weiteren Bremssystem - eine Gesamtbremswirkung zu erzeugen. Nimmt der Beitrag des weiteren Bremssystems zu, so wird der Bremskraftverstärker in seiner Wirkung reduziert, nimmt der Beitrag des weiteren Bremssystems ab, so wird der Bremskraftverstärker in seiner Wirkung erhöht. Einer durch diese Betätigung des

Bremskraftverstärkers entstandenen Pedalverschiebung des Bremspedals wird durch erfindungsgemäße Betätigung der Hydraulikspeichereinrichtung entgegengewirkt, insbesondere durch Volumenaufnahme und/oder Volumenabgabe aus dem und/oder in das hydraulische Bremssystem entgegenwirkt. Die Pedalverschiebung wird ganz und/oder zumindest teilweise kompensiert.

Des weiteren sind steuerbare Unterbrechungsmittel vorgesehen, welche die wenigstens eine hydraulische Verbindung zwischen der Hydraulikspeichereinrichtung und dem hydraulischen Bremssystem unterbrechen und durch deren Ansteuerung die Volumenabgabe und oder die Volumenaufnahme an Bremsflüssigkeit aus dem und/oder in das hydraulische Bremssystem sowie das Speichern des Volumens an Bremsflüssigkeit gesteuert wird.

Vorteilhafterweise sind weitere Unterbrechungsmittel vorgesehen, welche die an das hydraulische Bremssystem angeschlossenen Radbremsen von der

Hydraulikspeichereinrichtung und dem Hauptzylinder hydraulisch entkoppeln.

Durch den im hydraulischen Bremssystem vorhandenen steuerbaren Bremskraftverstärker kann bei vom hydraulischen Bremssystem entkoppelten Radbremsen die

Hydraulikspeichereinrichtung durch Betätigen des steuerbaren Bremskraftverstärkers geladen werden.

Insbesondere ist vorgesehen, dass zur Erhöhung des Druckniveaus, mit dem Volumen aus dem Speicher abgelassen werden kann, dieser vorgeladen wird, so dass ein

Wiedereinbringen von Volumen aus dem Speicher in das hydraulische Bremssystem oder in der Kolben-Zylinder-Einheit auf einem höheren Druckniveau möglich ist. Dies kann ebenso durch bauliche Auslegung der Hydraulikspeichereinrichtung ermöglicht werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Speicher vorgeladen, in Fahrsituationen, in denen der Fahrer nicht bremst.

Beschreibung der Zeichnungen

Figur Ia zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung, integriert in ein hydraulisches

Bremssystem, sowie ein weiteres Ausführungsbeispiel als Einsatz in Figur Ib (grau unterlegt). Figur 2 zeigt drei Verfahrensschritte gemäß denen die Wegkompensation am Pedal bei

Zuschalten eines Generatormoments durchgeführt wird.

Figur 3 zeigt drei Verfahrensschritte gemäß denen die Wegkompensation am Pedal bei

Abschalten eines Generatormoments durchgeführt wird.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die

Speichereinheit zwei Kammern aufweist, jedoch der Speicher im Gegensatz zu Figur 1 in das hydraulische Bremssystem entleert wird anstatt in die Eingangskammer.

Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, ähnlich der in Figur 4, allerdings mit lediglich einer Kammer.

Ausführungsformen der Erfindung

In einer bevorzugten Ausführungsform wird von einer Gesamt- Bremsanlage ausgegangen, welches aus einem konventionellen, hydraulischen Teil (beinhaltend z.B. ESP, ABS- Komponenten) und einem zusätzlichen Teil besteht. Zu Beispielszwecken wird angenommen dass der zusätzliche Beitrag zur Bremswirkung von einem rekuperativen Bremssystem herrührt und durch ein Generatormoment hervorgebracht wird. Der herkömmliche Teil des Bremssystems besteht aus einer Eingangsvorrichtung 101 über die eine Fahrerkraft 102 in das Bremssystem eingebracht werden kann. Diese Fahrerkraft kann mit einer

Unterstützungskraft, z.B. ausgehend von einem steuerbaren Bremskraftverstärker, an einem Koppelelement 104 kombiniert werden, beispielsweise an einer Reaktionsscheibe. Dieser steuerbare Bremskraftverstärker kann sowohl ein elektromechanischer als auch ein steuerbarer Vakuumbremskraftverstärker mit beispielsweise elektrisch geschalteten Ventilen sein, allerdings sind auch weitere Ausführungsformen denkbar. Das Koppelelement 104 steht in mechanischer Verbindung 105 mit der Eingangsstange eines Hauptzylinders 106 des Bremssystems, in Figur 1 gezeichnet als ein Tandem-Hauptzylinder 106 jedoch nicht beschränkt auf diese Ausführungsform eines Hauptzylinders. Der Hauptzylinder 106 besitzt zwei Auslässe 107 a,b für Bremsflüssigkeit, die jeweils zu mindestens einem Bremskreis des Bremssystems führen und somit an den Bremskreis angeschlossene Radbremsen (nicht eingezeichnet) hydraulisch mit dem Hauptzylinder 106 verbinden. Diese hydraulische Verbindung zwischen Hauptzylinder 106 und Radbremse kann durch ein steuerbares Ventil 124 unterbrochen werden. In konventionellen Rückfördersystemen kann das Ventil 124 beispielsweise in Form Eingangsventilen eines Hydraulikaggregats, beispielsweise der Umschaltventile vorliegen. Bis zu diesem Punkt liegt kein merklicher Unterschied zu einem konventionellen Bremssystem vor. Eine Eingangskraft, gekoppelt mit einer eventuellen Unterstützungskraft überträgt einen Bremswunsch des Fahrers durch eine Druckänderung in einem Hauptzylinder in ein hydraulisches Bremssystem.

Soll nun ein zusätzliches Bremsmoment verblendet werden, benötigt man eine Vorrichtung mit der der Bremsdruck in mindestens einem Bremskreis angepasst wird. Dies kann durch Anpassen der vom steuerbaren Bremskraftverstärker ausgehenden Unterstützungskraft gewährleistet werden. Dadurch ändert sich allerdings der Druck im hydraulischen

Bremssystem und somit die Volumenaufnahme, was dazu führt, dass sich die

Betätigungseinheit verschiebt.

Um dies zu verhindern muss der Änderung des Bremspedalwegs entgegengewirkt werden.

Dazu ist mindestens einer der Ausgänge 107 a,b hydraulisch mit einem weiteren Bauteil 108 verbunden, welches zusätzlich in hydraulischer Verbindung mit einer Eingangskammer 109 beinhaltend einen Kolben 110 steht.

Eingangskammer 109 und Kolben 110 sind baulich in die Eingangsvorrichtung 101 integriert. Die Speichereinheit 108 besteht aus zwei Schaltventilen 111,113 und einer Kolben-Zylinder- Einheit bestehend aus zwei Kolben 114, 115 und zwei Kammern 121,122 mit

unterschiedlicher Querschnittsfläche, wobei die Kolben durch eine vorgespannte Feder 116 gekoppelt sind. Zusätzlich ist der Kolben 115 über eine Druckfeder 123 mit dem Gehäuse der rechten Kammer 122 des Hydraulikspeichers verbunden. Die Kammer mit der größeren Querschnittsfläche kann durch Ventil 111 vom Bremskreis getrennt werden, die Kammer mit dem kleineren Querschnitt durch Ventil 113 von der Eingangskammer 109. Ein

konventionelles Betreiben des hydraulischen Bremssystems ist möglich, indem die Ventile 111 und 113 geschlossen gehalten werden oder Ventil 111 geschlossen gehalten wird und der der Kolben 109 sich am Anschlag befindet, wobei Ventil 113 dann offen sein kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll anhand zweier typischer Betriebs-Situationen der Gesamt- Bremsanlage erläutert werden. Dazu wird nun von einer Ausführung gemäß der oben geschilderten ersten Ausführungsform ausgegangen. - Situation 1: Fahrer brennst, ein Generatormoment wird zugeschaltet oder nimmt zu

(Figur 2)

- Situation 2: Fahrer und Generatormoment bremsen, Generatormoment wird

abgeschaltet oder nimmt ab (Figur 3)

Die Terminologie entspricht der in den obigen Figuren.

Klar ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur bei Zuschalten und Abschalten eines Generatormoments zum tragen kommen sondern auch bei einer Änderung des Betrags des Generatormoments.

In Figur 2a, ist schematisch dargestellt, wie in einem ersten Schritt ein Fahrer aufgrund eines

Bremswunsches eine Fahrerkraft in das Bremssystem einbringt, indem die

Eingangsvorrichtung 101 durch den Fahrer verschoben wird. Der Fahrer bremst rein konventionell. Zusätzlich liegt an dem Koppelelement eine Unterstützungskraft des steuerbaren Bremskraftverstärkers an. Wie oben beschrieben sind in dieser Bremssituation die Ventile 111 und 113 geschlossen oder Ventil 111 ist geschlossen und der Kolben 109 befindet sich am Anschlag, wobei dann Ventil 113 offen sein kann.

Nun wird ein Generatormoment zugeschaltet, welches das Fahrzeug zusätzlich verlangsamt.

Der Fahrer bremst nun konventionell und rekuperativ zugleich.

Um eine konstante Verzögerung zu gewährleisten wird die Unterstützungskraft durch den regelbaren Bremskraftverstärker reduziert, wie in Figur 2b dargestellt. Dadurch wird der

Druck im Bremssystem verringert und es fließt Bremsmedium zurück in den Hauptzylinder.

Die Kolben des Hauptzylinders, und aufgrund der mechanischen Verbindung zum

Kopplungselement auch die Eingangvorrichtung 101 , werden dadurch entgegengesetzt der ursprünglichen Betätigungsrichtung versetzt.

Um diesen Versatz auszugleichen, wird das Ventil 111 geöffnet und Bremsflüssigkeit aus dem Bremskreis in den Speicher abgeleitet. Dazu wird das Ventil 113 geschlossen gehalten.

Dies führt dazu, dass die Eingangsvorrichtung 101 wieder in Richtung der ursprünglichen Betätigungsrichtung verschoben wird. Die Wegdifferenz der Eingangsvorrichtung aufgrund von Zuschalten eines Generatormoments wird somit durch Ablassen von Bremsmedium in die Speichervorrichtung ganz, oder zumindest teilweise, kompensiert . In Figur 3, wird davon ausgegangen, dass der Fahrer bereits mit einer Kombination aus konventionellem und rekuperativem Bremssystem bremst. Die Situation in Figur 3a entspricht der in Figur 2c. Die Eingangsvorrichtung 101 befindet sich bei einem festen Betätigungsweg. Wird das Generatormoment abgeschaltet, so muss der steuerbare

Bremskraftverstärker eine größere Unterstützungskraft aufbringen um eine konstante, vom Fahrer - auf Grund seiner Pedalstellung - erwartete, Bremsverzögerung zu gewährleisten. Eine größere Unterstützungskraft bewirkt einen höheren Druck im Hauptzylinder, ein entsprechendes Volumen an Bremsmedium wird in die Bremskreise verschoben, die Kolben werden in Richtung der Unterstützungskraft verschoben, somit auch die Eingangsvorrichtung 101. Um auch hier wieder diese Verschiebung zu kompensieren, wird Volumen aus der rechten Kammer des Speichers durch Öffnen des Ventils 113 in die Eingangskammer 109 in der Eingangsvorrichtung 101 abgelassen, der Kolben 110 wird dadurch in Richtung des Fahrers verschoben und somit die Wegdifferenz der Eingangsvorrichtung aufgrund eines Reduzierens des Generatormoments ganz, oder zumindest teilweise kompensiert.

Nach Beenden eines Bremsvorgangs können die Ventile 111 und 113 geöffnet werden und der Speicher kann sich - gegebenenfalls mit Unterstützung durch die Wirkung der Federn 116 und 123 - wieder in den Ausgangszustand begeben. Dazu nimmt die rechte Kammer 122 Bremsflüssigkeit aus dem Eingangselement auf, die linke Kammer 121 gibt

Bremsflüssigkeit an den Bremskreis oder den Vorratsbehälter des Hauptzylinders ab. Eine alternative, hier nicht gezeigte Möglichkeit das System wieder mit Bremsflüssigkeit zu versorgen ist mittels einer direkten unterbrechbaren hydraulischen Verbindung von jeder der beiden Kammern zu mindestens einem Vorratsbehälter mit Bremsflüssigkeit, insbesondere dem Vorratsbehälter des Hauptzylinders.

Durch die beschriebene Ausführungsform der Speichereinheit bestehend aus zwei

Kammern, wird das Druckniveau angehoben. Beträgt beispielsweise der Querschnitt des rechten Kolbens nur ein Drittel des Querschnitts des linken Kolbens und ist die Vorspannung der Feder 116 so ausgelegt, dass in der linken Kammer ein Druck von 5 bar herrscht, so kann aus der rechten Kammer Bremsflüssigkeit mit einem Druck von mindestens 15 bar entnommen werden, jedoch nur ein Drittel des vorher in die linke Kammer abgelassenen Volumens. Die Vorspannung der Feder kann beispielsweise durch eine Fesselung der beiden Kolben oder durch Ablassen von Bremsflüssigkeit in den Speicher hervorgerufen und daraus resultierendes Spannen der Feder erzeugt worden sein.

Des Weiteren wird die Tatsache genutzt, dass die Kraft auf den Eingangskolben 110

geringer ist, als die Kraft im Hauptzylinder.

Zusätzlich zur eben geschilderten Vorgehensweise zum Betreiben des Hydraulikspeichers kann dieser vorgeladen werden. Dies geschieht im erfindungsgemäßen Verfahren durch Betreiben des Bremskraftverstärkers, so dass dieser eine Kraft auf den Hauptzylinderkolben 105 ausübt und somit Volumen in Richtung des mindestens einen angeschlossenen

Bremskreises und des Hydraulikspeichers verschoben wird. Um das Volumen an

Bremsflüssigkeit dem Hydraulikspeicher, genauer gesagt dessen linker Kammer zuzuführen wird das Ventil 111 geöffnet und das Ventil 113 geschlossen.

Des Weiteren werden die hydraulischen Verbindungen zu den Radbremsen mit Hilfe des Ventils 124 unterbrochen um eine Bremswirkung während eines Vorladens des

Hydraulikspeichers zu verhindern. In konventionellen Rückfördersystemen geschieht dies durch Schließen von Eingangsventilen des Hydraulikaggregats, beispielsweise der

Umschaltventile. Durch ein solches Vorladen kann mehr Bremsflüssigkeit aus der rechten Kammer auf einem höheren Druckniveau auf Grund der kleineren Querschnittsfläche genutzt werden, wodurch sich der Einsatzbereich erweitert. Durch das Vorladen mit dem

Bremskraftverstärker wird ebenfalls eine Vorspannung der Feder 116 erzeugt.

Eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als Einsatz in Figur 1 dargestellt 117. In der Kombination aus zwei Ventilen und der zweiteiligen Kolben- Zylinder- Einheit 108 aus der ersten Ausführungsform (Figur 1) wird die Kolben-Zylinder Einheit mit zwei Kammern 114,115,121,122 durch eine Kolben-Zylinder-Einheit als Speicher ersetzt, die nur eine Kammer 120 aufweist. Die Kolben-Zylinder- Einheit beinhaltet eine Druckfeder 118 sowie einen Kolben 119. AIIIe anderen Komponenten bleiben identisch 111,113.

Das angewandte Verfahren ist dasselbe wie in der soeben geschilderten Ausführungsform mit zwei gekoppelten Speicherkammern.

Als Beispiel sei angenommen, der Verstärkungsfaktor des Bremskraftverstärkers betrage 5, die Querschnittsfläche der Kammer 120 sei identisch mit der des Hauptzylinders und die Querschnittsfläche der Eingangskammer 109 betrage 0.75 der Querschnittsfläche des Hauptzylinders. Die Vorspannung der Feder 118 in der Speicherkammer 120 sei derart ausgelegt, das der Druck in der Kammer 5 bar betrage, die Steifigkeit der Feder sei vernachlässigbar. Der Druck im Bremssystem betrage 20 bar bevor das Generatormoment eingeblendet wird. Mit einem Hauptzylinderdurchmesser von 25.4 mm ergibt sich die Kraft auf den Hauptzylinder zu 1013 N und der vom Fahrer aufgebrachte Anteil an der Kraft auf den Hauptzylinder zu 1013/(5+1) = 168 N. Wenn das Fluid in die Eingangskammer abgelassen wird kann mit 5 bar und einer Querschnittsfläche der Eingangskammer von 0.75 der Querschnittsfläche des Hauptzylinders eine Fahrereingangskraft von 190 N überwunden werden. Da die Querschnittsfläche des Eingangskolbens 110 geringer ist, als die

Querschnittsfläche des Hauptzylinders ist gewährleistet, dass der durch Ablassen von Bremsflüssigkeit aus dem Hydraulikspeicher in die Eingangskammer erzeugte Weg größer ist, als der durch Ablassen von Bremsflüssigkeit aus dem Bremskreis kompensierte Weg. Auf eine detaillierte Beschreibung wird auf Grund der Ähnlichkeit des Verfahrens zu dem bereits oben anhand von Figuren 2 und 3 geschilderten Verfahren verzichtet.

Analog zur Schilderung bei dem Hydraulikspeicher mit zwei Zylindern kann in der

Ausführung mit lediglich einem Zylinder der Hydraulikspeicher durch Betätigen des

Bremskraftverstärkers und Öffnen des Ventils 111, Unterbrechen der hydraulischen

Verbindung zu den Radbremsen durch Schließen des Ventils 124, sowie Schließen des Ventils 113 vorgeladen werden.

Eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 403 ist in Figur 4 dargestellt. Die Bezeichnung der Elemente in dieser Figur ist identisch der in Figur 1. In dieser Ausführungsform wird im Vergleich zu Figur 1 der Hydraulikspeicher nicht in eine Eingangskammer 109 entleert sondern das Volumen unter höherem Druck, als es ursprünglich in den Speicher aufgenommen wurde wieder dem Bremssystem zugeführt. Aus diesem Grund ist eine hydraulische Verknüpfung zwischen der Speichereinheit und einem Kolben im Eingangselement nicht vorgesehen. Auch mit dieser Ausführungsform kann eine Änderung der Position des Betätigungselements beim Zuschalten bzw. Erhöhen eines Generatorbremsmoments und dadurch bei verringerter Unterstützungskraft des

Bremskraftverstärkers zumindest teilweise kompensiert werden, indem durch Öffnen des Ventils 401 Bremsflüssigkeit in die linke Niederdruckkammer des Zweikammerspeichers abgelassen wird, analog dem oben beschriebenen Verfahren . Wird das Generatormoment ausgeschaltet bzw. reduziert, so muss für eine konstante Bremsverzögerung die Unterstützungskraft wieder erhöht werden. Um dabei eine

Pedalverschiebung zumindest teilweise zu kompensieren wird Flüssigkeit aus dem

Druckspeicher dem Bremskreis durch Öffnen des Ventils 402 zugeführt und sorgt so für den für die Kompensation notwendigen Volumenausgleich.

Auf eine detaillierte Beschreibung wird auf Grund der Ähnlichkeit des Verfahrens zu dem bereits oben anhand von Figuren 2 und 3 geschilderten Verfahren verzichtet.

Nach einem Bremsvorgang wird der Speicher in seinen Ausgangszustand versetzt, indem die Ventile 401 und 402 geöffnet werden und - gegebenenfalls mit Unterstützung durch die Wirkung der Federn 116 und 123 - der Füllstand der Kammern vor der Bremsung wiederhergestellt wird. Im Gegensatz zu Figur 1 nimmt die rechte Kammer 122 diesmal Flüssigkeit aus dem Bremskreis und/oder dem Hauptzylinder auf. Auch hier ist eine alternative, hier nicht gezeigte Möglichkeit das System wieder mit Bremsflüssigkeit zu versorgen, über eine direkte unterbrechbare hydraulische Verbindung von jeder der beiden Kammern zu mindestens einem Vorratsbehälter mit Bremsflüssigkeit, insbesondere dem Vorratsbehälter des Hauptzylinders.

Um eine vollständige Kompensation der Verschiebung des Betätigungselementes zu gewährleisten wird - analog zur Schilderung bei dem Hydraulikspeicher aus der Figur 1 - der Hydraulikspeicher in Figur 4 durch Betätigen des Bremskraftverstärkers bei geschlossenem Ventil 402 und geöffnetem Ventil 401 bei durch das Ventil 124 unterbrochener

hydraulischer Verbindung zu den angeschlossenen Radbremsen vorgeladen.

Eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 502 ist in Figur 5 dargestellt. In dieser Situation kommt wieder die Speichervariante mit nur einer Kammer zum Einsatz. Auch hier fehlt wie in Figur 4 die hydraulische Verbindung zum

Eingangselement. Die restlichen Komponenten entsprechen denen aus Figur 1 und sind deswegen nicht aufs neue bezeichnet.

Vom Prinzip her kann beim Zuschalten eines Generatormoments Volumen aus dem

Bremskreis in den Speicher bei geöffnetem Ventil 501 aufgenommen werden, beim

Abschalten des Generatormoments kann aus dem Speicher das Volumen in den Bremskreis abgelassen werden. Auf diese Weise wird einer Verschiebung der Position des

Eingangsvorrichtung 101 auf Grund einer Änderung der Unterstützungskraft durch den Bremskraftverstärker entgegengewirkt. Auf eine detaillierte Beschreibung wird auf Grund der Ähnlichkeit des Verfahrens zu dem bereits oben anhand von Figuren 2 und 3 geschilderten Verfahren verzichtet. Analog zur Schilderung bei dem Hydraulikspeicher in Figur 1 kann in dieser Ausführung der Hydraulikspeicher durch Betätigen des Bremskraftverstärkers und Öffnen des Ventils 111 und Unterbrechen der hydraulischen Verbindung mittels des Ventils 124 zu den Radbremsen vorgeladen werden, so dass Volumen unter höherem Druck in den Bremskreis abgelassen werden kann.

Die Dimensionierung der Querschnittsfläche(n) des Hauptzylinders 106, der Kolben-Zylinder- Einheit 109 und 110 und der Kammer(n) des Hydraulikspeichers 108, 117, 403 und 502, sowie die Vorspannung und Auslegung der Federn 116, 118, und 123 sind so zu wählen, dass je nach vorliegenden Druckniveaus, z.B. in Bremskreis, Hauptzylinder,

Eingangskammer ein Fluss von Bremsmedium aus denselben durch Öffnen von Ventilen zur Wegkompensation aus dem Speicher beziehungsweise in den Speicher innerhalb konstruktionsbedingter Grenzen möglich ist. Insbesondere kann durch eine solche

Dimensionierung auch der Betrag des kompensierbaren Weges eingestellt werden. Hierbei ist der Füllstand des Speichers in Betracht zu ziehen, genauer gesagt, kann er nur solange Bremsflüssigkeit aufnehmen, bis er seinen maximalen Füllstand erreicht hat,

beziehungsweise abgeben bis er vollständig entleert ist.

In allen gezeigten Ausführungen wird die Menge an Bremsflüssigkeit, die dem Bremssystem entnommen wird bzw. dem Bremssystem oder der Eingangskammer zugeführt wird durch Ansteuern der Ventile geregelt. Natürlich unter der Vorraussetzung, dass wie oben beschrieben die Druckniveaus der beteiligten hydraulischen Komponenten einen

Volumentransport erlauben. Zur Steuerung des Volumenaustausches sind die Ventile

111,113,401,402 und 501 an eine Steuereinheit angeschlossen (nicht eingezeichnet). Diese Steuereinheit kann beispielsweise in Form der Steuereinheit des Hydraulikaggregats oder des Bremskraftverstärkers bereits im Bremssystem vorgesehen sein.

Für alle oben genannten Ausführungsformen ist die Beschreibung des Hydraulikspeichers als Kombination aus Kolben-Zylinder- Einheit mit Feder und Ventilen in keiner Weise als einschränkend zu verstehen. Unter anderem sind auch ein Membranspeichers und/oder ein Metallfaltenspeicher und/oder eine weitere Volumenaufnahmeeinheit mit Speicherfunktion denkbar. Die Beschreibung des Hydraulikspeichers beschränkt sich hier auf einen Speicher der lediglich an einem Bremskreis angeschlossen ist, jedoch ist das Verfahren und die

Vorrichtung nicht auf eine Anzahl an angeschlossenen Bremskreisen beschränkt.

Außerdem kann die Stellung der in einem weiteren Bremskreis angeschlossenen Ventile eine Rolle spielen, beispielsweise Eingangsventile eines weiteren an den Hauptzylinder angeschlossenen Bremskreises beim Laden des Hydraulikspeichers um eine Bremswirkung durch das Aufladen zu vermeiden.

Anstatt den Speicher über den steuerbaren Bremskraftverstärker vorzuladen, kann auch eine andersgeartete Volumenbeförderungseinheit die - gegebenenfalls zusätzlich - an den Bremskreis und/oder den Hauptzylinder und/oder direkt an den Speicher hydraulisch angeschlossen ist dies bewerkstelligen, so z.B. eine Rückförderpumpe eines ESP- Hydraulikaggregats. Je nach Ausführung und Positionierung der

Volumenbeförderungseinheit im Bremssystem muss gegebenenfalls die Ventilstellung der Ventile berücksichtigt werden, welche sich in der Hydraulikverbindung zwischen

Volumenbeförderungseinheit und dem Hydraulikspeicher befinden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung beschreibt, welche als Teil einer Gesamt- Bremsanlage, bestehend aus einem konventionellen Teil sowie einem weiteren, beispielsweise rekuperativen Teil,

Volumenverschiebungen in einem Bremskreis bzw. in einer Kolben-Zylinder Einheit an einem Bremspedal hervorrufen können.

Dies wird genutzt um eine Änderung der Druckverhältnisse durch den steuerbaren

Bremskraftverstärker im hydraulischen Teil der Bremsanlage auf Grund zusätzlicher Bremswirkung des weiteren Teils der Bremsanlage zu kompensieren und so eine

Verblendung von Bremswirkungen unterschiedlicher Bremssysteme zu einer

Gesamtbremswirkung zu bewerkstelligen, ohne dass dies der Fahrer am Bremspedal auf Grund einer Positionsänderung des Pedals realisiert. Das Verfahren kann beispielsweise bei Fahrzeugen Verwendung finden, bei denen eine Bremsverzögerung durch Betreiben einer elektrischen Maschine als Generator zur Stromerzeugung hervorgerufen wird und die zusätzlich ein konventionelles, hydraulisches Bremssystem als weiteres Bremssystem oder Backup- Bremssystem aufweisen.

Claims

Ansprüche

1. Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) zur Verwendung in einem

hydraulischen Bremssystem einer Gesamt- Bremsanlage, die neben dem hydraulischen Bremssystem mindestens ein weiteres Bremssystem umfasst, das nicht hydraulischer Natur ist, wobei das hydraulische Bremssystem einen Hauptzylinder (106) sowie mindestens eine Radbremse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) mit dem Ausgang des Hauptzylinders (106) sowie mit wenigstens einer Radbremse in hydraulischer Verbindung steht und abhängig von dem Betriebszustand des weiteren Bremssystems Volumen aus dem hydraulischen Bremssystem entweder aufnimmt hält oder selbsttätig in dasselbe abgibt.

2. Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass der Betriebszustand des weiteren Bremssystems durch eine Änderung des Beitrags zur Gesamtbremswirkung durch das weitere Bremssystem repräsentiert wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass

- eine Aufnahme von Volumen dann geschieht, wenn der Beitrag des weiteren

Bremssystems erhöht wird, und/oder

- eine Abgabe von Volumen dann geschieht, wenn der Beitrag des weiteren

Bremssystems reduziert wird.

3. Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Hydraulikspeichereinrichtung

- mindestens einen Kolben (114,115,119), mindestens einen Zylinder (121,122,120), sowie mindestens ein elastisches Element, insbesondere mindestens eine Feder (116,123,118), aufweist oder

- in Form eines Membranspeichers und/oder eines Metallfaltenspeichers und/oder einer weiteren Volumenaufnahmeeinheit mit Speicherfunktion vorgesehen ist.

4. Hydraulikspeichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Bremssystem Unterbrechungsmittel (111,124, 401, 402, 501) zum

Unterbrechen einer hydraulischen Verbindung zwischen Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502), Hauptzylinder (106) und der wenigstens einen Radbremse derart aufweist, dass die wenigstens eine Radbremse von der Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) und dem Hauptzylinder (106) hydraulisch entkoppelt werden kann, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das hydraulische Bremssystem ein

Betätigungselement (101) für die Bremsanlage aufweist und das Betätigungselement eine Kolben-Zylinder- Einheit (109,110) aufweist, welche in hydraulischer Verbindung zu der Hydraulikspeichereinrichtung (108,117) steht und steuerbare Unterbrechungsmittel (113) zum Unterbrechen der hydraulischen Verbindung zwischen der Hydraulikspeichereinrichtung (108,117) und der Kolben-Zylinder-Einheit (109,110) vorgesehen sind,

und dass das Aufnehmen an Volumen aus dem hydraulischen Bremssystem, das Speichern von Volumen sowie das Abgeben von Volumen in das hydraulische Bremssystem durch Steuern der Unterbrechungsmittel (111, 113 ,124, 401, 402, 501) geschieht.

5. Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) nach Anspruch 1, 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass

die jeweiligen Querschnittsflächen des mindestens einen Zylinders (121,122,120) der Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) sowie des Zylinders (109) in dem Betätigungselement (101) sowie des Hauptzylinders (106) und/oder

- die Vorspannung und Auslegung des wenigstens einen elastischen Elements

(116,123,118) und/oder

- der Ladezustand der Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) in Bezug auf den im hydraulischen Bremssystem eingestellten Druck

so dimensioniert sind, dass ein Aufnehmen und/oder insbesondere selbsttätiges Abgeben und/oder Speichern von Volumen an Bremsflüssigkeit innerhalb konstruktionsbedingter Grenzen möglich ist.

6. Verfahren zum Betrieben einer Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) in einem hydraulischen Bremssystem einer Gesamt- Bremsanlage, die neben dem hydraulischen Bremssystem mindestens ein weiteres Bremssystem umfasst, das nicht hydraulischer Natur ist, wobei das hydraulische Bremssystem einen Hauptzylinder (106) sowie mindestens eine Radbremse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem mindestens einen Ausgang (107a, 107b) des Hauptzylinders (106) sowie der mindestens einen Radbremse in hydraulischer Verbindung stehende Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) abhängig von dem Betriebszustand des weiteren Bremssystems Volumen aus dem hydraulischen Bremssystem aufnimmt, hält oder selbsttätig in dasselbe abgibt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand des weiteren Bremssystems durch eine Änderung des Beitrags zur Gesamtbremswirkung durch das weitere Bremssystem repräsentiert wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass

- eine Aufnahme von Volumen dann geschieht, wenn der Beitrag des weiteren

Bremssystems erhöht wird, und/oder

- eine Abgabe von Volumen dann geschieht, wenn der Beitrag des weiteren

Bremssystems reduziert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische

Bremssystem einen die durch den Fahrer aufgebrachte Bremskraft (102) um eine

Unterstützungskraft verstärkend wirkenden Bremskraftverstärker, sowie ein

Betätigungselement (101) für die Bremsanlage aufweist, wobei der Bremskraftverstärker derart betrieben wird, dass

- bei einer durch das weitere Bremssystem bedingten Bremsmomentzunahme der Bremskraftverstärker in seiner Wirkung derart reduziert wird, und/oder

- bei einer durch das weitere Bremssystem bedingten Bremsmomentabnahme der Bremskraftverstärker in seiner Wirkung derart erhöht wird,

dass das durch die Gesamt- Bremsanlage aufgebrachte Gesamtbremsmoment im

Wesentlichen konstant ist und dass die Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) derart betrieben wird, dass durch Volumenaufnahme und/oder Volumenabgabe aus dem und/oder in das hydraulische Bremssystem einer, durch Änderung der durch den

Bremskraftverstärker aufgebrachten Unterstützungskraft hervorgerufenen Änderung der Position des Betätigungselements (101) entgegenwirkt wird, insbesondere dass diese Änderung ganz oder zumindest teilweise kompensiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass steuerbare

Unterbrechungsmittel (111,113, 401,402,501) zum Unterbrechen wenigstens einer hydraulischen Verbindung vorgesehen sind und dass die wenigstens eine hydraulische Verbindung zwischen der Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) und der mindestens einen Radbremse und dem Hauptzylinder (106) sowie die wenigstens eine hydraulische Verbindung zwischen der Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) und der Kolben-Zylinder-Einheit (109,110) durch die steuerbaren Unterbrechungsmittel (111,113, 124, 401,402,501) unterbrochen wird und die Volumenabgabe und oder die

Volumenaufnahme an Bremsflüssigkeit aus dem und/oder in das hydraulische Bremssystem sowie das Speichern des Volumens an Bremsflüssigkeit durch Steuern der

Unterbrechungsmittel (111,113, 401,402,501) gesteuert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische

Bremssystem einen steuerbaren Bremskraftverstärker und Unterbrechungsmittel (124) zum Unterbrechen einer hydraulischen Verbindung zwischen Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) und Hauptzylinder (106) und der wenigstens einen Radbremse zur hydraulischen Entkopplung der Radbremse vom Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) und Hauptzylinder (106) aufweist, und dass die Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) durch Steuern der Unterbrechungsmittel (111,113,401,402,501) und durch

Ansteuern des Bremskraftverstärkers bei geschlossenem Unterbrechungsmittel (124) geladen wird.

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das

Druckniveau in der Hydraulikspeichereinheit (108,117, 403, 502), auf dem Volumen aus der Hydraulikspeichereinheit (108,117, 403, 502) dem hydraulischen Bremssystem zugeführt wird,

- durch die Ausgestaltung der Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) und/oder

- durch Laden der Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) durch den

Bremskraftverstärker und/oder

- durch Laden der Hydraulikspeichereinrichtung durch Ablassen von Volumen aus dem Bremskreis in die Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502)

angehoben wird, insbesondere derart angehoben wird, dass die

Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) das Volumen selbsttätig abgibt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass, die

Hydraulikspeichereinrichtung (108,117, 403, 502) durch den Bremskraftverstärker in

Fahrsituationen geladen wird, in denen der Fahrer nicht bremst.