WO2013072198A2 - Elektronisch regelbares bremsbetätigungssystem - Google Patents

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WO2013072198A2
WO2013072198A2 PCT/EP2012/071593 EP2012071593W WO2013072198A2 WO 2013072198 A2 WO2013072198 A2 WO 2013072198A2 EP 2012071593 W EP2012071593 W EP 2012071593W WO 2013072198 A2 WO2013072198 A2 WO 2013072198A2
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Valentin Unterfrauner
Christian KÖGLSPERGER
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    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/40—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition comprising an additional fluid circuit including fluid pressurising means for modifying the pressure of the braking fluid, e.g. including wheel driven pumps for detecting a speed condition, or pumps which are controlled by means independent of the braking system
    • B60T8/4072—Systems in which a driver input signal is used as a control signal for the additional fluid circuit which is normally used for braking
    • B60T8/4077—Systems in which the booster is used as an auxiliary pressure source

Definitions

  • Important components that determine the size, weight and cost are the number of pistons (K), solenoid valves (M) and sensors (S), electric motor (E) and arrangement of all components.
  • K pistons
  • M solenoid valves
  • S sensors
  • E electric motor
  • the failure safety is determined by the number of functionally relevant components, their switching and selection of design principles that have been proven in the field so far. Also the diagnosis is an essential element of the early error detection of single errors, so that critical double errors do not come about. Functionality contains high dynamics for the systems ABS, ESP and all known assistance functions.
  • DE 195 38 794 discloses a system similar to the electrohydraulic brake (EHB) (see brake manual, Vie- weg-Verlag) with a tandem master cylinder (THZ), an electromotive pump unit, a multiplicity of solenoid valves, sensors, pistons. If the pump unit is intact, this acts as BKV and pressure medium supply in the brake circuits. The pressure reduction takes place in the system shown in a storage chamber, in a known, but not shown, system via a return line in the reservoir.
  • This system is highly complex with many pistons, solenoids, and sensors, but has a short overall length because the THZ and motor are not coaxial. In the o. G. In the newer version, the path simulator is no longer integrated in the THZ, but shifted outwards via a solenoid valve.
  • THZ brake booster (BKV) and pressure modulation.
  • MUX multiplex
  • a great advantage of the coaxial design is the possibility in case of failure of various components, eg. B. WS, switch to so-called follower amplifier, where the foot force participates to the BKV, but with longer pedal paths.
  • the THZ determines the overall length and the opposing piston openings. te way to save length is the twin-arrangement of the HZ-piston, as z. In DE 3928873, DE 3723916 or DE
  • the object of the invention is to improve a brake actuation system of the type mentioned in that the available compensation volume is sufficiently large and pressure and braking effect are not adversely affected.
  • the object of the invention is achieved by the Merkamale of claim 1.
  • a twin arrangement with fail-safe parallel connection of the two brake circuits via suitable solenoid valves and sizing is used. Furthermore, high fault tolerance is achieved, supported by an effective fault diagnosis.
  • the piston actuation can be different hydraulic, piezo or preferably electromotive.
  • the bypass circuit must operate safely, which is checked either before starting the vehicle or during braking. Here it is advantageous to make the bypass circuit in a low pressure range for volume compensation. As is known, the clearance of the brake shoes for the individual wheel brakes are very different. If this area, z. B. greater than 10 bar, is exceeded, so the bypass circuit can be canceled.
  • the closing spring forces of the bypass valves are designed to be high in order to avoid double circuit brake circuit failure and z. B. by dirt non-closing bypass solenoid valves still allow enough residual pressure. For this it is necessary, at pressures, z. B. greater than 50 bar to enable the bypass circuit again.
  • the bypass circuit For ABS / ESP, the bypass circuit must be present, as there are different pressure levels in the brake circuits, which constantly change, especially in MUX mode. In the limit case could arise at non-bypass circuit at P from even negative pressure. Furthermore, the bypass circuit is advantageous in the Leerwegkescnies, since in contrast to the tandem piston distances are not changed. In addition, the bypass circuit is vorteihaft when sucking liquid from the reservoir via an inlet and outlet valve (EA) for Nachellen, among other things, a further increase in pressure. As a result, the boot seal can be designed to be suppressed, so that the pad play control with vacuum according to DE 10 2008051316 can be used without additional expenditure.
  • the pistons are actuated by a pressure plate from the spindle of the electric motor or when it fails from the pedal plunger.
  • a clutch is preferably described with permanent magnet, as described in DE 1020 10044754 of the Applicant, to which reference is made here, necessary to quickly pull back at low pressure at P from low ⁇ the piston.
  • the magnet diameter is no longer determined by the piston diameter, but freely selectable, resulting in higher retraction forces or use of a low-cost magnet, eg. B. plastic bound, can be used.
  • the provision of the piston can be moved out of the piston cylinder to the outside, which reduces the piston costs and improves the ventability.
  • a compensation element between the brake circuits can be used with two Kol ben, which for o. G.
  • Prior art is controlled by solenoid valves. If the brake circuit fails, this compensating element is switched off. If the BKV fails, additional volume can be supplied from the auxiliary piston via a feed valve to the two pistons, which convey the additional volume in both brake circuits, DE 1020 100456217. Without compensation element, this valve acts directly on both brake circuits via the bypass solenoid valves.
  • the bypass valve circuit consists of one bypass solenoid valve per brake circuit with central EA solenoid valve for storage tank before. This is used for the Leerwegkescaria by the appropriate volume is discharged into the reservoir and also for sucking for Nachêt.
  • This EA solenoid valve can be large in cross-section, which is necessary for rapid suction. This valve is open for o. G. Functions or for diagnosis.
  • the bypass solenoid valves are temporarily open. A possible leak is detected by the known assignment of pressure or motor current to the piston stroke.
  • the MUX systems have the pressure volume characteristic in the memory.
  • the system is designed in diagnostics so that reliable fault finding takes place during braking.
  • a diagnosis before starting the vehicle should take place without compressing the wheel cylinders.
  • a separate pedal movement for the diagnosis should not be necessary.
  • the circuits take place, the EA valve opens. Again, errors, eg in the valve circuit and a leak are detected by the diagnosis. If a double fault occurs due to circuit failure and leaky bypass solenoid valve, the strong closing springs prevent overflow into the intact brake circuit up to 80 bar.
  • the legislation does not require the security for double errors, since the occurrence probability of single errors is very low.
  • bypass solenoid valves and a solenoid valve can be used, in addition, preferably each with an EA valve for sucking from the reservoir.
  • the twin arrangement can also be used for the conventional valve circuit with single (EV) and off valve (AV), as described in the aforementioned prior art. No additional plunger pump with separating and safety valves is necessary. The secondary conveyance is done by the twin pistons with rapid suction via the EA valve.
  • the advantageous coaxial arrangement can be used. For this purpose, however, it is necessary that the EV be specially dimensioned to still switch at large differential pressures.
  • the valve circuit can be reduced in effort, if only the front wheels with EV and AV are regulated and the rear wheels via MUX. It is also conceivable to regulate the rear wheels in small front-wheel drive cars or electric vehicles together, as was the case with the introduction of ABS.
  • Zone 1 can now be designed using the pedal return spring.
  • zones 2 and 3 are activated via the path simulator switch-on solenoid valve.
  • the path simulator must have a transition range from 1 to 2 (PWM) to represent the transition function.
  • the path simulator characteristic can additionally be separated adaptively who by z. B. on low ⁇ the switch-on is advanced, when the ABS function begins. Also, at high Pedalgeschwin speed of the switching point can be shifted and then to a larger Pedalweg.
  • valve circuits shown have no cost advantages compared to the 4th channel MUX, but the proven control algorithms can be used.
  • an additional piston are each provided as shown and described in an earlier application DE 102011112515 (E130) of the Applicant, to which reference is hereby made Be taken.
  • Such additional piston can also be used in the twin. Since the power transmission to the spindle is designed anyway for asymmetric forces, a piston with corresponding bypass circuit can be used.
  • FIG. 1 shows an actuator with sensors, path simulator and ven ⁇ Figure 2, 2a: cutout with pressure plate and mecanicsbol zen;
  • FIG. 1 circuit diagram of the bypass valves
  • FIGS. 4a to 4c various valve circuits
  • FIG. 5 the operation of the adaptive Wegsimula
  • Fig. 1 shows the structure of a Bremsbetusch whyssytems with twin actuator.
  • An EC motor is housed with stator 9, rotor 11 with bearing 12 and spindle 8 in the housing 10.
  • the rotor 11 acts in a known manner on the spindle 8.
  • a motor rotation angle sensor 13 is necessary from which the piston stroke is calculated.
  • the pedal 1 is acted on the pedal plunger 2 on the pedal plate 3 with rod 6.
  • the pedal plate is mounted on guide pin 5 to accommodate the relatively low lateral forces in the pedal movement.
  • the rod acts on the one hand via the pressure plate 15 on the HZ pistons 16 and 17 and parallel via the prestressed spring 20 on the auxiliary piston 21.
  • the Stangezi is passed over the sensor actuator 18 to the master and the movement of the auxiliary piston 19 via the slave sensor ,
  • the pedal force can be evaluated via the spring and the differential path, as shown in detail in DE 1020 10050132, to which reference is made in this regard.
  • the spindle flange 35 acts with a suitable coupling device, in particular permanent magnet 14 on the pressure plate 15 and piston 16 and 17 and thus generates the desired pressure.
  • the coupling device or permanent magnet is, as described earlier, necessary to generate at low ⁇ with low pressure force on the piston including the piston return spring, a fast return movement to reduce the pressure quickly.
  • the torque of the spindle is also supported in the pressure plate via a corresponding positive connection 36 in the spindle flange 35.
  • the pressure plate is mounted on two guide pins 30 and described in detail in FIGS. 2 and 2a.
  • the movement of pedal and rod acts on the auxiliary piston whose volume passes to WS 26 via a conventional throttle-check element 27.
  • the WS-on valve WA is closed.
  • Another movement of the auxiliary piston acts on the WS springs which provide the desired pedal force travel function.
  • the auxiliary piston is connected to a check valve 37, which prevents air from being sucked in with rapid return movement.
  • FIG. 5 An alternative circuit with adaptive AC characteristic is shown in FIG. 5.
  • the two pistons 16, 17 deliver volume and thus brake pressure in circuit I and II.
  • the two pistons generate according to the p-V characteristic a pressure in the brake circuit, which may be different in both brake circuits. Therefore, a bypass circuit is provided. For this it is necessary, at pressures, z. B. greater than 50 bar to enable the bypass circuit again.
  • the bypass circuit For ABS / ESP, the bypass circuit must be present, with the Liehe pressure levels are present, changing constantly, especially in MUX mode. In the limiting case in Brobypasscnies as shown in FIG. 1 could even arise from negative pressure at the P. Furthermore, the parallel connection is advantageous in the Leerwegokoscnies, since in contrast to the tandem piston distances are not changed. In addition, the bypass circuit is advantageous in the suction of liquid from the reservoir via an inlet and outlet valve (EA) for Nachellen ua for further increase in pressure. Therefore, the boot seal is suppressed, so that without additional effort the pad clearance control with negative pressure to DE 10 2008051316 can be used.
  • EA inlet and outlet valve
  • This bypass circuit must operate safely, which is checked either before starting the vehicle or during braking.
  • the clearance of the brake shoes for the individual wheel brakes are very different. If this area, z. B. greater than 10 bar is exceeded, the parallel or bypass circuit can be canceled.
  • the closing spring forces 28 of the bypass valves with armature and coil 29 are designed to be high in order to double fault brake circuit failure and z. B. by dirt non-closing bypass solenoid valves still allow enough residual pressure.
  • the bypass valve circuit consists of one by-pass solenoid valve BV1 and BV2 with central EA solenoid valve to the reservoir. This is used for the Leerwegkescnies by the appropriate volume is discharged into the reservoir and to suck for Nachêt from the reservoir.
  • This EA solenoid valve can be large in cross-section (esp.> 5mm 2 ) which is necessary for rapid suction. This valve is open for the above functions or for diagnosis. As already mentioned, the bypass solenoid valves are temporarily open. A possible leak is detected here via the The MUX systems have the pressure volume characteristic in memory.
  • the bypass circuit is followed by the four switching valves SV, which are known for individual wheel control by MUX.
  • the brake system also includes an electronic control unit (ECU) which is not shown here and to which all electrical or electronic components are connected.
  • ECU electronice control unit
  • Test 1 Measurement of pressure (motor current) and piston stroke up to 100 bar with bypass circuit.
  • the removal volume is known about the piston ⁇ position, so that this value Indie modified pressure enters volume characteristics and thus can be used henceforth for the BKA detection.
  • the bypass circuit is canceled. In the event of a small leak, this can be compensated for by pumping with activation and warning, as long as there is still enough liquid in the reservoir.
  • the circuit can be disconnected by closing the corresponding SV wheel valve so that an effective 3-circuit brake system, even with ABS function, is possible. This can be decisive for avoiding accidents on low ⁇ .
  • the description of the circuit of the detection of this leak is omitted here, since the principle of BKA detection has been described.
  • the motor current can also be used in general or parallel to the pressure transducer.
  • Test 4 Tightness of the bypass circuit.
  • Bypass valve BV1 and BV2 corresponding brake pressure> 10 bar.
  • the valve EA is open and the bypass valves BV1 and BV2 are gechlossen, as shown in Fig. 3 is provided ⁇ .
  • Test 5 Tightness of the EA valve.
  • the valves BV1 and BV2 are of ⁇ fen, the valve EA is closed. The further course as in test 4. There are no additional tests necessary.
  • the o.g. Tests will automatically detect the switching function.
  • the electrical connection of the solenoid valves is detected as standard in all ESP by current measurement.
  • the other valves ESV, WA and WS are also possible in the diagnosis and described in earlier applications of the applicant.
  • Fig. 2 shows the pressure plate 15 with guide pin 30, which preferably moves in plain bearings 31 in the HZ housing.
  • the pistons stored so that a transverse movement of the pressure plate does not affect the piston.
  • the spindle return spring 32 acts through the bore on the spindle flange 35.
  • this can also be replaced by a return spring 33 on the pressure plate 15 with the advantages described.
  • Fig. 2a the view 19 is shown on the pressure plate with section through the piston 16/17 with two offset by 90 degrees guide pins 30 and 30a.
  • the centrally arranged rod 6 acts.
  • the asymmetrical force is absorbed by the guide pins.
  • Fig. 3 shows the already described circuit of the bypass and EA solenoid valves via pressure and piston stroke S K.
  • a solenoid valve is used together with preferably an EA valve for each circuit for suction from the reservoir. This is a leak test by generating different pressures in the brake circuits before each Fahryakstart necessary.
  • the twin arrangement can also be used for the conventional valve circuit with one input (EV) and one off (AV) per wheel brake, as described in the aforementioned prior art.
  • EV input
  • AV off
  • the twin pistons with rapid suction via the EA valve.
  • the advantageous coaxial arrangement can be used.
  • the EV be specially dimensioned to still switch at large differential pressures.
  • the valve circuit can in accordance with the expense of the variant.
  • the front wheels are regulated with EV and AV and the rear wheels via MUX. It is also conceivable to jointly control the rear wheels in the case of small front-wheel drive cars or electric vehicles, as was the case with the introduction of ABS, as shown in FIG. 4c.
  • Zone 1 can be designed via the pedal return spring 7,7a. After reaching a certain pedal stroke zones 2 and 3 are then activated via the travel simulator on-solenoid valve.
  • the path simulator WA has to be designed with a transition range from 1 to 2 or the o. G. be controlled via pulse width modulation (PWM).
  • PWM pulse width modulation
  • the Wegsimulator characteristic can be additionally adaptively separated by z. B. on low ⁇ the switch-on is advanced, when the ABS function begins. Also, at high pedal speed, the shift point can be shifted and then to a larger Pedalweg.
  • Fig. 6 shows an extension with additional piston 45 and 46, which are actuated by an actuating arm 47 of the spindle 8. If the BKV fails, only the primary pistons 16 and 17 are actuated by the pedal.
  • the valves BV1 and BV2 are here replaced by a compensating piston 40,41.
  • the balance piston can be made in one piece or, as shown, in two parts.
  • the balance piston is held by respective springs 42 and 43 in a floating center position. It can be operated hydraulically from both sides and can thus provide each brake circuit with a certain compensation volume. This is, as mentioned above, to balance different volume recordings of the wheel brakes but also to compensate for different Druckt. Volume levels required for ABS braking. For example, ⁇ -jump maneuvers can be used on standard vehicles with axle brakes. District division (s / w) the required difference volume eg 4cm 3 amount.
  • This valve can be used with a functional BKV and with detection "brake circuit failure" in order to prevent the compensating movement.
  • the detection is clearly due to a strong deviation of the pressure - motor current assignment, because with brake circuit failure and open valve 44 no pressure even in the intact brake circuit can be constructed and the motor current is thus almost zero.
  • Another advantage here is that there is a separation of the brake circuits of the pistons 16 and 17 via the balance piston 40 and 41.
  • This has the advantage that e.g. In case of air formation in the auxiliary piston in the case of feeds no undesired air can get into the brake circuits.
  • the I / O valve can be used to reduce the required compensation volume significantly (eg to 2 cm 3 ). For example, if in a ⁇ -jump braking the required pressure or volume in both brake circuits greatly under different, it is possible to open the I / O valve (insert number) of the circle with the smaller volume as soon as the balance piston 40,41 the end position reached.
  • the detection of the opening time can be done by estimating the position of the balance piston 40, 41 or by a pressure or Stromwaewa- the effective residual volume in the intact circuit and thus the residual braking effect is improved in the case of a double fault "brake circuit failure and brake booster failure.”
  • valve 44 and the 2-part design of compensating piston 40 and 41 may be omitted.
  • FIG. 6 largely corresponds to that of FIG. Fig. 6 protection sought in combination with those of Figure 1.
  • pistons and cylinder chambers are integrated in the master cylinder. These can be connected to the HCU and the reservoir with short lines. It makes sense to combine or integrate the HCU with the master cylinder housing.
  • the ECU may conveniently be mounted on the HCU as in today's ESP, since the valve coils are mechanically and electrically connected to the ECU.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronisch regelbare Bremsvorrichtung, mit einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal, einer Hauptbremszylinderanordnung mit zumindest zwei parallel angeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten und einem Vorratsbehälter, die über Hydraulikleitungen und Ventile mit Radbremsen verbunden sind und mit einer Verstärkereinrichtung. Erfindungsgemäß ist eine elektrisch ansteuerbare Ventileinrichtung (BV1, BV2, EA) zwischen den den Kolben-Zylinder-Einheiten(16, 17) zugeordneten Bremskreisen vorgesehen, um den geregelten Übergang von Hydraulikflüssigkeit zwischen den Bremskreisen (Bypass) und dem Vorratsbehälter (24) zu ermöglichen.

Description

Bezeichnung
Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem
Stand der Technik
Der Trend zukünftiger Bremskraft- und Bremsregelsysteme zielt auf Integration aller Funktionen zu einer Baueinheit. Dabei stehen im Vordergrund :
• Baugröße und Gewicht, Baulänge und Kosten
• Fehlersicherheit
• Funktionalität ABS / ESP und für alle Assistenzfunktionen
• Diagnose
Wichtige Komponenten, welche Baugröße, Gewicht und Kosten bestimmen, sind Anzahl Kolben (K) , Magnetventile (M) und Sensoren (S), E-Motor (E) und Anordnung aller Komponenten. Die FehlerSicherheit wird bestimmt durch die Anzahl funktionsrelevanter Komponenten, deren Schaltung und Auswahl von Konstruktionsprinzipien, die sich bisher im Feld bewährt haben. Auch die Diagnose ist ein wesentliches Element der frühen Fehlererkennung von Einzelfehlern, damit kritische Doppelfehler nicht zustande kommen. Funktionalität beinhaltet hohe Dynamik für die Systeme ABS, ESP und alle bekannten Assistenzfunktionen.
Bekannt ist aus der DE 195 38 794 ein System ähnlich aufgebaut wie die elektrohydraulische Bremse (EHB) (siehe Bremsenhandbuch, Vie- weg- Verlag) mit einem Tandemhauptzylinder (THZ), einer elektromotorischen Pumpeneinheit, einer Vielzahl von Magnetventilen, Sensoren, Kolben. Bei intakter Pumpeneinheit wirkt diese als BKV und Druckmittelzufuhr in die Bremskreise. Der Druckabbau erfolgt bei dem gezeigten System in einer Speicherkammer, bei einem bekannten, aber nicht dargestellten, System über eine Rücklaufleitung in den Vorratsbehälter. Dieses System ist mit vielen Kolben, Magnetventilen und Sensoren hoch komplex, hat aber eine kurze Baulänge, weil THZ und Motor nicht koaxial angeordnet sind. In der o. g. neueren Version ist der Wegsimulator nicht mehr im THZ integriert, sondern über ein Magnetventil nach außen verlagert.
In der DE 10 2011 017436 ist ein Konzept dargestellt mit koaxialer Anordnung von Motor und THZ und achsparallelem Hilfskolben zur Wegsimulator (WS ) -Betätigung . Ein weiteres Merkmal ist die Zusammenfassung aller Sensoren in einem Modul.
Eine wichtige Komponente ist hierbei der THZ, welcher für die Bremskraftverstärkung (BKV) und Druckmodulation genutzt wird.
Letztere wird vorteilhaft mit dem Multiplex (MUX) -Prinzip, wie z.B. in der DE 2020 05018018 beschrieben, eingesetzt, welche den Abstand von DK und SK-Kolben verringert . Außerdem wird bei größerem Volumenbedarf über die HZ-Kolben-Ventile zum Vorratsbehälter nachgefördert .
Ein großer Vorteil der koaxialen Bauweise, wie sie beispielsweise auch in der DE 102011009059 dargestellt iat, ist die Möglichkeit, bei Ausfall von verschiedenen Komponenten, z. B. WS, auf so genannte Folgeverstärker umzuschalten, bei denen die Fußkraft mitwirkt zum BKV, allerdings mit längeren Pedalwegen.
Der THZ bestimmt mit die Baulänge und die gegenläufigen Kolbenfe- te Möglichkeit, Baulänge einzusparen ist die Twin-Anordnung des HZ-Kolbens, wie sie z. B. in DE 3928873, DE 3723916 oder DE
2753585 dargestellt ist.
Ein Problem des Twin liegt im Druckausgleich bei asymmetrischer Volumenaufnahme der beiden Bremskreise. Hierzu wird als Ausgleich eine Wippe am Eingang der HZ-Kolben eingesetzt oder am Ausgang durch einen Ausgleichskolben. Beide haben das gleiche Problem bei Ausfall eines Bremskreises in der Begrenzung des Ausgleichsvolumens, was den intakten Bremskreis zusätzliches Volumen kostet und den maximal möglichen Druck bzw. Bremswirkung reduziert.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bremsbetätigungssystem der eingangs Gattung dahingehend zu verbessern, dass das zur Verfügung stehende Ausgleichsvolumen ausreichend groß ist und Druck und Bremswirkung nicht nachteilig beeinflusst werden.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkamale des Patentanspruches 1 gelöst.
Zur Baulängenverkürzung wird eine Twin-Anordnung mit fehlersicherer Parallelschaltung der beiden Bremskreise über geeignete Magnetventile und Dimensionierung eingesetzt. Ferner wird eine hohe Fehlersicherheit erreicht, gestützt durch eine effektive Fehlerdiagnose. Die Kolbenbetätigung kann unterschiedlich hydraulisch, piezo oder vorzugsweise elektromotorisch erfolgen. Die Bypass- schaltung muss sicher funktionieren, die entweder vor Fahrzeugstart oder während der Bremsung überprüft wird. Hier ist es vorteilhaft, die Bypassschaltung in niedrigem Druckbereich zum Volumenausgleich vorzunehmen. Bekanntlich ist das Lüftspiel der Bremsbacken zum den einzelnen Radbremsen sehr unterschiedlich. Wenn dieser Bereich, z. B. größer als 10 bar, überschritten ist, so kann die Bypassschaltung aufgehoben werden. Aus Gründen der Fehlersicherheit sind die Schließfederkräfte der Bypassventile hoch ausgelegt, um bei Doppelfehler Bremskreisausfall und z. B. durch Schmutz nicht schließender Bypass-Magnetventile noch genügend Restdruck zu ermöglichen. Hierzu ist es notwendig, bei Drücken, z. B. größer als 50 bar, die Bypassschaltung wieder zu aktivieren.
Bei ABS/ESP muss die Bypassschaltung vorliegen, da in den Bremskreisen unterschiedliche Druckniveaus vorliegen, die insbesondere im MUX-Betrieb laufend wechseln. Im Grenzfall könnte bei Nicht- Bypassschaltung beim Pab sogar Unterdruck entstehen. Weiterhin ist die Bypassschaltung vorteilhaft bei der Leerwegfreischaltung, da im Gegensatz zum Tandem die Kolbenabstände nicht verändert werden. Außerdem ist die Bypassschaltung vorteihaft beim Ansaugen von Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter über ein Ein- und Auslassventil (EA) zum Nachfördern u. a. eine weitere Drucksteigerung. Dadurch kann die Manschettendichtung unterdrücktest ausgelegt werden, so dass ohne Mehraufwand die Belaglüftspielsteuerung mit Unterdruck nach DE 10 2008051316 eingesetzt werden kann. Die Kolben werden über eine Druckplatte von der Spindel des E-Motors oder bei dessen Ausfall vom Pedalstößel betätigt.
Auch hier ist eine Kupplung vorzugsweise mit Permanentmagnet, wie DE 1020 10044754 der Anmelderin beschrieben, auf die hier Bezug genommen wird, notwendig, um bei geringem Druck bei Pab auf low μ den Kolben schnell zurück zu ziehen. Im Vergleich zur THZ- Anwendung bei o. g. ist der Magnetdurchmesser nicht mehr durch die Kolbendurchmesser bestimmt, sondern frei wählbar, was für höhere Rückzugskräfte oder Einsatz eines kostengünstigen Magneten, z. B. kunststoffgebunden, verwendet werden kann.
Bei der Twin-Anordnung der Kolben entstehen asymmetrische Kräfte, die durch die Druckplatte mit im HZ-Gehäuse gelagerten Führungsbolzen abgefangen wird. Ebenso übernehmen diese die notwendige Drehmomentabstützung der Spindel, deren Flansch mit der Druckplatte in formschlüssiger Verbindung steht. Jedes System benötigt eine gel Federn übernehmen, deren Auslenkung und Unterbringung nicht einfach ist. Hier kann diese Feder in der Bohrung des Führungsbol zens mit wenig Aufwand direkt auf den Spindelflansch wirken.
Auch die Rückstellung der Kolben kann aus dem Kolbenzylinder nach außen verlagert werden, was die Kolbenkosten reduziert und die Entlüftbarkeit verbessert. Anstelle der Bypass-Magnetventile kann auch ein Ausgleichselement zwischen den Bremskreisen mit zwei Kol ben eingesetzt werden, welche zum o. g. Stand der Technik über Magnetventile gesteuert wird. Bei Bremskreisausfall wird dieses Ausgleichselement abgeschaltet. Bei Ausfall des BKV kann vom Hilfskolben zusätzliches Volumen über ein Einspeisventil zu den beiden Kolben geführt werden, die das zusätzliche Volumen in beid Bremskreise fördern, DE 1020 100456217. Ohne Ausgleichselement wirkt dieses Ventil direkt auf beide Bremskreise über die Bypass- Magnetventile .
Die Bypass-Ventilschaltung besteht aus je einem Bypass- Magnetventil pro Bremskreis mit zentralem EA-Magnetventil zum Vor ratsbehälter . Dieses wird gebraucht für die Leerwegfreischaltung, indem das entsprechende Volumen in den Vorratsbehälter abgelassen wird und außerdem zum Ansaugen für die Nachförderung. Dieses EA- Magnetventil kann im Querschnitt groß dimensioniert werden, was notwendig ist zum schnellen Ansaugen. Dieses Ventil ist geöffnet für o. g. Funktionen oder zur Diagnose. Wie bereits erwähnt, sind die Bypass-Magnetventile zeitweise offen. Eine mögliche Undicht- heit wird hierbei erkannt über die bekannte Zuordnung von Druck oder Motorstrom zum Kolbenhub. Bekanntlich haben die MUX-Systeme die Druckvolumenkennlinie im Speicher.
Das System ist in der Diagnose so gestaltet, dass eine sichere Fehlerfindung während der Bremsung stattfindet. Eine Diagnose vor Fahrzeugstart sollte ohne Druckbelastung der Radzylinder stattfin den. Außerdem sollte eine getrennte Pedalbewegung für die Diagnos nicht notwendig sein. der Kreise statt, das EA-Ventil wird geöffnet. Auch hier werden Fehler, z.B. in der Ventilschaltung und eine Undichtheit durch die Diagnose erkannt. Tritt nun ein Doppelfehler auf durch Kreisausfall und undichtes Bypass-Magnetventil, so verhindern die starken Schließfedern bis zu 80 bar ein Überströmen in den intakten Bremskreis. Der Gesetzgeber verlangt die Sicherheit für Doppelfehler nicht, da die Auftrittswahrscheinlichkeit von Einzelfehlern sehr gering ist.
Anstelle mehrerer Bypass-Magnetventile kann auch ein Magnetventil eingesetzt werden, zusätzlich vorzugsweise mit je einem EA-Ventil zum Ansaugen vom Vorratsbehälter.
Die Twin-Anordnung kann auch für die konventionelle Ventilschaltung mit Ein- (EV) und Ausschaltventil (AV) eingesetzt werden, wie im vorgenannten Stand der Technik beschrieben. Hierbei ist keine zusätzliche Plungerpumpe mit Trenn- und Sicherheitsventilen notwendig. Die Nachförderung erledigen die Twin-Kolben mit schnellem Ansaugen über das EA-Ventil. Hier kann zusätzlich die vorteilhafte koaxiale Anordnung eingesetzt werden. Hierzu ist aber notwendig, dass die EV speziell dimensioniert werden, um bei großen Differenzdrücken noch zu schalten.
Die Ventilschaltung kann im Aufwand reduziert werden, wenn nur die Vorderräder mit EV und AV geregelt werden und die Hinterräder über MUX. Auch ist es denkbar, die Hinterräder bei kleinen frontgetriebenen Wagen oder E-Fahrzeugen gemeinsam zu regeln, wie dies bei Einführung von ABS der Fall war.
Eine weitere Vereinfachung besteht im Aufbau des Wegsimulators. Dieser hat im Prinzip drei Zonen mit schwacher Zone 1, mittlerer Zone 2 und starkem Kraftanstieg in Zone 3 über dem Pedalweg. Nun kann Zone 1 über die Pedalrückstellfeder gestaltet werden. Nach Erreichen eines bestimmten Pedalhubs werden dann über das Wegsimu- lator-Einschalt-Magnetventil die Zonen 2 und 3 aktiviert. Hierzu muss der Wegsimulator mit einem Übergangsbereich von 1 nach 2 ent- (PWM) angesteuert werden, um die Ubergangsfunktion darzustellen.
Die Wegsimulator-Kennlinie kann zusätzlich adaptisch getrennt wer den, indem z. B. auf low μ der Einschaltpunkt vorverlegt wird, wenn die ABS-Funktion einsetzt. Auch kann bei hoher Pedalgeschwin digkeit der Schaltpunkt verlagert werden und anschließend auf einen größeren Pedalweg.
Die gezeigten Ventilschaltungen haben im Vergleich zum 4. Kanal MUX keine Vorteile in den Kosten , es können jedoch die bewährten Regelalgorithmen eingesetzt werden.
Bekanntlich ist die Kolbendimensionierung mit der Pedalübersetzun entscheidend, um hohe Drücke in der Rückfallebene zu erreichen. Da andererseits aber bei ggf. Pedal/HZ-Hub das Volumen begrenzt ist, muss ein größeres Volumen über Nachförderung erreicht werden
Als Alternative sind je ein Zusatzkolben vorgesehen wie dies in einer früheren Anmeldung DE 102011112515 (E130) der Anmelderin dargestellt und beschrieben ist, auf die diesbezüglich hiermit Be zug genommen wird. Derartige Zusatzkolben können auch beim Twin einsetzt werden. Da die Kraftübertragung zur Spindel ohnehin für asymmetrische Kräfte ausgelegt ist, kann auch ein Kolben mit entsprechender Bypassschaltung eingesetzt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung bzw. ihren Ausgestaltungen wird in den vorgenannten Punkten (1 bis 4) ein Optimum erzielt und die Nachteile des genannten Standes der Technik werden behoben.
Figurenbeschreibung
Im folgenden sind die Erfindung und ihre Ausführungen bzw. Ausgestaltungen näher beschrieben.
Es zeigenFigur 1: Aktuator mit Sensoren, Wegsimulator und Ven- · Figur 2, 2a: Ausschnitt mit Druckplatte und Führungsbol zen ;
Figur 3 : Schaltdiagramm der Bypassventile ;
Figuren 4a bis 4c: verschiedene Ventilschaltungen;
Figur 5 : die Arbeitsweise des adaptiven Wegsimula
tors, und
Figur 6. eine weitere Ausführung des Betätigungsystems .
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Bremsbetätigungssytems mit Twin- Aktuator. Ein EC-Motor ist mit Stator 9, Rotor 11 mit Lagerung 12 und Spindel 8 im Gehäuse 10 untergebracht. Der Rotor 11 wirkt in bekannter Weise auf die Spindel 8. Für die nicht gezeichnete Motorsteuerung ist ein Motordrehwinkelsensor 13 notwendig, aus dem auch der Kolbenhub berechnet wird. Gesteuert wird der Motor über die Pedalbewegung und die entsprechenden Sensoren 23. Das Pedal 1 wirkt hierbei über den Pedalstößel 2 auf die Pedalplatte 3 mit Stange 6. Die Pedalplatte ist auf Führungsbolzen 5 gelagert, um die relativ geringen Querkräfte bei der Pedalbewegung aufzunehmen. Die Stange wirkt zum einen über die Duckplatte 15 auf die HZ- Kolben 16 und 17 und parallel über die vorgespannte Feder 20 auf den Hilfskolben 21. Die Stangebewegung wird über die Sensorbetätigung 18 zum Master geleitet und die Bewegung des Hilfskolbens über 19 zum Slave-Sensor . Über die Feder und den Differenzweg kann damit zusätzlich die Pedalkraft ausgewertet werden, wie in DE 1020 10050132 im Detail dargestellt, auf die hier diesbezüglich Bezug genommen wird.
Die beiden Sensoren können zusammen mit dem Motorgeber 13 bzw. Alternative 13a in einem Sensormodul am HZ-Gehäuse 22 zusammen ge- fasst werden mit Stecker zur benachbarten ECU. Im Normalfall wirkt der Spindelflansch 35 mit einer geeigneten Koppelungseinrichtung, hier insbesondere Permanentmagnet 14 auf die Druckplatte 15 und Kolben 16 und 17 und erzeugt damit den gewünschten Druck. Die Koppelungseinrichtung bzw. Permanentmagnet ist, wie schon früher beschrieben, notwendig, um bei low μ mit geringer Druckkraft auf den Kolben inklusive Kolbenrückstellfeder eine schnelle Rückbewegung zu erzeugen, um den Druck schnell abzubauen.
Das Drehmoment der Spindel wird ebenfalls in der Druckplatte abgestützt über eine entsprechende formschlüssige Verbindung 36 in Spindelflansch 35. Die Druckplatte ist an zwei Führungsbolzen 30 gelagert und in Fig. 2 und 2a detailliert beschrieben. Die Bewegung von Pedal und Stange wirkt auf den Hilfskolben, dessen Volumen zu WS 26 gelangt über ein übliches Drossel-Rückschlagelement 27. Hierbei ist das WS-Einschaltventil WA geschlossen. Eine weitere Bewegung des Hilfskolbens wirkt auf die WS-Federn, welche die gewünschte Pedalkraft-Weg-Funktion ergeben. Der Hilfskolben ist mit einem Rückschlagventil 37 verbunden, welches verhindert, dass bei schneller Rückbewegung Luft angesaugt wird.
Bezüglich des Wegsimulators ist in Fig. 5 noch eine alternative Schaltung mit adaptiver WS-Charakteristik dargestellt. Die beiden Kolben 16, 17 liefern Volumen und damit Bremsdruck in Kreis I und II. Im Kreis II ist ein Druckgeber eingesetzt. Dieser ist im wesentlichen für die Aufnahme der (p) Druck = (V) Volumen (Kolbenweg / Kennlinie) genutzt. Dieses wird gebraucht für die ABS-Regelung und Überwachung des Bremskreises.
Die beiden Kolben erzeugen entsprechend der p-V-Kennlinie einen Druck im Bremskreis, der in beiden Bremskreisen unterschiedlich sein kann. Deshalb ist eine Bypassschaltung vorgesehen. Hierzu ist es notwendig, bei Drücken, z. B. größer als 50 bar, die Bypassschaltung wieder zu aktivieren.
Bei ABS/ESP muss die Bypassschaltung vorliegen, bei der die Venti- liehe Druckniveaus vorliegen, die insbesondere im MUX-Betrieb laufend wechseln. Im Grenzfall könnte bei Nichtbypasschaltung wie sie in Fig. 1 dargestellt ist beim Pab sogar Unterdruck entstehen. Weiterhin ist die Parallelschaltung vorteilhaft bei der Leerwegfreischaltung, da im Gegensatz zum Tandem die Kolbenabstände nicht verändert werden. Außerdem ist die Bypassschaltung vorteilhaft beim Ansaugen von Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter über ein Ein- und Auslassventil (EA) zum Nachfördern u. a. zur weiteren Drucksteigerung. Daher ist die Manschettendichtung unterdrücktest, so dass ohne Mehraufwand die Belaglüftspielsteuerung mit Unterdruck nach DE 10 2008051316 eingesetzt werden kann.
Diese Bypassschaltung muss sicher funktionieren, was entweder vor Fahrzeugstart oder während der Bremsung überprüft wird. Hier ist es vorteilhaft, die Bypassschaltung in niedrigem Druckbereich zum Volumenausgleich vorzunehmen. Bekanntlich ist das Lüftspiel der Bremsbacken zum den einzelnen Radbremsen sehr unterschiedlich. Wenn dieser Bereich, z. B. größer als 10 bar, überschritten ist, so kann die Parallel- oder Bypassschaltung aufgehoben werden. Aus Gründen der Fehlersicherheit sind die Schließfederkräfte 28 der Bypassventile mit Anker und Spule 29 hoch ausgelegt , um bei Doppelfehler Bremskreisausfall und z. B. durch Schmutz nicht schließender Bypass-Magnetventile noch genügend Restdruck zu ermöglichen .
Die Bypass-Ventilschaltung besteht aus je einem Bypass- Magnetventil BV1 und BV2 mit zentralem EA-Magnetventil zum Vorratsbehälter. Dieses wird gebraucht für die Leerwegfreischaltung indem das entsprechende Volumen in den Vorratsbehälter abgelassen wird und zum Ansaugen für die Nachförderung aus dem Vorratsbehälter .
Dieses EA-Magnetventil kann im Querschnitt groß dimensioniert werden (insbes. > 5mm2) was notwendig ist zum schnellen Ansaugen. Dieses Ventil ist geöffnet für o. g. Funktionen oder zur Diagnose. Wie bereits erwähnt, sind die Bypass-Magnetventile zeitweise offen. Eine mögliche Undichtheit wird hierbei erkannt über die be- lieh haben die MUX-Systeme die Druckvolumenkennlinie im Speicher.
Der Bypass-Schaltung folgen die vier Schaltventile SV, die zur individuellen Radregelung durch MUX bekannt sind.
Durch die kleinen beschriebenen Kolbendimensionen wegen der Rückfallebene entstehen in dieser lange Pedalwege. Dies kann erheblich reduziert werden durch Einspeisung von Volumen aus dem Hilfskreis mittels des Hilfskolbens in den Bremskreis II und über die Bypass- Magnetventile auch in Bremskreis I.
Zum Bremssystem gehört ferner eine elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) die hier nicht dargestellt ist und mit der alle elektrischen bzw. elektronischen Komponenten verbunden sind.
Für sicherheitsrelevante Systeme ist die rechtzeitige Fehlerdiagnose von großer Bedeutung. Hierzu zählen insbesondere Komponentenfehler, Störungen im Bremskreis und insbesondere Bremskreisausfall (BKA) was bei eeiner Twin-Anordnung mit Parallelschaltung der Bremskreise besonders wichtig ist. Erwähnt wirde bereits die Aufnahme der Druck-Volumen-Kennlinie in den Speicher der ECU für die genaue Druckregelung von ABS. Dies erfolgt bei Fahrzeuginbetrieb- nahme indem der Motor die Kolben 16,17 antreibt. Hierbei entsteht ein Kolbenweg (= Volumen ) -abhängiger Druck im Bremssystem als Basis für die Bremskreisdiagnose aud Dichtheit.
Test 1: Messung von Druck (Motorpahsenstrom) und Kolbenweg bis 100 bar mit Bypassschaltung .
Test2 : Messung der radindividuellen Druck-Volumen-Kennlinie, wobei ein Ventil SV in den entsprechenden Bremskreis (z.B.I) geöffnet ist und alle anderen Ventile V geschlossen sind. Die Ventile EA und BV2 sind geöffnet. Damit entsteht nur im Kreis I Druck. Nachfolgend Fortsetzung für alle anderen Radkreise. ceintervallen . Während der Betriebszeit des Fahrzeugs erfolgen die Tests 1 und 3 vor dem Fahrzeugstart, wenn sich z.B. bei der Bremsung bei einem bestimmten Druck der Kolbenweg (= Volumen) geändert hat. Damit ist eine vollkommene BKA-Erkennung gegeben auch während der ABS-Regelung, welche vorteilhaft in geschlossenen Bremskreisen erfolgt. Ausnahme ist die kurzzeitige Leerwegschal¬ tung bei low μ. Die Volumenentnahme ist jedoch über die Kolben¬ stellung bekannt, so dass dieser Wert indie geänderte Druck- Volumen-Kennlinie eingeht und somit fortan für die BKA-Erkennung verwendet werden kann. Erfolgt eine Undichtigkeit oder ein BKA so wird die Bypassschaltung aufgehoben. Bei einem kleinen Leck kann dies durch Nachfördern ausgeglichen werden mit Ansteuerung und Warnhinweis, solange noch genügend Flüssigkeit im Vorratsbehälter ist. Ist das Leck ausserhalb der HCU, kann durch Schließen des entsprechenden Radventils SV, dieser Kreis abgetrennt werden, so dass dannn ein effektives 3-Kreis-Bremssytem, sogar mit ABS- Funktion, möglich ist. Dies kann zur Unfallvermeidung auf low μ entscheidend sein. Auf die Beschreibung der Schaltung der Erkennung dieses Lecks wird hier verzichtet, da das Prinzip der BKA- Erkennung beschrieben wurde. Ersatzweise zum Druck kann auch der Motorstrom generali oder parallel zum Druckgeber verwendet werden.
Test 4: Dichtheit der Bypassschaltung. Bypassventil BV1 und BV2 : entsprechender Bremsdruck >10 bar. Das Ventil EA ist offen und die Bypassventile BV1 und BV2 sind gechlossen, wie in Fig. 3 dar¬ gestellt. Vergleich Druck, Motorstrom mit Kolbenweg. Dieser test findet zweckmäßig automatisch bei jeder Bremsung statt.
Test 5: Dichtheit des EA-Ventils . Die Ventile BV1 und BV2 sind of¬ fen, das Ventil EA ist geschlossen. Der weitere Verlauf wie bei Test 4. Es sind keine zusätzlichen Tests notwendig.
Sollte bei Test 3 und 4 eine kleine Undichtigkeit festgestellt werden, so kann dieser Test bei Fahrzeugstillstand wiederholt und quantifiziert werden.
Bei größeren Undichtigkeiten erfolgt ein entsprechender Warnhin- weis. Für ds beschriebene Nachfördern gilt für alle Systeme bzw. Fälle mit diesem merkmaldie Bedeutung de Flüssigkeitsniveaugebers welche vorteilhaft fehlersicher sein sollte. In der DE 10201117436 der Anmelderin wurde u.a. ein Sensormodul beschrieben, der dieses Merkmal ermöglicht.
Test 6: In der Beschreibung zu Fig. 1 wurde erwähnt, dass die Feder 28 des Bypassventils BV eine hohe Schließkraft besitzt, für den Fall eines Doppelfehlers. BK-Ausfall und Undichheit des BV- Ventils. Für diesen Test von z.B. Ventil BV1 erfolgt zunächst bei ca. 50 bar ein Druckabbau im Kreis I über BV1 und EA-Ventil offen. Anschließend erfolgt eine Drucksteigerung im Kreis Iiauf > 80 bar bei entsprechender Schließkraft von BV1. Der Öffnungsdruck des BV1 wird über die Druck (Strom) -Kolbenweg-Relation erkannt. Entsprechendes gilt für BV2. Dieser Test ist wegen der geringen Ausfall- wahrscheinklichkeit nur beim Serviceintervall notwendig. Bei Federbruch fällt die Federkraft nur geringfügig bei entsprechendem Windungsabstand und Federkonstante, die bei der Konstruktion der Magnetventile entsprechend optimiert sind.
Die den o.g. Tests wird automatisch die Schaltfunktion mit er- fasst. Der elektrische Anschluss der Magnetventile wird als Standard bei allen ESP durch Strommessung erfasst. Die übrigen Ventile ESV, WA und WS sind in der Diagnose ebenfalls möglich und in früheren Anmeldungen der Anmelderin beschrieben.
Mit den beschriebenen Tests wurde dargestellt, dass die Bypassschaltung der Twins fehlersicher ist durch entsprechende Diagnose. Nach Fehlererkennung wirkt die Bypassschaltung und ABS-Funktion nicht, so dass zwei geschlossene Bremskreise zur Verfügung stehen mit ggf. leichter Unsymmetrie in den Drücken, was unter Berücksichtigung des Warnhinweises und geringer Fehlerwahrscheinlichkeit akzeptabel ist.
Fig. 2 zeigt die Druckplatte 15 mit Führungsbolzen 30, welche vorzugweise in Gleitlagern 31 im HZ-Gehäuse sich bewegt. Die Kolben lagert, damit eine Querbewegung der Druckplatte nicht auf die Kolben wirkt. Die Spindelrückstellfeder 32 wirkt durch die Bohrung auf den Spindelflansch 35. Alternativ zu den üblichen Kolbenrückstellfedern 33a im Zylinder kann auch dies durch eine Rückstellfeder 33 auf die Druckplatte 15 ersetzt werden mit den beschriebenen Vorteilen .
In Fig. 2a ist die Ansicht 19 auf die Druckplatte mit Schnitt durch die Kolben 16 / 17 dargestellt mit zwei dazu um 90 Grad versetzt angeordneten Führungsbolzen 30 und 30a. Durch die Druckplatte wirkt die mittig angeordnete Stange 6. Hierbei ist auch ersichtlich, dass bei Ausfall der Druckkraft eines Kolbens die asymmetrische Kraft von den Führungsbolzen aufgefangen wird.
Fig. 3 zeigt die bereits beschriebene Schaltung der Bypass- und EA-Magnetventile über Druck und Kolbenweg SK.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 4. ist anstelle mehrerer Bypass- Magnetventile ein Magnetventil eingesetzt zusammen mit vorzugsweise einem EA-Ventil für jeden Kreis zum Ansaugen vom Vorratsbehälter. Hierbei ist eine Dichtheitsprüfung durch Erzeugung unterschiedlicher Drücke in den Bremskreisen vor jedem Fahrzugstart notwendig .
Gemäß Fig. 4a kann die Twin-Anordnung auch für die konventionelle Ventilschaltung mit je einem Ein- (EV) und Ausschaltventil (AV) pro Radbremse verwendet werden, wie im vorgenannten Stand der Technik beschrieben. Hierbei ist keine zusätzliche Plungerpumpe mit Trenn- und Sicherheitsventilen notwendig. Die Nachförderung erledigen die Twin-Kolben mit schnellem Ansaugen über das EA- Ventil. Hier kann zusätzlich die vorteilhafte koaxiale Anordnung eingesetzt werden. Hierzu ist aber notwendig, dass die EV speziell dimensioniert werden, um bei großen Differenzdrücken noch zu schalten .
Die Ventilschaltung kann im Aufwand gegenüber der Variante gem. die Vorderräder mit EV und AV geregelt werden und die Hinterräder über MUX. Auch ist es denkbar, die Hinterräder bei kleinen frontgetriebenen Wagen oder E-Fahrzeugen gemeinsam zu regeln, wie dies bei Einführung von ABS der Fall war, wie in Figur 4c dargestellt.
Eine weitere Vereinfachung besteht im Aufbau des Wegsimulators. Wie in Figur 5 dargestellt, hat dieser im Prinzip drei Zonen mit schwacher Zone 1, mittlerer Zone 2 und starkem Kraftanstieg Zone 3 über dem Pedalweg. Nun kann Zone 1 über die Pedalrückstellfeder 7,7a gestaltet werden. Nach Erreichen eines bestimmten Pedalhubs werden dann über das Wegsimulator-Einschalt-Magnetventil die Zonen 2 und 3 aktiviert. Hierzu muss der Wegsimulator WA mit einem Übergangsbereich von 1 nach 2 gestaltet sein oder das o. g. über Pulsweitenmodulation (PWM) angesteuert werden.
Die Wegsimulator-Kennlinie kann zusätzlich adaptiv getrennt werden, indem z. B. auf low μ der Einschaltpunkt vorverlegt wird, wenn die ABS-Funktion einsetzt. Auch kann bei hoher Pedalgeschwindigkeit der Schaltpunkt verlagert werden und anschließend auf einen größeren Pedalweg.
Fig. 6 zeigt eine Erweiterung mit Zusatzkolben 45 und 46, welche von einem Betätigungsarm 47 der Spindel 8 betätigt werden. Bei Ausfall des BKV werden nur die Primärkolben 16 und 17 vom Pedal betätigt. Die Ventile BV1 und BV2 sind hier durch einen Ausgleichskolben 40,41 ersetzt. Der Ausgleichskolben kann einteilig oder, wie dargestellt, zweiteilig ausgeführt werden.
Der Ausgleichskolben wird von entsprechenden Federn 42 und 43 in einer schwimmenden Mittelstellung gehalten. Er kann von beiden Seiten hydraulisch betätigt werden und kann somit jedem Bremskreisen ein gewisses Ausgleichsvolumen bereitstellen. Dieses ist, wie eingangs erwähnt, zum Abgleich unterschiedlicher Volumenaufnahmen der Radbremsen aber auch zum Ausgleich unterschiedlicher Druckbzw. Volumenniveaus bei ABS Bremsungen erforderlich. Z.B. bei μ- Sprung Manövern kann bei gängigen Fahrzeugen mit achsweiser Brems- kreisaufteilung (s/w) das erforderliche Differenzvolumen z.B. 4cm3 betragen .
Solche Ausgleichskolben in Verbindung von Twin Hauptbremszylindern sind bekannt und haben das Problem, dass bei einem Bremskreisausfall das Ausgleichsvolumen dem intakten Bremskreis abgezogen wird (z.B. 4 cm3). Somit ist das effektive Restvolumen im intakten Kreis unter Umständen nicht mehr ausreichend für die gesetzliche geforderte minimale Restbremswirkung.
Der Unterschied zum Stand der Technik kann dieses Problem behoben werden durch den Einsatz der im Folgenden beschrieben Komponenten E/A Ventil (Nummer) , Absperrventil 44 und „zweiteiligen Ausgleichskolben 40 und 41 mit Einspeisen aus dem Hilfskolben 21.
Als erste Maßnahme kann beim vorgestellten System in dem intakten Bremskreis über das E/A Ventil Volumen aus dem Vorratsbehälter nachgefördert werden, sodass in dem Bremskreis die volle Bremswirkung erreicht werden kann.
Beim Doppelfehler „Ausfall Bremskraftverstärker und Bremskreis" ist dies aber nicht möglich, sodass hier die Restbremswirkung komplett ausfallen kann. Hierzu kann als Abhilfemaßnahme ein stromlos geschlossenes Ventil 44 eingesetzt werden. Dieses verhindert bei Bremskreisausfall, die Ausgleichsbewegung des Ausgleichskolbens 40,41 und somit den Volumenverlust im intakten Bremskreis.
Dieses Ventil kann bei funktionsfähigen BKV und bei Erkennung „Ausfall Bremskreis" genutzt werden um auch hier die Ausgleichsbewegung zu unterbinden. Die Erkennung ist eindeutig durch eine starke Abweichung der Druck - Motorstrom Zuordndung, da bei Bremskreisausfall und geöffnetem Ventil 44 auch im intakten Bremskreis kein Druck aufgebaut werden kann und der Motorstrom somit nahezu Null ist.
Eine weitere Abhilfemaßnahme des Volumenverlustes bei Bremskreisausfall ergibt sich in der Ausführung des Ausgleichskolbens in dung vom Hilfskolben 21 und dem Zwischenbereich der beiden Ausgleichskolben 40 und 41geschaffen . Diese Verbindung kann über das ES-Ventil (Nummer) geschaltet werden. Bei Ausfall Bremskreis und Ausfall Bremskraftverstärker kann durch sogenanntes Einspeisen Vo lumen aus dem Hilfskolben 21 in den Zwischenbereich der beiden Ausgleichskolben 40 und 41 gepumpt werden. Hierzu werden zunächst das Wegsimulator-Einschaltventil WA und WD Ventil geschlossen und das ES-Ventil geöffnet. Somit wird bei Ausfall eines Bremskreises die Ausgleichsbewegung in Richtung des ausgefallenen Bremskreises kompensiert werden, sodass aus dem intakten Bremskreis kein Volumen abgezogen wird. Nach Erreichen eines gewissen Druckes wird da ES-Ventil geschlossen und das Wegsimulator-Einschaltventil WA geöffnet. Die Flüssigkeit zwischen den beiden Ausgleichskolben 40 und 41 bleibt dabei aber eingeschlossen.
Ein weiterer Vorteil hierbei ist, dass es über die Ausgleichskolben 40 und 41 eine Trennung der Bremskreise der Kolben 16 und 17 gibt. Dies hat den Vorteil, dass z.B. bei Luftbildung im Hilfskol ben im Fall Einspeisen keine ungewünschte Luft in die Bremskreise gelangen kann. Zudem ist es unmöglich, dass z.B. bei Leckage im ES-Ventil der Bremsdruck eine Rückwirkung auf den Hilfskolben erzeugt. Auch kann es nicht passieren, dass z.B. in der Rückfallebe ne beim Öffnen des ES-Ventils Volumen aus den Rädern in den Hilfs kolben abfließt. Dies könnte passieren, wenn das ES-Ventil geöffnet wird während der Druck in den Bremskreisen bereits höher ist als im Hilfskolben,
Es gilt noch zu erwähnen, dass das E/A Ventil dazu genutzt werden kann um das erforderliche Ausgleichsvolumen erheblich (z.B. auf 2 cm3) zu reduzieren. Ist z.B. bei einer μ-Sprung Bremsung der erforderliche Druck bzw. Volumen in beiden Bremskreisen stark unter schiedlich, ist es möglich das E/A Ventil (Nummer einfügen) des Kreises mit dem geringeren Volumen zu öffnen, sobald der Ausgleichskolben 40,41 die Endlage erreicht. Die Erkennung des Öffnungszeitpunktes kann über Schätzung der Stellung der Ausgleichskolben 40, 41 erfolgen oder durch eine Druck- bzw. Stromüberwa- wird beim Doppelfehler „Ausfall Bremskreis und Ausfall Bremskraftverstärker" das effektive Restvolumen in intakten Kreis und somit die Restbremswirkung verbessert. Somit kann das Ventil 44 und die 2-teilige Ausführung des Ausgleichskolbens 40 und 41 evtl. entfallen .
Die Bremsvorrichtung gem. Figur 6 entspricht im übrigen weitestgehend der der Figur 1. Insoweit wird für die Merkmale bzw. Ansprüche bzgl . Fig. 6 Schutz auch in Kombination mit denen der Figur 1 gesucht .
Wie die Beschreibung der Figuren 1 und 6 zeigt, sind alle Kolben und Zylinderräume im Hauptzylinder integriert. Diese können mit kurzen Leitungenmit der HCU undd em Vorratsbehälter verbunden werden. Es bietet sich an, die HCU mit dem Hauptzylindergehäuse zu kombinieren bzw. zu integrieren. Die ECU kann zweckmäßig wie beim heutigen ESP auf die HCU aufgesetzt sein, da die Ventilspulenmit der ECU mechanisch und elektrisch verbunden sind.
Bezugszeichenliste
1 Bremspedal
2 Pedalstößel
3 Pedalplatte
4 Gleitlager
5 Führungsbolzen
6 Stange
7 Pedalrückstellfeder
7a Pedalrückstellfeder (alternativ)
8 Spindel
9 Stator mit Spule
10 Motorgehäuse
11 Rotor
12 Rotorlagerung
13 Motordrehwinkelsensor 14 Permanentmagnet
15 Druckplatte
16 HZ-Kolben 1
17 HZ-Kolben 2
18 Pedalwegsensorbetätigung Master
19 Pedalwegsensorbetatigung Slave
20 Federelement
21 Hilfskolben
22 HZ-Gehäuse
23 Pedalwegsensoren
24 Vorrat sbehälter
25 Druckgeber
26 Wegsimulator
27 Drossel-Rückschlagventil
28 Schließfeder BV1
29 Magnetanker mit Spule BVl
30 Führungs Stangen
31 Gleitlager
32 Spindelrückstellfeder
33 Kolbenrückstellfeder
33a Kolbenrückstellfeder ( alternativ)
34 Niveaugeber
35 Spindelflansch
36 Drehmomentabstützung Spindel
37 Rückschlagventil
39 Ausgleichselement
40 Kolben mit Dichtung 1
41 Kolben mit Dichtung 2
42 Kolbenrückstellfeder 1
43 Kolbenrückstellfeder 2
44 Absperrventil für Ausgleichselement
45 Zusatzkolben 1
46 Zusatzkolben 2
47 Betätigungsarm
EA Einlass-Auslassventil SG
BV1 Bypassventil SG
ηττ A WS-Einschaltventil SO
ESV Einspeisventil SG
SV Radzylinder-Schaltventile# S Spiel

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Elektronisch regelbare Bremsvorrichtung, mit einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal, einer Hauptbremszylinderanordnung mit zumindest zwei parallel angeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten und einem Vorratsbehälter, die über Hydraulikleitungen und Ventile mit Radbremsen verbunden sind und mit einer Verstärkereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch ansteuerbare Ventileinrichtung (BV1, BV2, EA) zwischen den den Kolben-Zylinder- Einheiten ( 16 , 17 ) zugeordneten Bremskreisen vorgesehen ist, um den geregelten Übergang von Hydraulikflüssigkeit zwischen den Bremskreisen (Bypass) und dem Vorratsbehäter (24) zu ermöglichen .
2. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinrichtung einen Elektromotor (10,11) mit Getriebe, insbesondere Kugelumlauf-Spindel-Getriebe (8) aufweist.
3. Bremsvorrichtung nach einem der vorhargehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Kolben-Zylinder- Einheit (Hilfskolbeneinheit ) (21) zur Betätigung eines Wegsimulators (26) vorgesehen ist, die insbesondere parallel zu den Hauptzylinder-Kolben-Zylinder-Einheiten und insbesondere zwischen diesen zentrisch angeordnet ist.
4. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (23) mittels der Hilfskolbeneinheit betätigbar ist.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (23 ) als Sensormodul ausgebildet ist und insbesondere im vorderen (d.h. dem der Betätigungseinrichtung abgewandten) Bereich der Hauptzylinderanordnung angeordnet ist.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Betätigungseinrich tung, insbesondere dem Bremspedal (1), und den Kolben- Zylinder-Einheiten ein Betätigungsinterface mit Führungsstan gen (30) vorgesehen ist.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheiten über eine Druckplatte (15) betätigbar sind und insbesondere an der Druckplatte schwimmend gelagert sind.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (15) an insbesondere über Gleitlager (31) gelagerte Führungsbolzen (30) angeordnet ist.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinrichtung, insbesondere mechanisch, auf die Hauptzylinderanordnung wirkt.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinrichtung ein linear bewegbares Glied (8) aufweist, das insbesondere über eine Druckplatte (15) auf die Hauptzylinderanordnung wirkt.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das linear bewegbare Glied (8) über eine Koppeleinrichtung, insbesondere Magnetkupplung, mit den Kolben der Hauptzylinderanordnung in Wirkverbindung ist.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassschaltung über die Ventileinrichtung im niedrigen Druckbereich (z.B. bis ca. bar) und im höheren Druckbereich (z.B. > 50 bar) erfolgt.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei weitere Kolben-Zylinder- Einheiten (Zusatzkolben) (45, 46) vorgesehen sind, die mit der Hauptbremszylinderanordnung bzw. deren Kolben- Zylindereinheiten (16,17) in hydraulischer und mit dem Brems kraftverstärker in mechanischer Wirkverbindung sind.
Elektronisch regelbare Bremsvorrichtung, mit einer Betati- gungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal, einer Hauptbremszylinderanordnung mit zumindest zwei parallel angeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten und einem Vorratsbehälter, die über Hydraulikleitungen und Ventile mit Radbremsen verbunden sind und mit einer, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Bremskreisen eine Kolben-Zylinder-Einheit mit Ausgleichskolben (40,41) angeordnet ist, der zwei Arbeitsräume trennt, die je mit einem Bremskreis verbunden sind, dass von zumindest einem Bremskreis eine Hydraulikleitung zum Ausgleichsbehälter führt und dass in der Hydraulikleitung ein Ventil (EA) angeordnet ist.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei geteilten Ausgleichskolben (40,41) bei einem Ausfall der Bremskraftverstärkung (BKV) über ein Einlaßventil (ESV) Druckmittel zwischen die Kolben eingespeist wird.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer der zum Ausgleichskolben führenden Hydraulikleitung ein Absperrventil (44) angeordnet ist .
17. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei den Multiplex) zugeordnet ist, dadurch gekenn zeichnet, dass zwischen den Bremskreisen eine Hydraulikleitung angeordnet ist, in die ein 2/2-Wege-Magnetventil (Bypassventil ) geschaltet ist und dass von den Bremkreisen je eine Hydraulikleitung zum Vorratsbehälter (R) abzweigt, in die jeweils ein weiteres 2/2-Wege-Magnetventil geschaltet ist (Fig. 4) .
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei den Radbremsen eines Bremskreises jeweils 2/2-Wege-Magnetventile (EV und AV mit Verbindung zum Vorratsbehälter ) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Bremskreisen (1,11) eine Hydraulikleitung angeordnet ist, in die zwei 2/2- Wege-Magnetventile geschaltet sind und dass eine Hydraulikleitung zum Vorratsbehälter (R) zwischen den Ventilen abzweigt, in die ein weiteres 2/2-Wege-Magnetventil geschaltet ist (Fig. 4a) .
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei einer Radbremse eines Bremskreises nur ein 2/2-Wege- Magnetventil (für Multiplex) und der anderen Radbremse dieses Bremskreises zwei 2 /2-Wege-Magnetventile (EV und AV mit Verbindung zum Vorratsbehälter ) zugeordnet sind dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Bremskreisen (1,11) eine Hydraulikleitung angeordnet ist, in die zwei 2/2-Wege-Magnetventile geschaltet sind und dass eine Hydraulikleitung zum Vorratsbehälter (R) zwischen den Ventilen abzweigt, in die ein weiteres 2/2-Wege-Magnetventil geschaltet ist (Fig. 4b).
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei den Radbremsen eines Bremskreises ein (gemeinsames) 2/2-Wege- Magnetventil zugeordnet ist und einer Radbremse eines weiteren Bremskreises nur ein 2/2-Wege-Magnetventil (für Mu- litplex) und einer anderen Radbremse dieses Kreises zwei 2/2- Wege-Magnetventile /EV und AV mit Verbindung zum Vorratsbehälter zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Bremskreisen (1,11) eine Hydraulikleitung angeordnet ist, eine Hydraulikleitung zum Vorratsbehälter zwischen den Ventilen abzweigt, in die ein weiteres 2 /2-Wege-Magnetventil geschaltet ist (Fig. 4c).
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kolben-Zylinder-Einheiten in das Hauptzylindergehäuse integriert sind.
Wegsimulator, insbesondere zur Verwendung bei einer Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Simulator (26) drei Arbeitsbereiche mit unterschiedlich starkem Kraftanstieg aufweist und dass der erste Arbeitsbereich mittels einer an der Betätigungseinheit, insbesondere dem Bremspedal, vorgesehenen Rückstellfeder realisiert ist.
Wegsimulator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltung des Wegsimulators (26) über ein Wegsimulatorventil (WA) erfolgt und dass insbesondere die Einschaltung adaptiv ist, z.B. in Abhängigkeit vom ABS-Regeleinsatz oder der Pedalgeschwindigkeit.
Verfahren zur Diagnose der Dichtheit bzw. Funktionsfähigkeit einer Bremsvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Undichtigkeit in- o- der ausserhalb des Systems durch eine Diagnose, mit oder ohne ABS-Funktion, durch Vergleich von Druck oder Motorstrom mit dem Kolbenweg erfolgt, insbesondere über eine Kennlinie, die bei der Inbetriebnahme des Fahrzeuges aufgenommen wird und die während der Laufzeit adaptiert wird, wenn eine Veränderung festgestellt wird.
Verfahren zur Diagnose der Dichtheit bzw. Funktionsfähigkeit einer Bremsvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtheit der elektrisch ansteuerbare Ventileinrichtung (BV1,BV2,EA) sprechende Schaltung während der Bremsung automatisch überprüft wird.
Verfahren zur Diagnose der Dichtheit bzw. Funktionsfähigkeit einer Bremsvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21 oder 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschließfeder der Bypassventile durch entsprechende Schaltung geprüft wird.
Verfahren zur Diagnose der Funktionsfähigkeit einer Bremsvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21 oder 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Diagnose einer Undichtigkeit ausserhalb der HCU das entsprechende Ventil (SV) geschlossen wird und ein 3-Kreis Bremssystem wirksam wird .
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