WO2014095285A1 - Elektrohydraulische fahrzeug-bremsanlage und verfahren zum betreiben derselben - Google Patents

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WO2014095285A1
WO2014095285A1 PCT/EP2013/074926 EP2013074926W WO2014095285A1 WO 2014095285 A1 WO2014095285 A1 WO 2014095285A1 EP 2013074926 W EP2013074926 W EP 2013074926W WO 2014095285 A1 WO2014095285 A1 WO 2014095285A1
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brake
master cylinder
valve
brake system
piston
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PCT/EP2013/074926
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Josef Knechtges
Nicholas Alford
Alexander PINL
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Lucas Automotive Gmbh
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    • B60T8/44—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 co-operating with a power-assist booster means associated with a master cylinder for controlling the release and reapplication of brake pressure through an interaction with the power assist device, i.e. open systems
    • B60T8/447—Reducing the boost of the power-assist booster means to reduce brake pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa

Definitions

  • the present disclosure generally relates to the field of vehicle brake systems. Specifically, an electro-hydraulic vehicle brake system with an electromechanical actuator for actuating the brake system is described.
  • Electromechanical actuators have been used for quite some time in vehicle brake systems, for example for the realization of an electric parking brake function (EPB).
  • EMB electromechanical brake systems
  • EMB electromechanical brake systems
  • ABS anti-lock braking system
  • ASR traction control
  • ESP electronic stability program
  • VSC vehicle stability control
  • WO 2006/111393 A teaches an electrohydraulic brake system with a highly dynamic electromechanical actuator, which takes over the pressure modulation in driving dynamics control mode. The one described in WO 2006/111393 A
  • Electromechanical actuator is intended to act directly on a master cylinder of the brake system. Due to the high dynamics of the electromechanical actuator, the hydraulic components of the known from WO 2006/111393 A brake system can be reduced to a single 2/2-way valve per wheel. To realize wheel-individual pressure modulations, the valves are then actuated individually or in groups in multiplex mode.
  • WO 2010/091883 A discloses an electro-hydraulic brake system with a master cylinder and a tandem piston received therein.
  • the tandem piston can be actuated by means of an electromechanical actuator.
  • the electromechanical actuator comprises an electric motor arranged concentrically with the tandem piston and a gear arrangement which converts a rotational movement of the electric motor into a translational movement of the piston.
  • the gear assembly consists of a ball screw with a rotatably coupled to a rotor of the electric motor ball screw nut and acting on the tandem piston ball screw.
  • an electrohydraulic automotive brake system comprises a master cylinder, an electromechanical actuator for actuating a first piston received in the master cylinder, a receiving device for at least temporarily receiving hydraulic fluid from the master cylinder and a set of electrically controllable valve assemblies, the set of valve assemblies each having a first valve arrangement between the master cylinder and each of a plurality of wheel brakes and a second valve arrangement between the master cylinder and the receiving device comprises.
  • the brake system further comprises a control unit or a control unit system, which is designed to control at least one of the first valve arrangements and the second valve arrangement in multiplex operation.
  • the recorded in the master cylinder first piston can be actuated directly or indirectly by the electromechanical actuator.
  • the electromechanical actuator for direct action on the first piston of the Arranged master cylinder.
  • it can be mechanically coupled or coupled to the first piston.
  • the first piston can then be actuated directly by the actuator.
  • the electromechanical actuator may cooperate with a cylinder-piston device of the brake system other than the master cylinder, and the cylinder-piston device may be fluidically coupled on the outlet side with the first piston of the master cylinder (eg directly).
  • a hydraulic pressure built up by operation of the electromechanical actuator in the cylinder-piston device can then act on the first piston and hydraulically actuate the first piston in the master cylinder.
  • the first piston is thus hydraulically actuated via the hydraulic pressure generated in the cylinder-piston arrangement and with the aid of the electromechanical actuator (indirect actuation).
  • the control unit or control unit system may be designed to operate all of the first valve arrangements and the second valve arrangement in multiplex operation.
  • the hydraulic pressures at the wheel brakes are adjusted sequentially (individually or in groups) by opening and closing the first valve assemblies.
  • the sequential hydraulic pressure setting may also affect the recording device.
  • the multiplexing operation may be a time-division multiplexing operation.
  • individual time slots can be predetermined in the multiplex mode during which one or more valve arrangements assigned to a specific time slot can be actuated (for example by changing the switching state one or several times from open to closed and / or vice versa).
  • each of the first valve arrangements is assigned exactly one time slot.
  • the second valve arrangement may be associated with a further independent time slot.
  • one or more of those time slots may be assigned to the second valve arrangement, which are also assigned to one or more of the first valve arrangements.
  • the second valve arrangement can be operated in multiplex mode synchronously with one or more of the first valve arrangements.
  • the second valve arrangement is always open when at least one of the first valve arrangements is open.
  • the second valve arrangement is always closed when at least one of the first valve arrangements is open.
  • the recording device can be designed in different ways.
  • the receiving device is a conventional hydraulic pressure accumulator.
  • the hydraulic pressure accumulator may be designed, for example, as HPA ("High Pressure Accumulator") or as LPA ("Low Pressure Accumulator").
  • the receiving device may be formed as a receiving cylinder.
  • a second piston may be included in the receiving cylinder.
  • the second piston may for example be coupled to a brake pedal or coupled. Further, the second piston may be biased to counteract, for example, a brake pedal operation.
  • the controller or controller system may be configured to act on the second piston by driving the second valve assembly. This action may be to move the second piston in the receiving cylinder in a certain direction.
  • the control device or control system is designed to produce a pedal reaction by acting on the second piston, which indicates a driver-independent braking intervention.
  • the driver-independent braking intervention can be associated with a driving dynamics control operation.
  • the receiving cylinder may be coupled via a fluid line with a simulation device for the hydraulic simulation of a characteristic for a service braking characteristic pedal reaction behavior.
  • a third valve arrangement can be provided between the receiving device and the simulation device.
  • the second valve arrangement and the third valve arrangement can be provided downstream of the receiving device in mutually parallel hydraulic lines which respectively open into the master cylinder and the simulation device.
  • the third simulation means may be used to adjust a brake pedal characteristic or to switch between different characteristics.
  • the third valve arrangement may have a predetermined or adjustable throttle function.
  • the third valve arrangement can be used, for example, to realize a sporty behavior by means of a short response path of the brake pedal, while a comfortable response can be represented by means of a long response path.
  • a fourth valve arrangement can be provided in a fluid line between the receiving device and a pressureless fluid reservoir. Furthermore, can a fifth valve assembly may be installed in a fluid line between the master cylinder and the non-pressurized fluid reservoir.
  • the control unit or control unit system may be designed to individually set hydraulic pressures in the multi-plex mode in at least one of the wheel brakes and in the receiving device.
  • the first valve arrangements can be opened and closed wheel-individually or wheel groups individually.
  • the second valve assembly may be opened and closed in synchronism with one or more of the first valve assemblies.
  • the synchronicity may be implemented by a synchronous drive concept as described above.
  • the first valve assemblies and the second valve assembly may each comprise a single valve. At least in the case of the first valve arrangements, this valve may be a non-controllable shut-off valve.
  • the first valve assemblies and the second valve assemblies may further be provided downstream of the master cylinder in parallel hydraulic lines respectively opening into the wheel brakes and the receiver. In these hydraulic lines, according to an implementation, no further valves are provided functionally between the master cylinder on the one hand and the wheel brakes and the receiving device on the other hand.
  • the electromechanical actuator may include an electric motor and a transmission coupled to the electric motor.
  • the transmission may be coupled to an actuator acting on the first piston.
  • the electric motor and the transmission are at least partially concentric with the actuator.
  • an electro-hydraulic automotive brake system in another aspect, includes a master cylinder for Hydrau ⁇ likchristerzeugung in a "push-through" mode of the brake system, an electromechanical hydraulic pressure generator to the hydraulic pressure generating in a
  • the set of valve assemblies comprises, for each of a plurality of wheel brakes each having a first valve assembly between the main ⁇ cylinder and the hydraulic pressure generator on one side and the wheel brake on the other side and a second valve assembly between the master cylinder and the electromechanical hydraulic pressure generator. Furthermore, there is a control unit or a control device system is provided, which is designed to control at least one of the first valve arrangements and the second valve arrangement in multiplex mode.
  • control unit or control unit system may be configured to act by driving the second valve arrangement on a recorded in the master cylinder and coupled to a brake pedal or coupled piston.
  • a driver-independent braking intervention for example, a vehicle dynamics control
  • the hydraulic pressure generator according to the second aspect may include an electric motor and a transmission coupled to the electric motor. Furthermore, a piston coupled to the transmission and received in a hydraulic cylinder may be provided. The hydraulic cylinder may be fluidly coupled or coupled to the wheel brakes. In particular, the first valve arrangements between the hydraulic cylinder and the respective associated wheel brake can be provided.
  • the first valve arrangements of the brake system presented here can each comprise exactly one electromagnetic valve.
  • the electromagnetic valve can be opened to generate hydraulic pressure or to reduce the hydraulic pressure at the associated wheel brake.
  • the electromagnetic valve can be closed.
  • the brake system may include at least one other valve for other purposes. However, such a valve is then not functionally connected between the master cylinder and one of the wheel brakes.
  • the controller or the controller system may be generally configured to drive the first valve assemblies during a driver independent brake intervention (eg, a vehicle dynamics control procedure).
  • the control unit or the control unit system can implement at least one of the following vehicle dynamics control functionalities for the driver-independent brake intervention: a Antilock Braking System (ABS), traction control (ASA) and Electronic Stability Control (ESP, also known as Vehicle Stability Control, VSC).
  • ABS Antilock Braking System
  • ASA traction control
  • ESP Electronic Stability Control
  • VSC Vehicle Stability Control
  • an electrohydraulic motor vehicle brake system comprising a master cylinder, an electromechanical actuator for generating hydraulic pressure in a BBW mode of the brake system, a simulation device for generating a pedal reaction behavior and a valve arrangement arranged upstream of the simulation device.
  • the simulation device is designed to receive displaced hydraulic fluid in the BBW mode during a brake pedal actuation, and the valve arrangement is able to selectively block the intake of hydraulic fluid in the simulation device.
  • the brake system further comprises a control unit or a control unit system, which is designed to control the valve arrangement in driving dynamics control mode of the brake insert to limit a brake pedal travel.
  • the brake pedal travel may be limited in the vehicle dynamics control mode with respect to a brake pedal travel during a service brake that requires no vehicle dynamics control. By means of the limited brake pedal travel, the driver can be informed haptically on the brake pedal via the onset of vehicle dynamics control.
  • the brake pedal travel limit may be dependent on a static road friction coefficient. For example, the brake pedal travel limit could be in a certain ratio to this coefficient of friction.
  • Also provided is a method for operating an electrohydraulic automotive brake system comprising a master cylinder, an electromechanical actuator for actuating a first piston received in the master cylinder, a receiving device for at least temporarily receiving hydraulic fluid from the master cylinder, a set of electrically controllable Valve assemblies and a plurality of wheel brakes, wherein the set of valve assemblies each comprise a first valve arrangement between the master cylinder and each wheel brake and a second valve arrangement between the master cylinder and the receiving device.
  • the method comprises the step of driving at least one of the first valve arrangements and the second valve arrangement in multiplex operation.
  • a respective individual hydraulic pressure can be set or adjustable.
  • the multiplexing operation may be such that if at several Wheel brakes and in the recording device different hydraulic pressures must be set, the affected valve assemblies are all first opened and then closed individually upon reaching an individual target pressure.
  • the multiplex operation can be based on time slots, wherein each time slot is assigned at least one of the valve arrangements.
  • the receiving device is designed as a receiving cylinder, in which a second piston coupled to a brake pedal is provided
  • the second valve arrangement can be actuated in multiplex operation in order to act (hydraulically) on the second piston.
  • the action on the second piston may produce a pedal return action indicative of driver-independent brake engagement.
  • This pedal return action can be, for example, the typical pulsations of a driving dynamics control operation.
  • the action on the second piston can realize a Pedalwegbegrenzung to point to the pedal travel on a Fahrbahnreibwert.
  • an electro-hydraulic vehicle brake system including a master hydraulic pressure generating cylinder in a push-through mode of the brake system, an electromechanical hydraulic pressure generator for generating hydraulic pressure in a BBW mode of the brake system, a set of electrically controllable Valve assemblies and a plurality of wheel brakes, wherein the set of valve assemblies per wheel brake each comprise a first valve arrangement between the master cylinder and the hydraulic pressure generator on one side and the wheel brake on the other side and a second valve arrangement between the master cylinder and the electromechanical hydraulic pressure generator.
  • the method comprises the step of driving at least one of the first valve arrangements and the second valve arrangement in multiplex operation.
  • the second method aspect can be acted upon by driving the second valve assembly to a recorded in the master cylinder and coupled to a brake pedal or coupled piston.
  • By acting on the piston can be generated indicative of a driver-independent braking intervention pedal return behavior.
  • the action on the piston may alternatively or additionally implement a pedal travel limitation in order to indicate friction value via the pedal travel on a roadway.
  • an actuation of the first valve arrangements can be prioritized over an actuation of the second valve arrangement. If, for example, it can be seen that the available hydraulic fluid volume could not be sufficient for a particular operation, the second valve arrangement can remain closed in order to prioritize the first valve arrangements.
  • Also disclosed is a method for operating an automotive electro-hydraulic brake system comprising a master cylinder, an electromechanical actuator for hydraulic pressure generation in a BBW mode of the brake system, a simulation device for generating a pedal reaction behavior, and a valve arrangement arranged upstream of the simulation device.
  • the simulation device is designed to receive displaced hydraulic fluid in the BBW mode during a brake pedal actuation, wherein the valve arrangement is able to selectively block the intake of hydraulic fluid in the simulation device.
  • the method of operation includes the step of driving the valve assembly in a driving dynamics control operation of the brake system to limit a brake pedal travel.
  • a computer program product having program code means for performing the method presented herein when the computer program product runs on at least one processor. Further specified is a motor vehicle control unit or control unit system, which comprises the computer program product.
  • the electromechanical actuator for actuating the master cylinder piston is designed as part of a brake booster.
  • the braking force to be amplified can in this case be exerted on the piston by means of the mechanical actuator.
  • the electromechanical actuator is designed to actuate the piston for braking force generation.
  • This variant can be used, for example, in the context of a BBW operation, in which the brake pedal is mechanically decoupled from the master cylinder piston (normally).
  • the mechanical actuator is used, for example, in the event of failure of a BBW component (ie in "push-through" mode or in emergency braking) for actuating the piston.
  • the selective decoupling of the brake pedal from the master cylinder piston can be interrupted by means of a decoupling device.
  • a decoupling device apart from an emergency braking operation (in which the brake pedal is coupled via the mechanical actuator to the master cylinder piston) may be provided a permanent decoupling.
  • a decoupling can take place at least in the context of a regenerative braking operation (generator operation).
  • the decoupling and the simulation device can be completely eliminated.
  • the brake system may have suitable control devices.
  • These drive devices may comprise electrical, electronic or program-controlled assemblies as well as combinations thereof.
  • the control devices can be provided in a common control unit or in a system of separate control units (Electronic Control Units, ECUs).
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an electro-hydraulic vehicle brake system.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an electro-hydraulic vehicle brake system.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of an electro-hydraulic vehicle brake system
  • FIGS. 4A are schematic diagrams showing embodiments of FIGS.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a hydraulic vehicle brake system 100, which is based on the brake-by-wire (BBW) principle.
  • the brake system 100 can be operated optionally (eg in hybrid vehicles) in a regenerative mode.
  • an electric machine 102 is provided, which provides a generator functionality and can be selectively connected to wheels and an energy storage, eg a battery (not shown).
  • the brake system 100 includes a master cylinder assembly 104 that may be mounted to a vehicle bulkhead.
  • a hydraulic control unit (HCL) 106 of the brake system 100 is operatively disposed between the master cylinder assembly 104 and four wheel brakes VL, VR, HL, and HR of the vehicle.
  • the HCU 106 is formed as an integrated assembly and includes a plurality of individual hydraulic components and a plurality of fluid inlets and fluid outlets.
  • a simulation device 108 shown only schematically, is provided for providing a pedal reaction behavior during service brake operation.
  • the simulation device 108 may be based on a mechanical or hydraulic principle. In the latter case, the simulation device 108 may be connected to the HCU 106.
  • the master cylinder assembly 104 has a master cylinder 110 with a piston slidably received therein.
  • the piston is formed in the embodiment as a tandem piston with a primary piston 112 and a secondary piston 114 and defined in the master cylinder 110 two separate hydraulic chambers 116, 118.
  • the two hydraulic chambers 116, 118 of the master cylinder 110 are to supply hydraulic fluid via a respective port with a non-pressurized Hydraulic fluid reservoir 120 connected.
  • Each of the two hydraulic chambers 116, 116 is further coupled to the HCU 106 and each defines a brake circuit I and II.
  • a hydraulic pressure sensor 122 is provided for the brake circuit I., which could also be integrated into the HCU 106.
  • the master cylinder assembly 104 further includes an electromechanical actuator (ie, an electromechanical actuator) 124 and a mechanical actuator (ie, a mechanical actuator) 126. Both the electromechanical actuator 124 and the mechanical actuator 126 facilitate and act upon actuation of the master cylinder piston on an input-side end face of this piston, more precisely of the primary piston 112, a.
  • the actuators 124, 126 are configured to independently (and separately or jointly) actuate the master cylinder piston.
  • the electromechanical actuator 124 is arranged so that it can act directly on the piston (more precisely on the primary piston 112) of the master cylinder 110 to build up hydraulic pressure on the wheel brakes.
  • the piston 112 of the master cylinder 110 is mechanically operated directly by the electromechanical actuator 124.
  • the piston of the master cylinder 110 may be hydraulically actuated by means of the electromechanical actuator 124 (not shown in FIG. 1).
  • the electromechanical actuator 124 not shown in FIG. 1.
  • Master cylinder 110 may be fluidly coupled to another, cooperating with the electromechanical actuator 124 cylinder-piston device.
  • the cylinder-piston device coupled to the electromechanical actuator 124 may be fluidly coupled to the primary piston 112 of the master cylinder 110 such that a hydraulic pressure generated in the cylinder-piston device acts directly on the primary piston 112 and thus to actuate the Primary piston 112 in the master cylinder 110 leads.
  • the primary piston 112 may then be displaced so far in one implementation due to the applied hydraulic pressure in the master cylinder 110 (shift to the left in FIG. 1) until the hydraulic pressure generated in the master cylinder chambers 116, 118 is equal to that in the additional cylinder-piston device generated hydraulic pressure corresponds.
  • the mechanical actuator 126 has a force transmission element 128, which is rod-shaped and can act directly on the input-side end face of the primary piston 112. As shown in FIG. 1, the power transmission element 128 is coupled to a brake pedal 130. It is understood that the mechanical actuator 126 may include other components that are operatively disposed between the brake pedal 130 and the master cylinder 110. Such other components can be both mechanical and hydraulic nature. In the latter case, the actuator 126 is designed as a hydraulic-mechanical actuator 126.
  • the electromechanical actuator 124 has an electric motor 134 and a gear 136, 138 following the output side of the electric motor 134.
  • the transmission is an assembly of a rotatably mounted nut 136 and a with the nut 136 (eg via rolling elements such as balls) in engagement and axially movable spindle 138.
  • rack gears or other types of gears can be used.
  • the electric motor 134 in the present embodiment has a cylindrical shape and extends concentrically with the power transmission member 128 of the mechanical actuator 126. Specifically, the electric motor 134 is disposed radially outward of the power transmission member 128. A rotor (not shown) of the electric motor 134 is rotatably coupled to the gear nut 136 to rotate it. A rotational movement of the nut 136 is transmitted to the spindle 138 such that an axial displacement of the spindle 138 results.
  • the left in Fig. 1 end face of the spindle 138 can (possibly via an intermediate member) in abutment on the right in Fig. 1 front side of the primary piston 112 and consequently the primary piston 112 (together with the secondary piston 114) in FIG.
  • the piston arrangement 112, 114 can also be displaced to the left by the force transmission element 128 of the mechanical actuator 126 in FIG. 1 extending through the spindle 138 (designed as a hollow body). Moving the piston arrangement 112, 114 to the right in FIG. 1 is accomplished by means of the hydraulic pressure prevailing in the hydraulic chambers 116, 118 (when the brake pedal 130 is released and, if necessary, when the spindle 138 is moved to the right).
  • a decoupler 142 is provided functionally between the brake pedal 130 and the power transmission member 128.
  • the decoupler 142 allows for selective decoupling of the brake pedal 130 from the piston assembly 112, 114 in the master cylinder 110 (e.g., by interrupting the power transmission path).
  • the functionalities of the decoupling device 142 and the simulation device 108 will be explained in more detail below.
  • the brake system 100 shown in FIG. 1 is based on the principle of brake-by-wire (BBW). This means that both the decoupling device 142 and the simulation device 108 are activated within the scope of normal service braking. Accordingly, the brake pedal 130 from the power transmission element 128 (and thus of the piston assembly 112, 114 in
  • the amount of the resulting braking force of the wheel brakes VL, VR, HL and HR is adjusted as a function of a sensed brake pedal operation.
  • a displacement sensor 146 and a force sensor 148 are provided whose output signals from a control unit driving the electric motor 134
  • the displacement sensor 146 detects an actuation path associated with an operation of the brake pedal 130 while the force sensor 148 detects an actuation force associated therewith.
  • the control unit 150 Depending on the output signals of the sensors 146, 148 (and possibly of the pressure sensor 122), the control unit 150 generates a drive signal for the electric motor 134.
  • the emergency brake operation is, for example, the result of the failure of the vehicle battery or a component of the electromechanical actuator 124.
  • Deactivation of the decoupling device 142 (and the simulation device 108) in emergency braking mode enables a direct coupling of the brake pedal 130 to the master cylinder 110, namely via the force transmission element 128 ( "push-through” mode).
  • the emergency braking is initiated by depressing the brake pedal 130.
  • the brake pedal operation then transmits via the force transmission element 128 to the master cylinder 110.
  • the piston assembly 112, 114 moves in Fig. 1 to the left.
  • hydraulic fluid is supplied from the hydraulic chambers 116, 118 of the master cylinder 110 via the HCU 106 to the wheel brakes VL, VR, HL and HR for braking force generation.
  • the HCU 106 includes four valves 152, 154, 156, 158 between the master cylinder 110 and the wheel brakes VL, VR, HL, HR.
  • the valve arrangement known from WO 2010/091883 A or WO 2011/141158 A can be used.
  • the hydraulic pressure modulation in vehicle dynamics control mode is carried out by means of the electromechanical actuator 124.
  • the electromechanical actuator 124 is not only used to generate braking power in the context of service braking, but also, for example, for the purpose of vehicle dynamics control (eg in the ABS and / or ASR). and / or ESP control operation).
  • valves 152, 154, 156, 158 can then be assigned a separate time slot in which the relevant valve can be actuated once or several times (eg, opened and / or closed).
  • no further valves are present between the wheel brakes VL, VR, HL and HR and the master cylinder 110 for driving dynamics control purposes.
  • valves 152, 154, 156, 158 can be opened and at the same time a hydraulic pressure can be established at several or all assigned wheel brakes VL, VR, HL and HR by means of the electromechanical actuator 124.
  • a hydraulic pressure can be established at several or all assigned wheel brakes VL, VR, HL and HR by means of the electromechanical actuator 124.
  • Upon reaching a radindividual target pressure then closes the corresponding valve 152, 154, 156, 158, while one or more other valves 152, 154, 156, 158 continue to remain open until the respective target pressure is reached there.
  • the four valves 152, 154, 156, 158 are therefore opened in the multiplex mode individually per wheel or wheel group depending on the respective target pressure time slot synchronous and closed.
  • valves 152, 154, 156, 158 are realized as 2/2-way valves and designed, for example, as non-adjustable shut-off valves. In this case, therefore, no opening cross-section can be set, as would be the case for example with proportional valves.
  • the valves 152, 154, 156, 158 are realized as proportional valves with an adjustable opening cross-section.
  • the brake system 100 includes at least one second valve assembly 178 provided between the master cylinder 110 and a receiver 142A.
  • the valve assembly 178 is disposed between the hydraulic chamber 116 of the master cylinder 110 on the one hand and the receiver 142A on the other hand.
  • a similar valve arrangement could additionally or Alternatively, between the second hydraulic chamber 118 of the master cylinder 110 and an additional recording device (not shown) or the existing recording device 142 A may be provided.
  • the valve arrangement 178 could also open into a receiving device (not shown in FIG. 1) enclosed by the decoupling device 142.
  • the valve arrangement 178 comprises a single valve, which may be designed as a controllable or non-controllable shut-off valve and integrated into the HCU 106.
  • the receptacle 142A may be a pressure accumulator (eg, a membrane-based LPA or HPA). Also, the receptacle 142A could be formed as a cylinder-and-piston arrangement.
  • All five valves 152, 154, 156, 158, 178 can be controlled by the control unit 150 in multiplex mode. Such a control can be done for different purposes, for example, for the intermediate storage of hydraulic fluid in the receiving device 142A.
  • the receiver 142A therefore functions as an "additional" hydraulic fluid consumer in addition to the four wheel brakes VL, VR, HL and HR. In other words, the pickup device 142A "simulates" a "fifth" wheel.
  • a drive cycle of the controller 150 would include five time slots (one time slot for each of the five valves 152, 154, 156, 158, 178).
  • the valve assembly 178 could have one or more of the time slots assigned to the multiplex valves 152, 154, 156, 158.
  • one drive cycle includes four time slots.
  • Fig. 2 shows a more detailed embodiment of a vehicle brake system 100, which is based on the explained in connection with the schematic embodiment of Fig. 1 operating principle. The same or similar elements were provided with the same reference numerals as in Fig. 1, and their explanation is omitted below.
  • the ECU, the wheel brakes, the four valve units of the HCU associated with the wheel brakes (multiplex valves 152, 154, 156, 158 in FIG. 1) and the regenerative braking mode generator have not been illustrated.
  • the illustrated in Fig. 2 vehicle brake system 100 includes two brake circuits I. and IL, wherein two hydraulic chambers 116, 118 of a master cylinder 110 each in turn exactly one brake circuit I., II. Are assigned.
  • the master cylinder 110 has two ports per brake circuit L, II.
  • the two hydraulic chambers 116, 118 each open into a first port 160, 162, via which hydraulic fluid can be conveyed out of the respective chamber 116, 118 into the associated brake circuit L, IL.
  • each of the brake circuits I and II can be connected via a second connection 164, 166, which opens into a corresponding annular chamber 110A, HOB in the master cylinder 110, to the unpressurised hydraulic fluid reservoir, not shown in FIG. 2 (reference numeral 120 in FIG. 1) are connected.
  • a valve 170, 172 is provided in each case, which is realized in the embodiment as a 2/2-way valve.
  • the first and second ports 160, 162, 164, 166 can be selectively interconnected. This corresponds to a "hydraulic short circuit" between the master cylinder 110 on the one hand and, on the other hand, the pressureless hydraulic fluid reservoir (which is then connected to the hydraulic chambers 116, 118 via the annular chambers 110A, HOB.)
  • the pistons 112 , 114 in the master cylinder 110 are displaced essentially without resistance by the electromechanical actuator 124 or the mechanical actuator 126
  • the two valves 170, 172 thus enable, for example, a regenerative braking operation (generator operation), where the hydraulic fluid displaced from the hydraulic chambers 116, 118 during a conveying movement in the master cylinder 110 is not directed to the wheel brakes but to the unpressurised hydraulic system - Raulikfluidreservoir, without it to a (usually undesirable in regenerative braking operation) hydraulic pressure build-up on the wheel brakes would come
  • the regenerative braking operation may be implemented on an axle-by-axle basis. Therefore, in the case of an axle-related brake circuit distribution in the regenerative braking operation, one of the two valves 170, 172 can be closed and the other can be opened.
  • the two valves 170, 172 also allow the reduction of hydraulic pressure at the wheel brakes. Such a pressure reduction may be desirable in the event of failure (eg, a blockage) of the electromechanical actuator 124 or in the vehicle dynamics control system. drove to avoid a return stroke of the electromechanical actuator 124 (eg to avoid a reaction to the brake pedal). Also for pressure reduction, the two valves 170, 172 are transferred to their open position, whereby hydraulic fluid from the wheel brakes on the annular chambers 110A, HOB in the master cylinder 110 can flow back into the hydraulic fluid reservoir.
  • a pressure reduction may be desirable in the event of failure (eg, a blockage) of the electromechanical actuator 124 or in the vehicle dynamics control system. drove to avoid a return stroke of the electromechanical actuator 124 (eg to avoid a reaction to the brake pedal).
  • the two valves 170, 172 are transferred to their open position, whereby hydraulic fluid from the wheel brakes on the annular chambers 110A, HOB in the master cylinder 110 can flow back
  • valves 170, 172 also allow refilling of the hydraulic chambers 116, 118. Such refilling may become necessary during an ongoing braking operation (eg, due to so-called brake "fading.")
  • the wheel brakes are via associated valves of the HCU 2) are fluidically isolated from the hydraulic chambers 116, 118. The hydraulic pressure prevailing at the wheel brakes is thus "locked in”. Thereafter, the valves 170, 172 are opened.
  • hydraulic fluid is then drawn from the pressureless reservoir into the chambers 116, 118.
  • valves 170, 172 can be closed again and the hydraulic connections to the wheel brakes can be reopened.
  • the previously "caged" hydraulic pressure can be further increased.
  • both a simulation device 108 and a decoupling device 142 are based on a hydraulic principle in the present exemplary embodiment.
  • Both devices 108, 142 each comprise a cylinder 108A, 142A for receiving hydraulic fluid and a piston 108B, 142B received in the respective cylinder 108A, 142A.
  • the piston 142B of the decoupling device 142 is mechanically coupled to a brake pedal, not shown in FIG. 2 (see reference numeral 130 in FIG.
  • the piston 142B has an extension 142C extending through the cylinder 142A in the axial direction.
  • the piston extension 142C is coaxial with a power transmission element 128 for the primary piston 112 and is upstream of this in the direction of actuation of the brake pedal.
  • the vehicle brake system 100 in the present embodiment comprises three further valves 174, 176, 178, which are implemented here as 2/2-way valves. It is understood that any or all of these three valves 174, 176, 178 may be omitted in other embodiments where the corresponding functionalities are not required. It should also be understood that all of these valves may be part of a single HCU block (see reference numeral 106 in FIG.
  • the first valve 174 is provided on the one hand between the decoupler 142 (via a port 180 provided in the cylinder 142A) and the simulation device 108 (via a port 182 provided in the cylinder 108A) and on the other hand to the pressureless hydraulic fluid reservoir (via the port 166 of the master cylinder 110).
  • the port 182 of the cylinder 108A is preceded by the second valve 176, which has a throttle characteristic in its passage position.
  • the third valve 178 is provided between the hydraulic chamber 116 (via the port 116) and the brake circuit I.sub.1 on the one hand and the cylinder 142A of the decoupler 142 (via the port 180) on the other hand.
  • the first valve 174 allows selective activation and deactivation of the decoupling device 142 (and indirectly also the simulation device 108).
  • the valve 174 When the valve 174 is in its open position, the cylinder 142A of the decoupler 142 is hydraulically connected to the pressureless hydraulic reservoir. In this position, the decoupling device 142 is deactivated according to the emergency braking operation. Furthermore, the simulation device 108 is deactivated.
  • the opening of the valve 174 has the effect that, when the piston 142B is displaced (as a result of an actuation of the brake pedal), the hydraulic fluid received in the cylinder 142A can be conveyed largely without resistance into the pressureless hydraulic fluid reservoir.
  • This process is essentially independent of the position of the valve 176, as this also has a significant throttling effect in its open position.
  • the simulation device 108 is deactivated.
  • the piston extension 142C overcomes a gap 190 toward the force transmission element 128 and consequently comes into abutment with the force transmission element 128.
  • the force transmission element 128 is detected after overcoming the gap 190 from the displacement of the piston extension 142C and then actuates the Primary piston 112 (and - indirectly - the secondary piston 114) in the master cylinder 110. This corresponds to the already described in connection with FIG. 1 direct coupling of brake pedal and master cylinder piston for hydraulic pressure build-up in the brake circuits l., II. in emergency braking operation.
  • the decoupling device 142 When the valve 174 is closed (and the valve 178 is closed), the decoupling device 142 is activated. This corresponds to the service brake operation. In this case, hydraulic fluid is conveyed from the cylinder 142A into the cylinder 108A of the simulation device 108 upon actuation of the brake pedal. In this way, the simulator piston 108B is displaced against the counterforce provided by the elastic element 108C, so that the usual pedal reaction behavior is established. At the same time, the gap 190 between the piston extension 142C and the force transmitting member 128 is further maintained. As a result, the brake pedal is mechanically decoupled from the master cylinder.
  • the maintenance of the gap 190 takes place in that, by means of the electromechanical actuator 124, the primary piston 112 is moved to the left at least as fast in FIG. 2 as the piston 142B moves to the left due to the brake pedal actuation. Since the power transmission member 128 is mechanically or otherwise (e.g., magnetically) coupled to the primary piston 112, the power transmission member 128 moves together with the primary piston 112 when actuated by the gear spindle 138. This entrainment of the power transmission member 128 allows the gap 190 to be maintained.
  • a displacement sensor 146 based on a magnetic principle is provided.
  • the displacement sensor 146 includes a plunger 146A rigidly coupled to the piston 142B at the end of which a magnetic element 146B is mounted.
  • the movement of the magnetic element 146B i.e., the path traveled by the plunger 146B and piston 142B, respectively
  • An output signal of the Hall sensor 146C is evaluated by a control unit not shown in Fig. 2 (see reference numeral 150 in Fig. 1). Based on this evaluation, the electromechanical actuator 124 can then be activated.
  • the second valve 176 which is the simulation device 108 upstream and may be omitted in some embodiments.
  • This valve 176 has a predetermined or adjustable throttle function.
  • the adjustable throttle function can be, for example, a hysteresis or other characteristic for the Achieve pedal reaction behavior.
  • a driver may be allowed to switch between different brake pedal characteristics.
  • a short response of the brake pedal can simulate a sporting behavior, while a comfortable behavior by means of a long response path can be displayed.
  • the corresponding switching behavior for the brake pedal can be coupled with an otherwise switching behavior, for example for suspension damping.
  • valve 176 movement of the piston 142B (with the valves 174, 178 closed) and thus the brake pedal travel may be limited.
  • the third valve 178 allows in its open position, the delivery of hydraulic laulikfluid from the piston 142 A in the brake circuit I and the hydraulic chamber 116 of the master cylinder 110 and vice versa.
  • fluid delivery from the piston 142A to the brake circuit I allows for rapid braking (e.g., prior to the onset of pumping action of the electro-mechanical actuator 124), immediately closing the valve 178.
  • hydraulic feedback e.g., pressure modulation generated in the vehicle dynamics control mode by the electromechanical actuator 124 may be applied to the brake pedal via the piston 142B.
  • a pressure sensor 148 In a hydraulic line opening into the port 180 of the cylinder 142A, a pressure sensor 148 is provided, the output signal of which permits a conclusion on the operating force on the brake pedal.
  • the output signal of this pressure sensor 148 is evaluated by a control unit, not shown in FIG. Based on this evaluation, it is then possible to control one or more of the valves 170, 172, 174, 176, 178 to implement the above-described functionalities. Furthermore, based on this evaluation, the electromechanical actuator 124 can be actuated.
  • the brake system 100 HCL) shown in FIG. 1 106 can be used ..
  • the multiplexing arrangement shown in FIG. L a total of four valves in addition to the valves illustrated in FIG. 2.
  • the multiplexing operation additionally comprises the valve 178. 2 the valve 178 is provided between the hydraulic chamber 116 in the master cylinder 110 on the one hand and the cylinder 142A on the other hand.
  • valve 178 makes it possible in the present embodiment to give the driver on the brake pedal a haptic feedback by means of the electromechanical actuator 124. In this way, it is possible to compensate for a limitation of the brake system 100 based on the BBW principle, namely the missing feedback on the brake pedal in the case of a driving dynamics control intervention (for example of ABS pulsations). In conventional BBW brake systems, the driver no longer receives feedback from the brake pedal decoupled from the master cylinder that a vehicle dynamics control system has used (for example, because a road surface with a low coefficient of friction is present).
  • the valve 178 (already provided) is driven in multiplex mode in synchronism with the four multiplex valves associated with the wheel brake.
  • hydraulic pressure pulsations generated by the electromechanical actuator 124 indicative of vehicle dynamics control operation may be transmitted to the cylinder 142A by fully or partially opening the valve 178.
  • the hydraulic pressure pulsations in the cylinder 142A are haptically perceived by the driver when the brake pedal is partially or completely depressed.
  • valves 174, 176, 178 can achieve a targeted Pedalwegbegrenzung that reflects the coefficient of friction of the road over the length of the pedal travel. Namely, the three valves 174, 176, 178 closed, no hydraulic fluid can escape from the cylinder 142A, which corresponds to a limitation of the pedal travel. For pedal travel limitation, therefore, the valve 176 associated with the simulation device 108 (possibly in synchronism with the valve 178) can also be closed. In general, the valve 176 may be closed, in particular, when the valve 178 is opened or when pedal valve 178 is closed, as described above, a pedal travel limit is desired.
  • valve 178 and the simulation device 108 arranged valve 176) are conceivable. If, for example, during an active brake pedal actuation on the part of the driver, it is detected at a certain point in time that one or more of the wheels requires a vehicle dynamics control (for example an ABS control), the valve 176 to the simulation device 108 is initially closed to limit the pedal travel ( ie to indicate the low coefficient of friction of the road over the length of the pedal travel). The valves 174 and 178 are also in a closed state.
  • vehicle dynamics control for example an ABS control
  • the multiplex valve on the wheel brake of each wheel is now opened one or more times (for example, according to pressure build-up, pressure maintenance, and pressure reduction phases).
  • the valve 178 is actuated in the course of the multiplex operation, so for example repeatedly opened and closed. In this way, hydraulic pressure changes in the cylinder 142A can be achieved which cause the ABS characteristic, pulsating pedal to act retroactively.
  • valve 178 is opened or closed in synchronism with one or more of the multiplex valves associated with the wheel brakes (in particular those affected by the vehicle dynamics control).
  • the multiplex valves associated with the wheel brakes and the valve 178 may also be sequentially actuated.
  • a hydraulic punch-through between the master cylinder 110 and the cylinder 142A is obtained with the valve open 178th A corresponding displacement of the master cylinder pistons 112, 114 by means of the electromechanical actuator 124 therefore leads to a hydraulic reaction in the cylinder 142A and thus on the brake pedal.
  • Suitable control strategies for the electromechanical actuator 124 thus not only influence the strength of the pedal movements become;
  • the timing and frequency (ie the frequency) of the pedal feedback to the driver can also be influenced by software.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of a brake system 100.
  • Matching or comparable elements as in the embodiments according to FIGS. 1 and 2 are again identified by the same reference numerals. ⁇ deviate accordingly from the embodiments of FIGS. 1 and 2 does not act on the primary piston 112 in the master cylinder 110 in the embodiment of FIG. 3, the electromechanical actuator 124. Rather, the electromechanical effect
  • Actuator 124 on a piston 200 which is received in a separate cylinder 202 and fluidly coupled to the wheel brakes VL, VR, HL and HR.
  • the piston 200 is a plunger.
  • the brake system 100 according to FIG. 3 is also based on the BBW principle. Therefore, normally, ie in BBW mode, the master cylinder 110 is fluidly decoupled from the wheel brakes VL, VR, HL and HR.
  • valves 178 ' are opened only in a "push-through" mode of the brake system 100.
  • hydraulic fluid may be displaced from the chambers 116, 118 to the wheel brakes VL, VR, HL and HR (the multiplex valves 152, 154) , 156, 158 are then opened).
  • the hydraulic pressure at the wheel brakes VL, VR, HL and HR is established by means of the electromechanical actuator 124 and displacement of the plunger piston 200.
  • valves 178 between the cylinder 202 on the one hand and the wheel brakes VL, VR, HL and HR on the other hand to open.
  • valves 152, 154, 156, 158 which in turn are assigned to the four wheel brakes VL, VR, HL and HR, in each case at least one of the two further valve arrangements illustrated in FIG each two valves 178, 178 'include.
  • the Fign. 4A to 4C are diagrams illustrating embodiments for driving some or more of the valves 152, 154, 156, 158, 178, 178 'in multiplexed operation.
  • the corresponding control concepts can be realized in the brake systems 100 according to the embodiments described above.
  • FIG. 4A shows in a combined diagram the time profile of the brake pedal travel and the control (valve current) of the valve 176 provided between the master cylinder 110 and the simulation device 108.
  • the energized state of the valve 176 corresponds to its closed position.
  • the brake pedal travel is initially limited in the embodiment and then gradually released to give the driver a pedal feedback.
  • the pedal travel may be adjusted in dependence (eg, indirectly proportional) to the road friction coefficient. For example, as illustrated in FIG. 4A, it would be possible to increase the pedal travel gradually as the coefficient of friction increases.
  • the valve 176 is supplied with a ramp in order to gradually block the hydraulic connection to the simulation device 108 and to delimit the pedal travel smoothly. It is assumed that the hydraulic fluid displaced during brake pedal operation can not otherwise escape.
  • this corresponds to the closed state of the valves 174 and 178, so that the hydraulic fluid in the cylinder 142A remains trapped.
  • this corresponds to a closed state of the two valve arrangements, which respectively comprise the valve 178, 178 '.
  • valve 176 is each momentarily opened (i.e., put in the de-energized state). In the de-energized state, hydraulic fluid can escape into the simulation device 108. This is noticeable in FIG. 4A by a stepwise increase of the pedal travel at the times t2 and t3. Finally, at the point in time t4, a jump in the coefficient of friction is detected, which makes it possible to terminate the ABS control. For this reason, the valve current is again taken back ramped and the valve 176 opened accordingly. This means that after a smooth transition, the brake pedal travel increases as usual.
  • Fig. 4B shows a comparable scenario as Fig. 4A.
  • the energization of the valve 178, 178 ' shown to close them.
  • the onset of the ABS control operation is additionally indicated haptically to the driver by a forward and backward pedal movement.
  • the pedal movement therefore corresponds to the usual hydraulic pressure pulsations of an ABS control in a conventional brake system.
  • valve 178/178 ' is repeatedly energized for a short time (and opened during the energization).
  • valves 152, 154, 156, 158 are cyclically energized in the context of ABS control to the ABS-typical pressure build-up, pressure maintenance and pressure reduction phases run off wheel-related. Overall, therefore, a multiplex cycle includes five time slots, one for each of the valves 152, 154, 156, 158, 178/178 '. As illustrated in FIG. 4B, current is applied to valve 178/178 'at time t2 in order to open it.
  • valve 178/178 ' In the open state of the valve 178/178 'is an actuation of the electromechanical actuator 124 to move a predetermined volume of hydraulic fluid and to extend the Pedalweg something.
  • a volume displacement from the cylinder 142A into the hydraulic chamber 116 of the master cylinder 110 takes place for this purpose.
  • a displacement of hydraulic fluid volume from the hydraulic chamber 116 of the master cylinder 110 into the cylinder 202 takes place.
  • the pedal travel is maintained at a constant value until a time t3, ie limited.
  • time t3 then takes place an equal volume displacement in the reverse direction.
  • the processes taking place at the times t2 and t3 can be repeated several times until the ABS control can be ended until the time tx.
  • the pedal travel modulation shown in Fig. 4B makes it possible to haptically indicate the beginning of the ABS control to the driver on the brake pedal by limiting the pedal travel.
  • a pedal travel may be adjusted depending on the road friction coefficient (see Fig. 4A).
  • Fig. 4C is a diagram similar to Fig. 4B illustrating the scenario of ABS control in the case of rapid brake pedal operation by the driver.
  • the valve 176 which can lead to an overshoot of the pedal travel.
  • the pedal travel would be too long relative to the road surface friction coefficient.
  • a certain volume of hydraulic fluid is displaced from the chamber 116 of the master cylinder 110 into the cylinder 142A (at the times t2, t3, etc.).
  • hydraulic fluid is delivered from the cylinder 202 into the chamber 116 of the master cylinder 110.

Abstract

Es wird eine elektrohydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlage angegeben. Gemäß einer Implementierung umfasst die Bremsanlage einen Hauptzylinder, einen elektro- mechanischen Aktuator zur Betätigung eines im Hauptzylinder aufgenommenen Kolbens, eine Aufnahme-Einrichtung zur wenigstens zeitweisen Aufnahme von Hydraulikfluid aus dem Hauptzylinder sowie einen Satz elektrisch ansteuerbarer Ventilanordnungen. Der Satz Ventilanordnungen umfasst je eine erste Ventilanordnung zwischen dem Hauptzylinder und jeder einer Mehrzahl von Radbremsen sowie eine zweite Ventilanordnung zwischen dem Hauptzylinder und der Aufnahme-Einrichtung. Ferner ist ein Steuergerät oder Steuergerätesystem vorgesehen, das ausgebildet ist zum Ansteuern wenigstens einer der ersten Ventilanordnungen sowie der zweiten Ventilanordnung im Multiplex-Betrieb.

Description

Elektrohydraulische Fahrzeug-Bremsanlage
und Verfahren zum Betreiben derselben
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet der Fahrzeug- Bremsanlagen. Konkret wird eine elektrohydraulische Fahrzeug-Bremsanlage mit einem elektromechanischen Aktuator zur Betätigung der Bremsanlage beschrieben.
Hintergrund
Elektromechanische Aktuatoren finden bereits seit geraumer Zeit in Fahrzeug- Bremsanlagen Verwendung, beispielsweise zur Realisierung einer elektrischen Parkbremsfunktion (EPB). Bei elektromechanischen Bremsanlagen (EMB) ersetzen sie die herkömmlichen Hydraulikzylinder an den Radbremsen.
Aufgrund technischer Fortschritte hat sich die Leistungsfähigkeit der elektromechanischen Aktuatoren fortlaufend erhöht. Es wurde daher in Erwägung gezogen, derartige Aktuatoren auch zur Implementierung moderner Fahrdynamikregelsysteme heranzuziehen. Zu solchen Regelsystemen zählen ein Antiblockiersystem (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (ASR) oder ein elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP), auch als Fahrzeugstabilitätsregelung (Vehicle Stability Control, VSC) bezeichnet.
Die WO 2006/111393 A lehrt eine elektrohydraulische Bremsanlage mit einem hochdynamischen elektromechanischen Aktuator, der die Druckmodulation im Fahrdyna- mikregelbetrieb übernimmt. Der in der WO 2006/111393 A beschriebene
elektromechanische Aktuator ist dazu vorgesehen, direkt auf einen Hauptzylinder der Bremsanlage einzuwirken. Aufgrund der hohen Dynamik des elektromechanischen Aktuators lassen sich die hydraulischen Komponenten der aus der WO 2006/111393 A bekannten Bremsanlage auf ein einziges 2/2-Wege-Ventil pro Radbremse reduzieren. Zur Realisierung radindividueller Druckmodulationen werden die Ventile dann einzeln oder gruppenweise im Multiplex-Betrieb angesteuert.
Aus der Minimierung auf lediglich ein Ventil pro Radbremse resultieren jedoch auch Herausforderungen, wie ein ungewollter Druckausgleich bei gleichzeitig geöffneten Ventilen. Eine Lösung basierend auf einem hochdynamischen Regelverhalten hierfür wird in der WO 2010/091883 A angegeben.
Die WO 2010/091883 A offenbart eine elektrohydraulische Bremsanlage mit einem Hauptzylinder und einem darin aufgenommenen Tandemkolben. Der Tandemkolben ist mittels eines elektromechanischen Aktuators betätigbar. Der elektromechanische Aktuator umfasst einen konzentrisch zum Tandemkolben angeordneten Elektromotor sowie eine Getriebeanordnung, die eine Rotationsbewegung des Elektromotors in eine Translationsbewegung des Kolbens umsetzt. Die Getriebeanordnung besteht aus einem Kugelgewindetrieb mit einer drehfest mit einem Rotor des Elektromotors gekoppelten Kugelgewindemutter und einer auf den Tandemkolben einwirkenden Kugelgewindespindel.
Eine weitere elektrohydraulische Bremsanlage mit einem auf einen Hauptzylinder- Kolben wirkenden elektromechanischen Aktuator ist aus der WO 2012/152352 A bekannt. Diese Anlage kann in einem regenerativen Modus (Generatorbetrieb) arbeiten.
Kurzer Abriss
Es sind eine elektrohydraulische Fahrzeug-Bremsanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben derselben anzugeben, die eine verbesserte Funktionalität aufweisen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine elektrohydraulische Kraftfahrzeug- Bremsanlage bereitgestellt. Diese Bremsanlage umfasst einen Hauptzylinder, einen elektromechanischen Aktuator zur Betätigung eines im Hauptzylinder aufgenommenen ersten Kolbens, eine Aufnahme-Einrichtung zur wenigstens zeitweisen Aufnahme von Hydraulikfluid aus dem Hauptzylinder und einen Satz elektrisch ansteuerbarer Ventilanordnungen, wobei der Satz Ventilanordnungen je eine erste Ventilanordnung zwischen dem Hauptzylinder und jeder einer Mehrzahl von Radbremsen sowie eine zweite Ventilanordnung zwischen dem Hauptzylinder und der Aufnahme-Einrichtung umfasst. Die Bremsanlage umfasst ferner ein Steuergerät oder ein Steuergerätesystem, das ausgebildet ist zum Ansteuern wenigstens einer der ersten Ventilanordnungen sowie der zweiten Ventilanordnung im Multiplex-Betrieb.
Der im Hauptzylinder aufgenommene erste Kolben kann durch den elektromechanischen Aktuator unmittelbar oder mittelbar betätigt werden. Beispielsweise kann der elektromechanische Aktuator zur direkten Einwirkung auf den ersten Kolben des Hauptzylinders angeordnet sein. Er kann hierfür mit dem ersten Kolben mechanisch gekoppelt oder koppelbar sein. Der erste Kolben kann dann unmittelbar durch den Aktuator betätigt werden. Alternativ hierzu kann der elektromechanische Aktuator mit einer vom Hauptzylinder verschiedenen Zylinder-Kolben-Einrichtung der Bremsanlage zusammenwirken und die Zylinder-Kolben-Einrichtung auslassseitig mit dem ersten Kolben des Hauptzylinders (z. B. direkt) fluidisch gekoppelt sein. Ein durch Betätigung des elektromechanischen Aktuator in der Zylinder-Kolben-Einrichtung aufgebauter Hydraulikdruck kann dann auf den ersten Kolben einwirken und den ersten Kolben im Hauptzylinder hydraulisch betätigen. In dieser Konfiguration wird somit der erste Kolben über den in der Zylinder-Kolben-Anordnung und mit Hilfe des elektromechanischen Aktuator erzeugten Hydraulikdruck hydraulisch betätigt (mittelbare Betätigung).
Das Steuergerät oder Steuergerätesystem kann dazu ausgebildet sein, um sämtliche der ersten Ventilanordnungen sowie die zweite Ventilanordnung im Multiplex-Betrieb zu betreiben. Gemäß einer Implementierung werden im Multiplex-Betrieb die Hydraulikdrücke an den Radbremsen sequentiell (einzeln oder gruppenweise) durch Öffnen und Schließen der ersten Ventilanordnungen eingestellt. Von der sequentiellen Hydraulikdruckeinstellung kann auch die Aufnahme-Einrichtung betroffen sein.
Der Multiplex-Betrieb kann ein Zeitmultiplex-Betrieb sein. Allgemein können im Multiplex-Betrieb einzelne Zeitschlitze vorgegeben sein, während derer eine oder mehrere einem bestimmten Zeitschlitz zugeordnete Ventilanordnungen betätigt werden können (beispielsweise durch ein- oder mehrfache Änderung des Schaltzustands von geöffnet nach geschlossen und/oder umgekehrt). Gemäß einer Realisierung ist jeder der ersten Ventilanordnungen genau ein Zeitschlitz zugeordnet. Der zweiten Ventilanordnung kann ein weiterer eigenständiger Zeitschlitz zugeordnet sein. Alternativ hierzu können der zweiten Ventilanordnung ein oder mehrere derjenigen Zeitschlitze zugeordnet sein, welche auch einer oder mehreren der ersten Ventilanordnungen zugeordnet sind. So kann die zweite Ventilanordnung im Multiplex-Betrieb synchron mit einer oder mehreren der ersten Ventilanordnungen betätigt werden.
Gemäß einem Ansteuerkonzept ist die zweite Ventilanordnung immer dann geöffnet, wenn wenigstens eine der ersten Ventilanordnungen geöffnet ist. Gemäß einem weiteren Ansteuerkonzept ist die zweite Ventilanordnung immer dann geschlossen, wenn wenigstens eine der ersten Ventilanordnungen geöffnet ist. Es sind selbstverständlich auch noch weitere, alternative Ansteuerkonzepte denkbar. Die Aufnahme- Einrichtung kann auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. Gemäß einer Implementierung ist die Aufnahme-Einrichtung ein konventioneller Hydraulikdruckspeicher. Der Hydraulikdruckspeicher kann beispielsweise als HPA ("High Pressure Accumulator") oder als LPA ("Low Pressure Accumulator") ausgebildet sein. Ferner kann die Aufnahme-Einrichtung als Aufnahme-Zylinder ausgebildet sein. Im Aufnahme-Zylinder kann ein zweiter Kolben aufgenommen sein. Der zweite Kolben kann beispielsweise mit einem Bremspedal gekoppelt oder koppelbar sein. Ferner kann der zweite Kolben vorgespannt sein, um beispielsweise einer Bremspedalbetätigung entgegen zu wirken.
Das Steuergerät oder Steuergerätesystem kann dazu ausgebildet sein, um durch Ansteuern der zweiten Ventilanordnung auf den zweiten Kolben einzuwirken. Diese Einwirkung kann darin bestehen, den zweiten Kolben im Aufnahme-Zylinder in eine bestimmte Richtung zu verschieben. Gemäß einer Implementierung ist das Steuergerät oder Steuergerätsystem dazu ausgebildet, um durch Einwirken auf den zweiten Kolben ein Pedal rückwirkverhalten zu erzeugen, das auf einen fahrerunabhängigen Bremseingriff hinweist. Der fahrerunabhängige Bremseingriff kann mit einem Fahrdynamik-Regelbetrieb einhergehen.
Der Aufnahme-Zylinder, oder allgemein die Aufnahme-Einrichtung, kann über eine Fluidleitung mit einer Simulations-Einrichtung zur hydraulischen Simulation eines für eine Betriebsbremsung charakteristischen Pedalrückwirkverhaltens gekoppelt sein. Zwischen der Aufnahme-Einrichtung und der Simulations-Einrichtung kann eine dritte Ventilanordnung vorgesehen werden. Dabei können die zweite Ventilanordnung und die dritte Ventilanordnung stromabwärts der Aufnahme-Einrichtung in parallel zueinander verlaufenden Hydraulikleitungen, die jeweils in den Hauptzylinder und die Simulations-Einrichtung münden, vorgesehen sein.
Die dritte Simulationseinrichtung kann dazu verwendet werden, um eine Bremspedal- Charakteristik einzustellen oder um zwischen verschiedenen Charakteristika umzuschalten. In diesem Zusammenhang kann die dritte Ventilanordnung eine vorgegebene oder einstellbare Drosselfunktion besitzen. Die dritten Ventilanordnung kann beispielsweise dazu verwendet werden, um durch einen kurzen Ansprechweg des Bremspedals ein sportliches Verhalten zu realisieren, während mittels eines langen Ansprechwegs ein komfortables Verhalten darstellbar ist.
Eine vierte Ventilanordnung kann in einer Fluidleitung zwischen der Aufnahme- Einrichtung und einem drucklosen Fluidreservoir vorgesehen werden. Ferner kann eine fünfte Ventilanordnung in einer Fluidleitung zwischen dem Hauptzylinder und dem drucklosen Fluidreservoir verbaut sein.
Das Steuergerät oder Steuergerätesystem kann dazu ausgebildet sein, um im Multi- plex-Betrieb in wenigstens einer der Radbremsen und in der Aufnahme-Einrichtung individuell Hydraulikdrücke einzustellen. Hierbei können die ersten Ventilanordnungen rad-individuell oder radgruppen-individuell geöffnet und geschlossen werden. Die zweite Ventilanordnung kann synchron mit einer oder mehreren der ersten Ventilanordnungen geöffnet und geschlossen werden. Die Synchronizität kann durch ein synchrones Ansteuerkonzept, wie oben beschrieben, implementiert sein.
Die ersten Ventilanordnungen und die zweite Ventilanordnung können jeweils ein einziges Ventil umfassen. Zumindest bei den ersten Ventilanordnungen kann es sich bei diesem Ventil um ein nicht-regelbares Absperrventil handeln.
Die ersten Ventilanordnungen und die zweiten Ventilanordnungen können ferner stromabwärts des Hauptzylinders in parallel zueinander verlaufenden Hydraulikleitungen, die jeweils in die Radbremsen und die Aufnahme-Einrichtung münden, vorgesehen sein. In diesen Hydraulikleitungen sind gemäß einer Implementierung keine weiteren Ventile funktional zwischen dem Hauptzylinder einerseits und den Radbremsen und der Aufnahme-Einrichtung andererseits vorgesehen.
Der elektromechanische Aktuator kann einen Elektromotor und ein mit dem Elektromotor gekoppeltes Getriebe umfassen. Das Getriebe kann mit einem auf den ersten Kolben einwirkenden Betätigungsglied gekoppelt sein. Als optionales Merkmal sind der Elektromotor und das Getriebe zumindest teilweise konzentrisch zum Betätigungsglied angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine elektrohydraulische Kraftfahrzeug- Bremsanlage angegeben. Die Bremsanlage umfasst einen Hauptzylinder zur Hydrau¬ likdruckerzeugung in einem "push-through"-Modus der Bremsanlage, einen elektro- mechanischen Hydraulikdruckerzeuger zur Hydraulikdruckerzeugung in einem
"Break-By-Wire"-Modus (BBW-Modus) der Bremsanlage sowie einen Satz elektrisch ansteuerbarer Ventilanordnungen. Der Satz Ventilanordnungen umfasst für jede einer Mehrzahl von Radbremsen je eine erste Ventilanordnung zwischen dem Haupt¬ zylinder und dem Hydraulikdruckerzeuger auf der einen Seite und der Radbremse auf der anderen Seite und eine zweite Ventilanordnung zwischen dem Hauptzylinder und dem elektromechanischen Hydraulikdruckerzeuger. Des Weiteren ist ein Steuergerät oder ein Steuergerätesystem vorgesehen, das ausgebildet ist zum Ansteuern wenigstens einer der ersten Ventilanordnungen sowie der zweiten Ventilanordnung im Mul- tiplex-Betrieb.
Bei der Bremsanlage gemäß dem zweiten Aspekt kann das Steuergerät oder Steuergerätesystem dazu ausgebildet sein, um durch Ansteuern der zweiten Ventilanordnung auf einen im Hauptzylinder aufgenommenen und mit einem Bremspedal gekoppelten oder koppelbaren Kolben einzuwirken. Dabei kann durch Einwirken auf den Kolben insbesondere ein auf einen fahrerunabhängigen Bremseingriff (zum Beispiel eine Fahrdynamikregelung) hinweisendes Pedalrückwirkverhalten erzeugt werden.
Der Hydraulikdruckerzeuger gemäß dem zweiten Aspekt kann einen Elektromotor und ein mit dem Elektromotor gekoppeltes Getriebe umfassen. Ferner kann ein mit dem Getriebe gekoppelter und in einem Hydraulikzylinder aufgenommener Kolben vorgesehen sein. Der Hydraulikzylinder kann fluidisch mit den Radbremsen gekoppelt oder koppelbar sein. Insbesondere können die ersten Ventilanordnungen zwischen dem Hydraulikzylinder und der jeweils zugeordneten Radbremse vorgesehen werden.
Allgemein können die ersten Ventilanordnungen der hier vorgestellten Bremsanlage jeweils genau ein elektromagnetisches Ventil umfassen. Das elektromagnetische Ventil kann zur Hydraulikdruckerzeugung oder zum Hydraulikdruckabbau an der zugehörigen Radbremse geöffnet werden. Zum Halten eines erzeugten Bremsdrucks oder zur Abkopplung der entsprechenden Radbremse von einem Hydraulikdruckaufbau kann das elektromagnetische Ventil geschlossen werden.
In jeder Fluidleitung vom Hauptzylinder zu einer der Radbremsen kann neben der ersten Ventilanordnung keine weitere Ventilanordnung für Fahrdynamikregelzwecke vorgesehen sein. Insgesamt kann die Bremsanlage jedoch wenigstens ein weiteres Ventil zu anderen Zwecken umfassen. Ein solches Ventil ist dann jedoch nicht funktional zwischen dem Hauptzylinder und einer der Radbremsen geschaltet.
Das Steuergerät oder das Steuergerätesystem kann allgemein dazu ausgebildet sein, um die ersten Ventilanordnungen während eines fahrerunabhängigen Bremseingriffs (zum Beispiel einer Fahrdynamikregelprozedur) anzusteuern. Das Steuergerät oder das Steuergerätesystem kann dabei wenigstens eine der folgenden Fahrdynamikre- gelfunktionalitäten für den fahrerunabhängigen Bremseingriff implementieren: ein Antiblockiersystem (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (ASA) und ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP, auch Vehicle Stability Control, VSC, genannt).
Ferner bereitgestellt wird eine elektrohydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlage, die einen Hauptzylinder, einen elektromechanischen Aktuator zur Hydraulikdruckerzeugung in einem BBW-Modus der Bremsanlage, eine Simulationseinrichtung zur Erzeugung eines Pedalrückwirkverhaltens und eine der Simulationseinrichtung vorgeordnete Ventilanordnung umfasst. Die Simulationseinrichtung ist ausgebildet, um im BBW-Modus bei einer Bremspedalbetätigung verdrängtes Hydraulikfluid aufzunehmen, und die Ventilanordnung vermag die Aufnahme von Hydraulikfluid in der Simulationseinrichtung selektiv zu sperren. Die Bremsanlage umfasst ferner ein Steuergerät oder ein Steuergerätesystem, das ausgebildet ist zum Ansteuern der Ventilanordnung im Fahrdynamik-Regelbetrieb der Bremseinlage, um einen Bremspedalweg zu begrenzen.
Der Bremspedalweg kann im Fahrdynamik-Regelbetrieb begrenzt sein gegenüber einem Bremspedalweg bei einer Betriebsbremsung, die keine Fahrdynamik-Regelung erfordert. Mittels des begrenzten Bremspedalwegs kann der Fahrer haptisch am Bremspedal über das Einsetzen der Fahrdynamik-Regelung informiert werden. Gemäß einer Implementierung kann die Bremspedalwegbegrenzung von einem Haftreibungswert der Fahrbahn abhängig sein. Beispielsweise könnte die Bremspedalwegbegrenzung in einem bestimmten Verhältnis zu diesem Reibwert erfolgen.
Ebenfalls bereitgestellt wird ein Verfahren für das Betreiben einer elektrohydrauli- schen Kraftfahrzeug-Bremsanlage, die einen Hauptzylinder, einen elektromechanischen Aktuator zur Betätigung eines im Hauptzylinder aufgenommenen ersten Kolbens, eine Aufnahme-Einrichtung zur wenigstens zeitweisen Aufnahme von Hydraulikfluid aus dem Hauptzylinder, einen Satz elektrisch ansteuerbarer Ventilanordnungen und mehrere Radbremsen umfasst, wobei der Satz Ventilanordnungen je eine erste Ventilanordnung zwischen dem Hauptzylinder und jeder Radbremse sowie eine zweite Ventilanordnung zwischen dem Hauptzylinder und der Aufnahme- Einrichtung umfasst. Das Verfahren umfasst den Schritt des Ansteuerns wenigstens einer der ersten Ventilanordnungen sowie der zweiten Ventilanordnung im Multiplex- Betrieb.
Im Multiplex-Betrieb kann in wenigstens einer der Radbremsen und in der Aufnahme- Einrichtung ein jeweils individueller Hydraulikdruck eingestellt werden oder aber einstellbar sein. Der Multiplex-Betrieb kann derart ablaufen, dass wenn an mehreren Radbremsen und in der Aufnahme-Einrichtung unterschiedliche Hydraulikdrücke eingestellt werden müssen, die betroffenen Ventilanordnungen zunächst alle geöffnet werden und dann einzeln bei Erreichen eines individuellen Zieldrucks geschlossen werden. Wie bereits oben ausgeführt, kann der Multiplex-Betrieb auf Zeitschlitzen basieren, wobei jedem Zeitschlitz wenigstens eine der Ventilanordnungen zugeordnet ist.
Wenn die Aufnahme-Einrichtung als Aufnahme-Zylinder ausgebildet ist, in dem ein mit einem Bremspedal gekoppelter zweiter Kolben vorgesehen ist, kann im Multiplex- Betrieb die zweite Ventilanordnung betätigt werden, um (hydraulisch) auf den zweiten Kolben einzuwirken. Das Einwirken auf den zweiten Kolben kann ein auf einen fahrerunabhängigen Bremseingriff hinweisendes Pedalrückwirkverhaiten erzeugen. Bei diesem Pedalrückwirkverhaiten kann es sich beispielsweise um die typischen Pulsationen eines Fahrdynamik-Regelbetriebs handeln. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Einwirken auf den zweiten Kolben eine Pedalwegbegrenzung realisieren, um über den Pedalweg auf einen Fahrbahnreibwert hinzuweisen.
Ebenfalls angegeben wird ein Verfahren für das Betreiben einer elektrohydraulischen Fahrzeug-Bremsanlage, die einen Hauptzylinder zur Hydraulikdruckerzeugung in einem "push-through"-Modus der Bremsanlage, einen elektromechanischen Hydrau- likdruckerzeuger zur Hydraulikdruckerzeugung in einem BBW-Modus der Bremsanlage, einen Satz elektrisch ansteuerbarer Ventilanordnungen und mehrere Radbremsen umfasst, wobei der Satz Ventilanordnungen pro Radbremse je eine erste Ventilanordnung zwischen dem Hauptzylinder und dem Hydraulikdruckerzeuger auf der einen Seite und der Radbremse auf der anderen Seite umfasst sowie eine zweite Ventilanordnung zwischen dem Hauptzylinder und dem elektromechanischen Hydraulikdruckerzeuger. Das Verfahren umfasst den Schritt des Ansteuerns wenigstens einer der ersten Ventilanordnungen sowie der zweiten Ventilanordnung im Multiplex- Betrieb.
Gemäß dem zweiten Verfahrensaspekt kann durch Ansteuern der zweiten Ventilanordnung auf einen im Hauptzylinder aufgenommenen und mit einem Bremspedal gekoppelten oder koppelbaren Kolben eingewirkt werden. Durch Einwirken auf den Kolben kann ein auf einen fahrerunabhängigen Bremseingriff hinweisendes Pedalrückwirkverhaiten erzeugt werden. Das Einwirken auf den Kolben kann alternativ oder zusätzlich hierzu eine Pedalwegbegrenzung realisieren, um über den Pedalweg auf einen Fahrbahn reibwert hinzuweisen. Bei allen hier vorgestellten Aspekten kann im Multiplex-Betrieb eine Betätigung der ersten Ventilanordnungen gegenüber einer Betätigung der zweiten Ventilanordnung priorisiert werden. Ist beispielsweise erkennbar, dass das verfügbare Hydraulikfluid- volumen für einen bestimmten Vorgang nicht ausreichen könnte, kann zur Priorisie- rung der ersten Ventilanordnungen die zweite Ventilanordnung geschlossen bleiben.
Femer angegeben wird ein Verfahren für das Betreiben einer elektrohydraulischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage, die einen Hauptzylinder, einen elektromechanischen Aktuator zur Hydraulikdruckerzeugung in einem BBW-Modus der Bremsanlage, eine Simulationseinrichtung zur Erzeugung eines Pedalrückwirkverhaltens und eine der Simulationseinrichtung vorgeordnete Ventilanordnung umfasst. Die Simulationseinrichtung ist ausgebildet, um im BBW-Modus bei einer Bremspedalbetätigung verdrängtes Hydraulikfluid aufzunehmen, wobei die Ventilanordnung die Aufnahme von Hydraulikfluid in der Simulationseinrichtung selektiv zu sperren vermag. Das Betriebsverfahren umfasst den Schritt des Ansteuerns der Ventilanordnung in einem Fahrdynamik-Regelbetrieb der Bremsanlage, um einen Bremspedalweg zu begrenzen.
Ebenfalls bereitgestellt wird ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zum Durchführen des hier vorgestellten Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf wenigstens einem Prozessor abläuft. Ferner angegeben wird ein Kraftfahrzeug-Steuergerät oder Steuergerätesystem, welches das Computerprogrammprodukt umfasst.
Gemäß einer ersten Variante ist bei der hier vorgestellten Bremsanlage der elektro- mechanische Aktuator zur Betätigung des Hauptzylinder-Kolbens im Rahmen einer Bremskraftverstärkung ausgebildet. Die zu verstärkende Bremskraft kann in diesem Fall auf den Kolben mittels des mechanischen Aktuators ausgeübt werden. Gemäß einer anderen Variante ist der elektromechanische Aktuator zur Betätigung des Kolbens zur Bremskrafterzeugung ausgebildet. Diese Variante kann beispielsweise im Rahmen eines BBW-Betriebs zum Einsatz kommen, in dem das Bremspedal vom Hauptzylinder-Kolben (normalerweise) mechanisch entkoppelt ist. Bei einer für den BBW-Betrieb ausgelegten Bremsanlage kommt der mechanische Aktuator etwa bei Ausfall einer BBW-Komponente (also im "push-through"-Modus bzw. bei einer Notbremsung) zur Betätigung des Kolbens zum Einsatz.
Je nach Ausgestaltung der Fahrzeug-Bremsanlage kann das selektive Entkoppeln des Bremspedals vom Hauptzylinder-Kolben mittels einer Entkoppeleinrichtung zu unter- schiedlichen Zwecken geschehen. Bei einer gemäß dem BBW-Prinzip ausgelegten Bremsanlage kann abgesehen von einem Notbremsbetrieb (in dem das Bremspedal über den mechanischen Aktuator mit dem Hauptzylinder-Kolben gekoppelt ist) eine ständige Entkopplung vorgesehen sein. Bei einer regenerativen Bremsanlage kann eine derartige Entkoppelung zumindest im Rahmen eines regenerativen Bremsbetriebs (Generatorbetrieb) erfolgen. Bei anderen Bremsanlagen können die Entkoppeleinrichtung sowie die Simulationseinrichtung auch völlig entfallen.
Zur Ansteuerung des elektromechanischen Aktuators sowie optionaler weiterer Komponenten der Fahrzeug-Bremsanlage kann die Bremsanlage geeignete Ansteuereinrichtungen aufweisen. Diese Ansteuereinrichtungen können elektrische, elektronische oder programmgesteuerte Baugruppen sowie Kombinationen hiervon umfassen. Beispielsweise können die Ansteuereinrichtungen in einem gemeinsamen Steuergerät oder in einem System aus getrennten Steuergeräten (Electronic Control Units, ECUs) bereitgestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Aspekte und Einzelheiten der hier vorgestellten hydraulischen Fahrzeug-Bremsanlage ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung exemplarischer Ausführungsbeispiele sowie aus den Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrohydraulischen Fahrzeug- Bremsanlage;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer elektrohydraulischen Fahrzeug- Bremsanlage;
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel elektrohydraulischen Fahrzeug- Bremsanlage;
Fign. 4A schematische Diagramme, welche Ausführungsbeispiele für den bis 4C
Multiplexbetrieb von Ventilanordnungen veranschaulichen.
Detaillierte Beschreibung
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Fahrzeug-Bremsanlage 100, die auf dem Brake-By-Wire (BBW)-Prinzip basiert. Die Bremsanlage 100 kann optional (z. B. bei Hybrid-Fahrzeugen) in einem regenerativen Modus betrieben werden. Zu diesen Zweck ist eine elektrische Maschine 102 vorgesehen, die eine Generatorfunktionalität bietet und selektiv mit Rädern und einem Energiespeicher, z.B. einer Batterie (nicht dargestellt), verbunden werden kann.
Wie in Fig. 1 veranschaulicht, umfasst die Bremsanlage 100 eine Hauptzylinder- Baugruppe 104, die an einer Fahrzeug-Spritzwand montiert werden kann. Eine hydraulische Steuereinheit (Hydraulic Control Unit, HCL)) 106 der Bremsanlage 100 ist funktional zwischen der Hauptzylinder-Baugruppe 104 und vier Radbremsen VL, VR, HL und HR des Fahrzeugs angeordnet. Die HCU 106 ist als integrierte Baugruppe ausgebildet und umfasst eine Vielzahl von hydraulischen Einzelkomponenten sowie mehrere Fluideinlässe und Fluidauslässe. Ferner ist eine nur schematisch dargestellte Simulationseinrichtung 108 zum Bereitstellen eines Pedalrückwirkungsverhaltens im Betriebsbremsbetrieb vorgesehen. Die Simulationseinrichtung 108 kann auf einem mechanischen oder hydraulischen Prinzip basieren. Im zuletzt genannten Fall kann die Simulationseinrichtung 108 an die HCU 106 angeschlossen sein.
Die Hauptzylinder-Baugruppe 104 weist einen Hauptzylinder 110 mit einem darin verschieblich aufgenommenen Kolben auf. Der Kolben ist im Ausführungsbeispiel als Tandemkolben mit einem Primärkolben 112 und einem Sekundärkolben 114 ausgebildet und definiert im Hauptzylinder 110 zwei voneinander getrennte Hydraulikkammern 116, 118. Die beiden Hydraulikkammern 116, 118 des Hauptzylinders 110 sind zur Versorgung mit Hydraulikfluid über jeweils einen Anschluss mit einem drucklosen Hydraulikfluid-Reservoir 120 verbunden. Jede der beiden Hydraulikkammern 116, 116 ist ferner mit der HCU 106 gekoppelt und definiert jeweils einen Bremskreis I. und II. Im Ausführungsbeispiel ist für den Bremskreis I. ein Hydraulikdrucksensor 122 vorgesehen, der auch in die HCU 106 integriert werden könnte.
Die Hauptzylinder-Baugruppe 104 umfasst ferner einen elektromechanischen Aktuator (d.h. ein elektromechanisches Stellglied) 124 sowie einen mechanischen Aktuator (d.h. ein mechanisches Stellglied) 126. Sowohl der elektromechanische Aktuator 124 als auch der mechanische Aktuator 126 ermöglichen eine Betätigung des Hauptzylinder-Kolbens und wirken dazu auf eine eingangsseitige Stirnfläche dieses Kolbens, genauer gesagt des Primärkolbens 112, ein. Die Aktuatoren 124, 126 sind derart ausgebildet, dass sie unabhängig voneinander (und getrennt oder gemeinsam) den Hauptzylinder-Kolben zu betätigen vermögen. In der in Fig. 1 gezeigten Variante der Hauptzylinder-Baugruppe 104 ist der elektro- mechanische Aktuator 124 derart angeordnet, dass er unmittelbar auf den Kolben (genauer gesagt auf den Primärkolben 112) des Hauptzylinders 110 zum Aufbau eines Hydraulikdrucks an den Radbremsen einwirken kann. Mit anderen Worten wird der Kolben 112 des Hauptzylinders 110 unmittelbar durch den elektromechanischen Aktuator 124 mechanisch betätigt.
In einer alternativen Ausgestaltung der Hauptzylinder-Baugruppe 104 kann der Kolben des Hauptzylinders 110 mit Hilfe des elektromechanischen Aktuators 124 hydraulisch betätigt werden (in Fig. 1 nicht dargestellt). In diesem Fall kann der
Hauptzylinder 110 mit einer weiteren, mit dem elektromechanischen Aktuator 124 zusammenwirkenden Zylinder-Kolben-Einrichtung fluidisch gekoppelt sein. Konkret kann die mit dem elektromechanischen Aktuator 124 gekoppelte Zylinder-Kolben- Einrichtung auslassseitig mit dem Primärkolben 112 des Hauptzylinders 110 derart fluidisch gekoppelt sein, dass ein in der Zylinder-Kolben-Einrichtung erzeugter Hydraulikdruck unmittelbar auf den Primärkolben 112 wirkt und somit zu einer Betätigung des Primärkolbens 112 im Hauptzylinder 110 führt. Der Primärkolben 112 kann dann in einer Realisierung aufgrund des einwirkenden Hydraulikdrucks im Hauptzylinder 110 so weit verschoben werden (Verschiebung nach links in Fig. 1), bis der in den Hauptzylinder-Kammern 116, 118 erzeugte Hydraulikdruck dem in der zusätzlichen Zylinder-Kolben-Einrichtung erzeugten Hydraulikdruck entspricht.
Der mechanische Aktuator 126 besitzt ein Kraftübertragungselement 128, das stan- genförmig ausgebildet ist und unmittelbar auf die eingangsseitige Stirnfläche des Primär-Kolbens 112 einzuwirken vermag. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das Kraftübertragungselement 128 mit einem Bremspedal 130 gekoppelt. Es versteht sich, dass der mechanische Aktuator 126 weitere Komponenten umfassen kann, die funktional zwischen dem Bremspedal 130 und dem Hauptzylinder 110 angeordnet sind. Derartige weitere Komponenten können sowohl mechanischer als auch hydraulischer Natur sein. Im zuletzt genannten Fall ist der Aktuator 126 als hydraulisch-mechanischer Aktuator 126 ausgebildet.
Der elektromechanische Aktuator 124 weist einen Elektromotor 134 sowie ein dem Elektromotor 134 abtriebsseitig nachfolgendes Getriebe 136, 138 auf. Im Ausführungsbeispiel ist das Getriebe eine Anordnung aus einer drehbar gelagerten Mutter 136 und einer mit der Mutter 136 (z.B. über Wälzkörper wie Kugeln) in Eingriff stehenden und in axialer Richtung beweglichen Spindel 138. In anderen Ausführungs- beispielen können Zahnstangengetriebe oder andere Getriebetypen zum Einsatz gelangen.
Der Elektromotor 134 besitzt im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine zylindrische Bauform und erstreckt sich konzentrisch zum Kraftübertragungselement 128 des mechanischen Aktuators 126. Genauer gesagt ist der Elektromotor 134 radial außen bezüglich des Kraftübertragungselements 128 angeordnet. Ein Rotor (nicht dargestellt) des Elektromotors 134 ist drehfest mit der Getriebemutter 136 gekoppelt, um diese in Drehung zu versetzen. Eine Drehbewegung der Mutter 136 überträgt sich derart auf die Spindel 138, dass eine axiale Verschiebung der Spindel 138 resultiert. Die in Fig. 1 linke Stirnseite der Spindel 138 kann dabei (ggf. über ein Zwischenglied) in Anlage an die in Fig. 1 rechte Stirnseite des Primärkolbens 112 gelangen und in Folge dessen den Primärkolben 112 (zusammen mit dem Sekundärkolben 114) in Fig. 1 nach links verschieben. Ferner lässt sich die Kolbenanordnung 112, 114 auch von dem sich durch die (als Hohlkörper ausgebildete) Spindel 138 erstreckenden Kraftübertragungselement 128 des mechanischen Aktuators 126 in Fig. 1 nach links verschieben. Ein Verschieben der Kolbenanordnung 112, 114 in Fig. 1 nach rechts wird mittels des in den Hydraulikkammern 116, 118 herrschenden Hydraulikdrucks (bei Loslassen des Bremspedals 130 und ggf. bei motorischem Verschieben der Spindel 138 nach rechts) bewerkstelligt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Entkoppeleinrichtung 142 funktional zwischen dem Bremspedal 130 und dem Kraftübertragungselement 128 vorgesehen. Die Entkoppeleinrichtung 142 ermöglicht ein selektives Entkoppeln des Bremspedals 130 von der Kolbenanordnung 112, 114 im Hauptzylinder 110 (z.B. durch Unterbrechung des Kraftübertragungswegs). Nachfolgend werden die Funktionsweisen der Entkoppeleinrichtung 142 und der Simulationseinrichtung 108 näher erläutert. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass die in Fig. 1 dargestellt Bremsanlage 100 auf dem Prinzip des Brake-By-Wire (BBW) basiert. Dies bedeutet, dass im Rahmen einer normalen Betriebsbremsung sowohl die Entkoppeleinrichtung 142 als auch die Simulationseinrichtung 108 aktiviert sind. Demgemäß ist das Bremspedal 130 vom Kraftübertragungselement 128 (und damit von der Kolbenanordnung 112, 114 im
Hauptzylinder 110) entkoppelt, und eine Betätigung der Kolbenanordnung 112, 114 kann ausschließlich über den elektromechanischen Aktuator 124 erfolgen. Das gewohnte Pedalrückwirkverhalten wird in diesem Fall von der mit dem Bremspedal 130 gekoppelten Simulationseinrichtung 108 bereitgestellt. Im Rahmen der Betriebsbremsung übernimmt damit der elektromechanische Aktua- tor 124 die Bremskrafterzeugungsfunktion. Eine durch Niedertreten des Bremspedals 130 angeforderte Bremskraft wird dabei dadurch erzeugt, dass mittels des Elektromotors 134 die Spindel 138 in Fig. 1 nach links verschoben und dadurch auch der Primärkolben 112 und der Sekundär-Kolben 114 des Hauptzylinders 110 nach links bewegt werden. Auf diese Weise wird Hydraulikfluid aus den Hydraulikkammern 116, 118 über die HCU 106 zu den Radbremsen VL, VR, HL und HR gefördert.
Die Höhe der daraus resultierenden Bremskraft der Radbremsen VL, VR, HL und HR wird in Abhängigkeit einer sensorisch erfassten Bremspedalbetätigung eingestellt. Zu diesem Zweck sind ein Wegsensor 146 und ein Kraftsensor 148 vorgesehen, deren Ausgangssignale von einem den Elektromotor 134 ansteuernden Steuergerät
(Electronic Control Unit, ECU) 150 ausgewertet werden. Der Wegsensor 146 erfasst einen mit einer Betätigung des Bremspedals 130 in Zusammenhang stehenden Betätigungsweg, während der Kraftsensor 148 eine damit in Zusammenhang stehende Betätigungskraft erfasst. In Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Sensoren 146, 148 (sowie ggf. des Drucksensors 122) wird vom Steuergerät 150 ein Ansteuer- signal für den Elektromotor 134 erzeugt.
Nachdem die Vorgänge bei einer Betriebsbremsung näher erläutert wurden, wird jetzt kurz der Notbremsbetrieb geschildert. Der Notbremsbetrieb ist beispielsweise die Folge des Ausfalls der Fahrzeugbatterie oder einer Komponente des elektrome- chanischen Aktuators 124. Eine Deaktivierung der Entkoppeleinrichtung 142 (und der Simulationseinrichtung 108) im Notbremsbetrieb ermöglicht eine direkte Koppelung des Bremspedals 130 mit dem Hauptzylinder 110, nämlich über das Kraftübertragungselement 128 ("push-through"-Modus). Die Notbremsung wird eingeleitet durch Niedertreten des Bremspedals 130. Die Bremspedalbetätigung überträgt sich dann über das Kraftübertragungselement 128 auf den Hauptzylinder 110. In Folge dessen verschiebt sich die Kolbenanordnung 112, 114 in Fig. 1 nach links. Dadurch wird zur Bremskrafterzeugung Hydraulikfluid aus den Hydraulikkammern 116, 118 des Hauptzylinders 110 über die HCU 106 zu den Radbremsen VL, VR, HL und HR gefördert.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 umfasst die HCU 106 vier Ventile 152, 154, 156, 158 zwischen dem Hauptzylinder 110 und den Radbremsen VL, VR, HL, HR. Bei dieser Ausführungsform der HCU 106 kann also auf die aus der WO 2010/091883 A oder WO 2011/141158 A (vgl. Fig. 15) bekannte Ventilanordnung (und die entsprechende Ansteuerung) zurückgegriffen werden. Die Hydraulikdruckmodulation im Fahrdynamik-Regelbetrieb erfolgt mittels des elekt- romechanischen Aktuators 124. Mit anderen Worten wird der elektromechanische Aktuator 124 nicht nur zur Bremskrafterzeugung im Rahmen einer Betriebsbremsung, sondern auch beispielsweise zum Zweck der Fahrdynamikregelung (also z.B. im ABS- und/oder ASR- und/oder ESP-Regelbetrieb) angesteuert. Zusammen mit der Ansteue- rung des elektromechanischen Aktuators 124 erfolgt eine radindividuelle oder rad- gruppenindividuelle Ansteuerung der Ventile 152, 154, 156, 158 in einem zeitlichen Multiplex-Betrieb. Für den Multiplex-Betrieb kann dann jedem der Ventile 152, 154, 156, 158 ein eigener Zeitschlitz zugeordnet sein, in dem das betreffende Ventil ein- oder mehrfach angesteuert (z.B. geöffnet und/oder geschlossen) werden kann. In der in Fig. 1 gezeigten Implementierung sind zwischen den Radbremsen VL, VR, HL und HR und dem Hauptzylinder 110 keine weiteren Ventile für Fahrdynamikregelzwe- cke vorhanden.
Im Multiplex-Betrieb können beispielsweise zunächst mehrere oder alle der Ventile 152, 154, 156, 158 geöffnet sein und gleichzeitig mittels des elektromechanischen Aktuators 124 ein Hydraulikdruck an mehreren oder allen zugeordneten Radbremsen VL, VR, HL und HR aufgebaut werden. Bei Erreichen eines radindividuellen Zieldrucks schließt dann das entsprechende Ventil 152, 154, 156, 158, während eines oder mehrere weitere Ventile 152, 154, 156, 158 so lange weiterhin geöffnet bleiben, bis auch dort der jeweilige Zieldruck erreicht ist. Die vier Ventile 152, 154, 156, 158 werden daher im Multiplex-Betrieb individuell pro Rad oder Radgruppe in Abhängigkeit des jeweiligen Zieldrucks zeitschlitz-synchron geöffnet und geschlossen.
Gemäß einer Ausführung sind die Ventile 152, 154, 156, 158 als 2/2-Wege-Ventile realisiert und beispielsweise als nichtregelbare Absperrventile ausgebildet. In diesem Fall kann daher kein Öffnungsquerschnitt eingestellt werden, wie es beispielsweise bei Proportionalventilen der Fall wäre. In einer anderen Ausführung sind die Ventile 152, 154, 156, 158 als Proportionalventile mit einstellbarem Öffnungsquerschnitt realisiert.
Wie in Fig. 1 veranschaulicht, umfasst die Bremsanlage 100 zusätzlich zu den Multi- plex-Ventilen 152, 154, 156, 158 wenigstens eine zweite Ventilanordnung 178, die zwischen dem Hauptzylinder 110 und einer Aufnahme-Einrichtung 142A vorgesehen ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Ventilanordnung 178 zwischen der Hydraulikkammer 116 des Hauptzylinders 110 auf der einen Seite und der Aufnahme-Einrichtung 142A andererseits angeordnet. Eine ähnliche Ventilanordnung könnte zusätzlich oder alternativ hierzu zwischen der zweiten Hydraulikkammer 118 des Hauptzylinders 110 und einer zusätzlichen Aufnahme-Einrichtung (nicht dargestellt) oder der vorhandenen Aufnahme-Einrichtung 142A vorgesehen werden. Ferner könnte die Ventilanordnung 178 anstatt in die separate Aufnahme-Einrichtung 142A auch in eine von der Entkoppel-Einrichtung 142 umfasste Aufnahme-Einrichtung (in Fig. 1 nicht dargestellt) münden.
Im Ausführungsbeispiel umfasst die Ventilanordnung 178 ein einziges Ventil, das als regelbares oder nicht regelbares Absperrventil ausgebildet und in die HCU 106 integriert sein kann. Die Aufnahme-Einrichtung 142A kann ein Druckspeicher (beispielsweise ein membran-basierter LPA oder HPA) sein. Auch könnte die Aufnahme- Einrichtung 142A als Zylinder-Kolben-Anordnung ausgebildet werden.
Alle fünf Ventile 152, 154, 156, 158, 178 sind vom Steuergerät 150 im Multiplex- Betrieb ansteuerbar. Eine solche Ansteuerung kann zu unterschiedlichen Zwecken erfolgen, beispielsweise zur Zwischenspeicherung von Hydraulikfluid in der Aufnahme-Einrichtung 142A. Die Aufnahme-Einrichtung 142A fungiert daher als "zusätzlicher" Hydraulikfluid-Verbraucher neben den vier Radbremsen VL, VR, HL und HR. Mit anderen Worten "simuliert" die Aufnahme-Einrichtung 142A ein "fünftes" Rad. Gemäß dieser Sichtweise sind die "fünf Räder im Multiplex-Betrieb rad-individuell oder radgruppen-individuell ansteuerbar. In einem Zeitschlitz-basierten Multiplex-Betrieb könnte der Ventilanordnung 178 ein eigener Zeitschlitz zugeordnet sein. In diesem Fall würde ein Ansteuer-Zyklus des Steuergeräts 150 fünf Zeitschlitze umfassen (einen Zeitschlitz für jedes der fünf Ventile 152, 154, 156, 158, 178). Alternativ hierzu könnten der Ventilanordnung 178 eine oder mehrere der Zeitschlitze zugeordnet werden, die für die Multiplex-Ventile 152, 154, 156, 158 vorgesehen sind. In diesem Fall umfasst ein Ansteuer-Zyklus vier Zeitschlitze.
Fig. 2 zeigt ein detaillierteres Ausführungsbeispiel einer Fahrzeug-Bremsanlage 100, welche auf dem im Zusammenhang mit dem schematischen Ausführungsbeispielder Fig. 1 erläuterten Funktionsprinzip basiert. Gleiche oder ähnliche Elemente wurden dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen, und auf deren Erläuterung wird nachfolgend verzichtet. Der Klarheit halber wurden die ECU, die Radbremsen, die den Radbremsen zugeordneten vier Ventileinheiten der HCU (Multiplex- Ventile 152, 154, 156, 158 in Fig. 1) und der Generator für den regenerativen Bremsbetrieb nicht dargestellt. Auch die in Fig. 2 veranschaulichte Fahrzeug-Bremsanlage 100 umfasst zwei Bremskreise I. und IL, wobei zwei Hydraulikkammern 116, 118 eines Hauptzylinders 110 jeweils wiederum genau einem Bremskreis I., II. zugeordnet sind. Der Hauptzylinder 110 besitzt pro Bremskreis L, II. zwei Anschlüsse. Die beiden Hydraulikkammern 116, 118 münden dabei jeweils in einen ersten Anschluss 160, 162, über den Hyd- raulikfluid aus der jeweiligen Kammer 116, 118 in den zugeordneten Bremskreis L, IL gefördert werden kann. Ferner kann jeder der Bremskreise I. und II. über jeweils einen zweiten Anschluss 164, 166, der in eine entsprechende Ringkammer 110A, HOB im Hauptzylinder 110 mündet, mit dem in Fig. 2 nicht dargestellten drucklosen Hydraulikfluid-Reservoir (Bezugszeichen 120 in Fig. 1) verbunden werden.
Zwischen dem jeweils ersten Anschluss 160, 162 und dem jeweils zweiten Anschluss 164, 166 des Hauptzylinders 110 ist jeweils ein Ventil 170, 172 vorgesehen, das im Ausführungsbeispiel als ein 2/2-Wege-Ventil realisiert ist. Mittels der Ventile 170, 172 können die ersten und zweiten Anschlüsse 160, 162, 164, 166 selektiv miteinander verbunden werden. Dies entspricht einem„hydraulischer Kurzschluss" zwischen dem Hauptzylinder 110 einerseits und, auf der anderen Seite, dem drucklosen Hydraulik- fluidreservoir (welches dann über die Ringkammern 110A, HOB mit den Hydraulikkammern 116, 118 verbunden wird). In diesem Zustand können die Kolben 112, 114 im Hauptzylinder 110 im Wesentlichen widerstandsfrei durch den elektromechani- schen Aktuator 124 oder den mechanischen Aktuator 126 verschoben werden
(„Leerwegfreischaltung"). Die beiden Ventile 170, 172 ermöglichen so beispielsweise einen regenerativen Bremsbetrieb (Generatorbetrieb). Hier wird das bei einer Förderbewegung im Hauptzylinder 110 aus den Hydraulikkammern 116, 118 verdrängte Hydraulikfluid dann nicht zu den Radbremsen geleitet, sondern zum drucklosen Hyd- raulikfluidreservoir, ohne dass es zu einem (im regenerativen Bremsbetrieb in der Regel unerwünschten) Hydraulikdruckaufbau an den Radbremsen käme. Eine
Bremswirkung wird im regenerativen Bremsbetrieb dann durch den Generator (vgl. Bezugszeichen 102 in Fig. 1) erzielt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass der regenerative Bremsbetrieb achsweise implementiert sein kann. Daher kann im Fall einer achsbezogenen Bremskreisaufteilung im regenerativen Bremsbetrieb eines der beiden Ventile 170, 172 geschlossen und das andere geöffnet sein.
Die beiden Ventile 170, 172 ermöglichen ferner den Abbau von Hydraulikdruck an den Radbremsen. Ein solcher Druckabbau kann bei Ausfall (z.B. einer Blockierung) des elektromechanischen Aktuators 124 erwünscht sein oder im Fahrdynamikregelbe- trieb, um einen Rückhub des elektromechanischen Aktuators 124 zu vermeiden (z.B. um eine Rückwirkung auf das Bremspedal zu vermeiden). Auch zum Druckabbau werden die beiden Ventile 170, 172 in ihre geöffnete Stellung übergeführt, wodurch Hydraulikfluid aus den Radbremsen über die Ringkammern 110A, HOB im Hauptzylinder 110 in das Hydraulikfluid-Reservoir zurückströmen kann.
Schließlich ermöglichen die Ventile 170, 172 auch noch ein Nachfüllen der Hydraulikkammern 116, 118. Ein solches Nachfüllen kann während eines laufenden Bremsvorgangs erforderlich werden (z.B. aufgrund von so genanntem Bremsen-„Fading"). Zum Nachfüllen werden die Radbremsen über zugeordnete Ventile der HCU (in Fig. 2 nicht dargestellt) fluidisch von den Hydraulikkammern 116, 118 getrennt. Der an den Radbremsen herrschende Hydraulikdruck wird also„eingesperrt". Daraufhin werden die Ventile 170, 172 geöffnet. Bei einem anschließenden Rückhub der im Hauptzylinder 110 vorgesehen Kolben 112, 114 (in Fig. 2 nach rechts) wird dann Hydraulikfluid aus dem drucklosen Reservoir in die Kammern 116, 118 gesaugt. Schließlich können die Ventile 170, 172 wieder geschlossen und die Hydraulikverbindungen zu den Radbremsen wieder geöffnet werden. Bei einem nachfolgenden Förderhub der Kolben 112, 114 (in Fig. 2nach links) kann dann der vormals„eingesperrte" Hydraulikdruck weiter erhöht werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt, basieren im vorliegenden Ausführungsbeispiel sowohl eine Simulationseinrichtung 108 als auch eine Entkoppeleinrichtung 142 auf einem hydraulischen Prinzip. Beide Einrichtungen 108, 142 umfassen jeweils einen Zylinder 108A, 142A zur Aufnahme von Hydraulikfluid sowie einen im jeweiligen Zylinder 108A, 142A aufgenommenen Kolben 108B, 142B. Der Kolben 142B der Entkoppeleinrichtung 142 ist mechanisch mit einem in Fig. 2 nicht dargestellten Bremspedal (vgl. Bezugszeichen 130 in Fig. 1) gekoppelt. Ferner besitzt der Kolben 142B einen sich durch den Zylinder 142A in axialer Richtung hindurch erstreckenden Fortsatz 142C. Der Kolbenfortsatz 142C verläuft koaxial zu einem Kraftübertragungselement 128 für den Primärkolben 112 und ist diesem in Betätigungsrichtung des Bremspedals vorgelagert.
Jeder der beiden Kolben 108B, 142B wird von einem elastischen Element 108C, 142D (hier jeweils einer Schraubenfeder) in seine Ausgangsstellung vorgespannt. Die Kennlinie des elastischen Elements 108C der Simulationseinrichtung 108 definiert hierbei das gewünschte Pedalrückwirkverhalten. Wie ferner in Fig. 2 gezeigt, umfasst die Fahrzeug-Bremsanlage 100 im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei weitere Ventile 174, 176, 178, die hier als 2/2-Wege-Ventile realisiert sind. Es versteht sich, dass einzelne oder alle dieser drei Ventile 174, 176, 178 bei anderen Ausführungsformen, bei denen die entsprechenden Funktionalitäten nicht erforderlich sind, entfallen können. Ferner versteht sich, dass alle diese Ventile Teil eines einzigen HCU-Blocks (vgl. Bezugszeichen 106 in Fig. 1) sein können.
Das erste Ventil 174 ist einerseits zwischen der Entkoppeleinrichtung 142 (über einen im Zylinder 142A vorgesehenen Anschluss 180) sowie der Simulationseinrichtung 108 (über einen im Zylinder 108A vorgesehenen Anschluss 182) und andererseits dem drucklosen Hydraulikfluidreservoir (über den Anschluss 166 des Hauptzylinders 110) vorgesehen. Dem Anschluss 182 des Zylinders 108A ist das zweite Ventil 176 vorgeschaltet, das in seiner Durchlass-Stellung eine Drosselcharakteristik aufweist. Das dritte Ventil 178 schließlich ist zwischen der Hydraulikkammer 116 (über den Anschluss 116) und dem Bremskreis I. einerseits und dem Zylinder 142A der Entkoppeleinrichtung 142 (über den Anschluss 180) andererseits vorgesehen.
Das erste Ventil 174 ermöglicht eine selektive Aktivierung und Deaktivierung der Entkoppeleinrichtung 142 (und indirekt auch der Simulationseinrichtung 108). Befindet sich das Ventil 174 in seiner geöffneten Stellung, ist die der Zylinder 142A der Entkoppeleinrichtung 142 hydraulisch mit dem drucklosen Hydraulikreservoir verbunden. In dieser Stellung ist die Entkoppeleinrichtung 142 entsprechend dem Notbremsbetrieb deaktiviert. Ferner ist auch die Simulationseinrichtung 108 deaktiviert.
Das Öffnen des Ventils 174 bewirkt, dass bei Verschieben des Kolbens 142B (infolge einer Betätigung des Bremspedals) das im Zylinder 142A aufgenommene Hydraulik- fluid weitgehend widerstandsfrei in das drucklose Hydraulikfluidreservoir gefördert werden kann. Dieser Vorgang ist im Wesentlichen unabhängig von der Stellung des Ventils 176, da dieses auch in seiner geöffneten Stellung eine signifikante Drosselwirkung besitzt. Somit ist bei geöffneter Stellung des Ventils 174 auf indirekte Weise auch die Simulationseinrichtung 108 deaktiviert.
Bei einer Bremspedalbetätigung im geöffneten Zustand des Ventils 174 überwindet der Kolbenfortsatz 142C einen Spalt 190 hin zum Kraftübertragungselement 128 und gelangt infolgedessen in Anlage an das Kraftübertragungselement 128. Das Kraftübertragungselement 128 wird nach Überwindung des Spalts 190 von der Verschiebung des Kolbenfortsatzes 142C erfasst und betätigt daraufhin den Primärkolben 112 (sowie - indirekt - den Sekundärkolben 114) im Hauptbremszylinder 110. Dies entspricht der bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläuterten direkten Kopplung von Bremspedal und Hauptzylinderkolben zum Hydraulikdruckaufbau in den Bremskreisen l., II. im Notbremsbetrieb.
Bei geschlossenem Ventil 174 (und geschlossenem Ventil 178) ist die Entkoppeleinrichtung 142 hingegen aktiviert. Dies entspricht dem Betriebsbremsbetrieb. Dabei wird bei einer Betätigung des Bremspedals Hydraulikfluid aus dem Zylinder 142A in den Zylinder 108A der Simulationseinrichtung 108 gefördert. Auf diese Weise wird der Simulator-Kolben 108B gegen die vom elastischen Element 108C bereit gestellte Gegenkraft verschoben, so dass sich das gewohnte Pedalrückwirkverhalten einstellt. Gleichzeitig wird der Spalt 190 zwischen dem Kolbenfortsatz 142C und dem Kraftübertragungselement 128 weiter aufrechterhalten. Dadurch ist das Bremspedal vom Hauptzylinder mechanisch entkoppelt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Aufrechterhaltung des Spalts 190 dadurch, dass mittels des elektromechanischen Aktuators 124 der Primärkolben 112 wenigstens so schnell in Fig. 2 nach links bewegt wird, wie sich der Kolben 142B aufgrund der Bremspedalbetätigung nach links bewegt. Da das Kraftübertragungselement 128 mechanisch oder anderweitig (z.B. magnetisch) mit dem Primärkolben 112 gekoppelt ist, bewegt sich das Kraftübertragungselement 128 zusammen mit dem Primärkolben 112 bei dessen Betätigung mittels der Getriebespindel 138. Diese Mitnahme des Kraftübertragungselements 128 gestattet die Aufrechterhaltung des Spalts 190.
Die Aufrechterhaltung des Spalts 190 im Betriebsbremsbetrieb erfordert eine präzise Erfassung des vom Kolben 142B zurückgelegten Wegs (und damit des Pedalwegs). Zu diesem Zweck ist ein auf einem magnetischen Prinzip basierender Wegsensor 146 vorgesehen. Der Wegsensor 146 umfasst einen starr mit dem Kolben 142B gekoppelten Stößel 146A, an dessen Ende ein Magnetelement 146B angebracht ist. Die Bewegung des Magnetelements 146B (d.h. der vom Stößel 146B bzw. Kolben 142B zurückgelegte Weg) wird mittels eines Hallsensors 146C erfasst. Ein Ausgangssignal des Hallsensors 146C wird von einer in Fig. 2 nicht gezeigten Steuereinheit (vgl. Bezugszeichen 150 in Fig. 1) ausgewertet. Basierend auf dieser Auswertung kann dann der elektromechanische Aktuator 124 angesteuert werden.
Nun zum zweiten Ventil 176, welches der Simulationseinrichtung 108 vorgeschaltet ist und in manchen Ausführungsformen entfallen kann. Diese Ventil 176 besitzt eine vorgegebene oder einstellbare Drosselfunktion. Mittels der einstellbaren Drosselfunktion lässt sich beispielsweise eine Hysterese oder anderweitige Kennlinie für das Pedal rückwirkverhalten erzielen. Auf diese Weise kann es beispielweise einem Fahrer gestattet sein, zwischen verschiedenen Bremspedal-Charakteristika umzuschalten. Dabei kann ein kurzer Ansprechweg des Bremspedals ein sportliches Verhalten simulieren, während ein komfortables Verhalten mittels eines langen Ansprechwegs darstellbar ist. Das entsprechende Schaltverhalten für das Bremspedal kann mit einem anderweitigen Schaltverhalten, beispielsweise für eine Fahrwerksdämpfung, gekoppelt sein.
Ferner kann durch selektives Sperren des Ventils 176 die Bewegung des Kolbens 142B (bei geschlossenen Ventilen 174, 178) und damit der Bremspedalweg begrenzt werden.
Das dritte Ventil 178 ermöglich in seiner geöffneten Stellung das Fördern von Hyd- raulikfluid aus dem Kolben 142A in den Bremskreis I. bzw. die Hydraulikkammer 116 des Hauptzylinders 110 und umgekehrt. Eine Fluidförderung aus dem Kolben 142A in den Bremskreis I. ermöglicht beispielsweise ein schnelles Anbremsen (z.B. vor dem Einsetzen der Förderwirkung des elektromechanischen Aktuators 124), wobei das Ventil 178 umgehend wieder geschlossen wird. Ferner lässt sich bei geöffnetem Ventil 178 eine hydraulische Rückwirkung (z.B. einer mittels des elektromechanischen Aktuators 124 erzeugten Druckmodulation im Fahrdynamikregelbetrieb) über den Kolben 142B auf das Bremspedal erzielen.
In einer in den Anschluss 180 des Zylinders 142A mündenden Hydraulikleitung ist ein Drucksensor 148 vorgesehen, dessen Ausgangssignal einen Rückschluss auf die Betätigungskraft am Bremspedal gestattet. Das Ausgangssignal dieses Drucksensors 148 wird von einer in Fig. 2 nicht gezeigte Steuereinheit ausgewertet. Basierend auf dieser Auswertung kann dann eine Ansteuerung eines oder mehrerer der Ventile 170, 172, 174, 176, 178 zur Realisierung der oben geschilderten Funktionalitäten erfolgen. Ferner kann basierend auf dieser Auswertung der elektromechanische Ak- tuator 124 angesteuert werden.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Bremsanlage 100 kann die in Fig. 1 dargestellte HCL) 106 verwendet werden.. In einer Ausführungsform kann für die in Fig. 2 gezeigten Bremsanlage 100 also die Multiplex-Anordnung gemäß Fig. l(mit insgesamt vier Ventilen zusätzlich zu den in Fig. 2 veranschaulichten Ventilen) zum Einsatz gelangen. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind vom Multiplex-Betrieb neben den vier Ventilen (vgl. Bezugszeichen 152, 154, 156, 158 in Fig. 1), die den vier Radbremsen zugeordnet sind, zusätzlich das Ventil 178 umfasst. Gemäß Fig. 2 ist das Ventil 178 zwischen der Hydraulikkammer 116 im Hauptzylinder 110 einerseits und dem Zylinder 142A andererseits vorgesehen. Diese Anordnung des Ventils 178 ermöglicht es im vorliegenden Ausführungsbeispiel, dem Fahrer am Bremspedal eine haptische Rückmeldung mittels des elektromechanischen Aktuators 124 zu geben. Auf diese Weise lässt sich eine Einschränkung der auf dem BBW-Prinzip basierenden Bremsanlage 100, nämlich die fehlende Rückmeldung am Bremspedal im Fall eines Fahrdynamikregeleingriffs (zum Beispiel von ABS-Pulsationen), kompensieren. Bei herkömmlichen BBW-Bremsanlagen erhält der Fahrer am vom Hauptzylinder entkoppelten Bremspedal nämlich keine Rückmeldung mehr, dass eine Fahrdynamikregelung eingesetzt hat (beispielsweise weil eine Fahrbahnoberfläche mit niedrigem Reibwert vorliegt).
Daher wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das (ohnehin vorhandene) Ventil 178 im Multiplex-Betrieb synchron mit den vier, den Radbremse zugeordneten Multiplex-Ventilen angesteuert. So können mittels des elektromechanischen Aktuators 124 erzeugte Hydraulikdruckpulsationen, die auf einen Fahrdynamikregelbetrieb hinweisen, durch vollständiges oder teilweises Öffnen des Ventils 178 in den Zylinder 142A übertragen werden. Die Hydraulikdruckpulsationen im Zylinder 142A wiederum werden vom Fahrer bei teilweise oder vollständig niedergetretenem Bremspedal haptisch wahrgenommen.
Zusätzlich oder alternativ hierzu lässt sich durch Wahl eines geeigneten Zeitpunkts für das Schließen aller drei mit dem Zylinder 142A zugeordneten Ventile 174, 176, 178 eine gezielte Pedalwegbegrenzung erreichen, die über die Länge des Pedalwegs den Reibwert der Fahrbahn wiederspiegelt. Sind nämlich die drei Ventile 174, 176, 178 geschlossen, kann aus dem Zylinder 142A kein Hydraulikfluid mehr entweichen, was einer Begrenzung des Pedalwegs entspricht. Zur Pedalwegbegrenzung kann daher auch das der Simulations-Einrichtung 108 zugeordnete Ventil 176 (ggf. synchron mit dem Ventil 178) geschlossen werden. Allgemein kann das Ventil 176 insbesondere dann geschlossen werden, wenn das Ventil 178 geöffnet wird oder wenn bei geschlossenem Ventil 178 - wie vorstehend beschrieben - eine Pedalwegbegrenzung erwünscht ist.
Vorteilhafterweise kann im Multiplex-Betrieb je nach Betätigungsrichtung der im Hauptzylinder 110 aufgenommenen Kolben 112, 114 sowohl Hydraulikfluid in den Zylinder 142A gefördert werden als auch aus diesem entnommen werden (gleiches gilt natürlich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1). Dies bedeutet, dass ein Bremspedal im Rahmen des Multiplex-Betriebs mittels des elektromechanischen Aktuators 124 sowohl zurückgefahren als auch wieder vorgefahren werden kann. Der Pedalweg in jede Richtung wird durch die jeweilige Volumenverschiebung aus dem bzw. in den Hauptzylinder 110 realisiert.
Insgesamt sind verschiedene Ansteuerkonzepte für die vier den Radbremsen zugeordneten Multiplex-Ventile und das weitere Ventil 178 (sowie des der Simulationseinrichtung 108 angeordneten Ventils 176) denkbar. Wird beispielsweise im Rahmen einer aktiven Bremspedalbetätigung seitens des Fahrers zu einem bestimmten Zeitpunkt erkannt, dass eines oder mehrere der Räder eine Fahrdynamik-Regelung (zum Beispiel eine ABS-Regelung) erfordern, wird zunächst zur Pedalwegbegrenzung das Ventil 176 zur Simulations-Einrichtung 108 geschlossen (d.h. um über die Länge des Pedalwegs auf den niedrigen Reibwert der Fahrbahn hinzuweisen). Die Ventile 174 und 178 befinden sich dabei ebenfalls in einem geschlossenen Zustand.
Im Rahmen der Fahrdynamik-Regelung wird nun das Multiplex-Ventil an der Radbremse jedes betroffenen Rades ein oder mehrmals geöffnet (zum Beispiel gemäß Druckaufbau-, Druckhalte-, und Druckabbauphasen). Um dem Fahrer eine haptische Rückmeldung bezüglich der Fahrdynamik-Regelung zu geben, wird im Zuge des Multiplex-Betriebs auch das Ventil 178 betätigt, also beispielsweise wiederholt geöffnet und geschlossen. Auf diese Weise lassen sich Hydraulikdruckänderungen im Zylinder 142A erzielen, die das ABS-charakteristische, pulsierende Pedal rückwirkver- halten bewirken.
Hinsichtlich des Multiplex-Betriebs sind verschiedene Ansteuerszenarien für das Ventil 178 denkbar. Gemäß einer ersten Variante wird das Ventil 178 synchron mit einem oder mehreren der den Radbremsen zugeordneten Multiplex-Ventile geöffnet oder geschlossen (insbesondere solchen, die von der Fahrdynamik-Regelung betroffen sind). Alternativ hierzu können die den Radbremsen zugeordneten Multiplex-Ventile und das Ventil 178 auch sequenziell angesteuert werden. Gemäß jedem dieser An¬ steuerszenarien ergibt sich bei geöffnetem Ventil 178 ein hydraulischer Durchgriff zwischen dem Hauptzylinder 110 und dem Zylinder 142A. Eine entsprechende Verschiebung der Hauptzylinder-Kolben 112, 114 mittels des elektromechanischen Aktuators 124 führt daher zu einer hydraulischen Rückwirkung im Zylinder 142A und damit am Bremspedal. Über geeignete Ansteuerstrategien für den elektromechanischen Aktuator 124 können so nicht nur die Stärke der Pedalbewegungen beeinflusst werden; auch der zeitliche Verlauf und die Häufigkeit (d.h. die Frequenz) der Pedalrückmeldungen an den Fahrer lassen sich Software-gesteuert beeinflussen.
Es kann gewünscht sein, trotz der beschriebenen Rückwirkungen auf das Bremspedal keine Veränderung im absoluten (gesamten) Pedalweg zu erlauben. Aus diesem Grund kann zum Erreichen einer gewünschten Pedalbewegung genauso viel Hydau- likfluidvolumen in den Zylinder 142A gefördert werden, wie später wieder in den Hauptzylinder 110 zurückgelassen wird. Die entsprechenden Fördervolumina lassen sich durch geeignete Ansteuerung des elektromechanischen Aktuators 124 gezielt einstellen.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bremsanlage 100. Übereinstimmende oder vergleichbare Elemente wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fign. 1 und 2 sind wiederum mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Abwei¬ chend von den Ausführungsbeispielen der Fign. 1 und 2 wirkt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 der elektromechanische Aktuator 124 nicht auf den Primärkolben 112 im Hauptzylinder 110 ein. Vielmehr wirkt der elektromechanische
Aktuator 124 auf einen Kolben 200 ein, der in einem separaten Zylinder 202 aufgenommen ist und mit den Radbremsen VL, VR, HL und HR fluidisch koppelbar ist. Bei dem Kolben 200 handelt es sich um einen Plunger-Kolben.
Auch die Bremsanlage 100 gemäß Fig. 3 basiert auf dem BBW-Prinzip. Daher ist normalerweise, also in BBW-Modus, der Hauptzylinder 110 fluidisch von den Radbremsen VL, VR, HL und HR entkoppelt. Zu diesem Zweck sind zwei Absperrventile 178' vorgesehen, die sich jeweils in der Hydraulikleitung zwischen einer der Hydraulikkammern 116, 118 einerseits und den Radbremsen VL, VR, HL und HR andererseits befinden.
Die Ventile 178' werden lediglich in einem "push-through"-Modus der Bremsanlage 100 geöffnet. In diesem Modus kann mittels eines mechanischen Aktuators 126, der mit einem in Fig. 3 nicht dargestellten Bremspedal gekoppelt ist, Hydraulikfluid aus den Kammern 116, 118 zu den Radbremsen VL, VR, HL und HR verschoben werden (die Multiplex-Ventile 152, 154, 156, 158 sind dann geöffnet). Im regulären BBW- Prinzip hingegen wird bei geschlossenen Ventilen 178' der Hydraulikdruck an den Radbremsen VL, VR, HL und HR mittels des elektromechanischen Aktuators 124 und Verschiebens des Plunger-Kolbens 200 aufgebaut. Hierzu sind Ventile 178 zwischen dem Zylinder 202 einerseits und den Radbremsen VL, VR, HL und HR andererseits zu öffnen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vom Multiplex-Betrieb neben den vier Ventilen 152, 154, 156, 158, welche wiederum den vier Radbremsen VL, VR, HL und HR zugeordnet sind, jeweils wenigstens eine der zwei in Fig. 3 veranschaulichten weiteren Ventilanordnungen umfasst, die jeweils zwei Ventile 178, 178' umfassen. Durch Öffnen der Ventile 178, 178' wenigstens einer dieser Ventilanordnungen (im Rahmen eines Multiplex-Betriebs mit den weiteren Ventilen 152, 154, 156, 158) lässt sich das in Bezug auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erläuterte Pedalrück- wirkverhalten erzielen. Dies ist in Fig. 3 durch einen Pfeil angedeutet.
Die Fign. 4A bis 4C zeigen Diagramme, welche Ausführungsbeispiele für die Ansteue- rung einiger oder mehrerer der Ventile 152, 154, 156, 158, 178, 178' im Multiplex- Betrieb veranschaulichen. Die entsprechenden Ansteuerkonzepte lassen sich bei den Bremsanlagen 100 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen realisieren.
Fig. 4A zeigt in einem kombinierten Diagramm den zeitlichen Verlauf des Bremspedalwegs sowie der Ansteuerung (Ventilstrom) des zwischen dem Hauptzylinder 110 und der Simulations-Einrichtung 108 vorgesehenen Ventils 176. In Fig. 4A entspricht dem bestromten Zustand des Ventils 176 dessen geschlossene Stellung.
Gemäß Fig. 4A wird zu einem Zeitpunkt tl erkannt, dass an sämtlichen Rädern des Fahrzeugs eine ABS-Regelung aufgrund eines niedrigen Haftreibwerts der Fahrbahnoberfläche erforderlich ist. Bei einer herkömmlichen, auf dem BBW-Prinzip basierenden Bremsanlage wäre der weitere Pedalweg ausschließlich durch die Kennlinie der Simulationseinrichtung 108 definiert und (jedenfalls zunächst) unbegrenzt.
Abweichend von diesem konventionellen Szenario wird gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgeschlagen, dem Fahrer das Vorliegen einer Fahrbahnoberfläche mit niedrigem Reibwert haptisch am teilweise betätigten Bremspedal anzuzeigen. Hierfür wird der Bremspedalweg im Ausführungsbeispiel anfänglich begrenzt und anschließend schrittweise freigegeben, um dem Fahrer eine Pedalrückmeldung zu geben. Allgemein kann der Pedalweg in Abhängigkeit (beispielsweise indirekt proportional) des Fahrbahnreibwerts eingestellt werden. So wäre es zum Beispiel möglich, wie in Fig. 4A veranschaulicht, bei steigendem Reibwert den Pedalweg schrittweise länger werden zu lassen. Nachdem zum Zeitpunkt tl das Erfordernis einer ABS-Regelung erkannt wurde, wird zunächst das Ventil 176 rampenartig bestromt, um die Hydraulikverbindung zur Simulations-Einrichtung 108 allmählich zu sperren und den Pedalweg sanft zu begrenzen. Hierbei wird angenommen, dass das bei einer Bremspedalbetätigung verdrängte Hydraulikfluid nicht anderweitig entweichen kann. Dies entspricht im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 dem geschlossenen Zustand der Ventile 174 und 178, so dass das Hydraulikfluid im Zylinder 142A eingesperrt bleibt. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 entspricht dies einem geschlossenen Zustand der beiden Ventilanordnungen, die jeweils das Ventil 178, 178' umfassen.
Zu den Zeitpunkten t2 und t3 wird jeweils eine gewisse Zunahme des Fahrbahnreibwerts erfasst. Aus diesem Grund wird das Ventil 176 jeweils kurzzeitig geöffnet (d.h. in den unbestromten Zustand versetzt). Im unbestromten Zustand kann Hydraulikfluid in die Simulations-Einrichtung 108 entweichen. Dies macht sich in Fig. 4A durch eine stufenweise Zunahme des Pedalwegs zu den Zeitpunkten t2 und t3 bemerkbar. Schließlich wird zum Zeitpunkt t4 ein Sprung des Reibwerts erkannt, der eine Beendigung der ABS-Regelung ermöglicht. Aus diesem Grund wird der Ventilstrom wieder rampenartig zurückgenommen und das Ventil 176 entsprechend geöffnet. Dies bedeutet, dass nach einem sanften Übergang der Bremspedalweg wie gewohnt ansteigt.
Fig. 4B zeigt ein vergleichbares Szenario wie Fig. 4A. Zusätzlich ist in Fig. 4B die Bestromung des Ventils 178, 178' (vgl. Fign. 1 bis 3) dargestellt, um diese zu schließen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4B wird dem Fahrer zusätzlich durch eine vor- und zurückgehende Pedalbewegung das Einsetzen des ABS-Regelbetriebs hap- tisch angezeigt. Die Pedalbewegung entspricht daher den gewohnten Hydraulikdruck- Pulsationen einer ABS-Regelung bei einer herkömmlichen Bremsanlage.
Wie in Fig. 4B veranschaulicht, wird das Ventil 178/178' wiederholt kurzzeitig bestromt (und während der Bestromung geöffnet). Die Bestromung des Ventils
178/178' erfolgt in zyklisch wiederkehrenden Zeitschlitzen und im Multiplex-Betrieb bezüglich der den Radbremsen zugeordneten Ventile 152, 154, 156, 158. Auch diese Ventile 152, 154, 156, 158 werden im Rahmen der ABS-Regelung zyklisch bestromt, um die ABS-typischen Druckaufbau-, Druckhalte- und Druckabbauphasen radbezogen ablaufen zu lassen. Insgesamt beinhaltet ein Multiplex-Zyklus daher fünf Zeitschlitze, einen für jedes der Ventile 152, 154, 156, 158, 178/178'. Wie in Fig. 4B veranschaulicht, erfolgt zum Zeitpunkt t2 eine Bestromung des Ventils 178/178' um dieses zu öffnen. Im geöffneten Zustand des Ventils 178/178' erfolgt eine Betätigung des elektromechanischen Aktuators 124, um ein vorgegebenes Volumen an Hydraulikfluid zu verschieben und den Pedalweg etwas zu verlängern. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erfolgt hierzu eine Volumenverschiebung aus dem Zylinder 142A in die Hydraulikkammer 116 des Hauptzylinders 110. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 erfolgt eine Verschiebung von Hydraulikfluidvolumen aus der Hydraulikkammer 116 des Hauptzylinders 110 in den Zylinder 202.
Im Anschluss an diese Volumenverschiebung wird der Pedalweg bis zu einem Zeitpunkt t3 auf einem konstanten Wert gehalten, also begrenzt. Zum Zeitpunkt t3 erfolgt dann eine gleich große Volumenverschiebung in die umgekehrte Richtung. Die zu dem Zeitpunkten t2 und t3 ablaufenden Vorgänge können mehrfach wiederholt werden, bis zum Zeitpunkt tx die ABS-Regelung beendet werden kann.
Die in Fig. 4B dargestellte Pedalwegmodulation gestattet es, den Beginn der ABS- Regelung dem Fahrer haptisch am Bremspedal anzuzeigen, indem der Pedalweg begrenzt wird. Während der ABS-Regelung kann ein Pedalweg in Abhängigkeit vom Fahrbahnreibwert eingestellt werden (vgl. Fig. 4A). Ferner ist es möglich, durch An- steuerung des Ventils 178/178' ein pulsierendes oder vibrierendes Pedalverhalten zu erzeugen, um dem Fahrer die ABS-Regelung haptisch anzuzeigen.
Fig. 4C veranschaulicht in einem ähnlichen Diagramm wie Fig. 4B das Szenario einer ABS-Regelung im Fall einer schnellen Bremspedalbetätigung seitens des Fahrers. Hier kann durch die Reaktionszeit für die ABS-Erkennung das Ventil 176 unter Umständen zu spät geschlossen werden, was zu einem Überschießen des Pedalwegs führen kann. Mit anderen Worten wäre der Pedalweg bezogen auf den Fahrbahn-Reibwert zu lang. Hier kann durch geeignete Ansteuerung des Ventils 178/178' durch eine geeignete Volumenverschiebung der Pedalweg wieder auf das gewünschte Niveau gebracht werden. Dies bedeutet im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, dass ein bestimmtes Volumen an Hydraulikfluid aus der Kammer 116 des Hauptzylinders 110 in den Zylinder 142A verschoben wird (zu den Zeitpunkten t2, t3, usw.). Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird Hydraulikfluid aus dem Zylinder 202 in die Kammer 116 des Hauptzylinders 110 gefördert.
Insgesamt ermöglicht die hier vorgestellt Lehre eine in verschiedener Hinsicht verbesserte Funktionalität einer elektrohydraulischen Fahrzeug-Bremsanlage. Durch Ausdehnung des Multiplex-Betriebs von vier Multiplex-Ventilen 152, 154, 156, 158, die den Radbremsen zugeordnet sind, auf eine oder mehrere weitere Ventilanordnungen, lassen sich neuartige Betriebsmodi implementieren. So ist es beispielsweise gemäß verschiedener Betriebsmodi möglich, dem Fahrer eine haptische Rückmel- dung am Bremspedal zu geben, etwa durch eine Pedalwegbegrenzung. Diese haptische Rückmeldung kann auch auf Gefahrensituation, wie einen ABS-Regelbetrieb, hinweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrohydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlage (100), umfassend
einen Hauptzylinder (110);
einen elektromechanischen Aktuator (124) zur Betätigung eines im Hauptzylinder (110) aufgenommenen ersten Kolbens (112; 114);
eine Aufnahme-Einrichtung (142A) zur wenigstens zeitweisen Aufnahme von Hydraulikfluid aus dem Hauptzylinder (110);
einen Satz elektrisch ansteuerbarer Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158, 178), wobei der Satz Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158, 178) je eine erste Ventilanordnung (152, 154, 156, 158) zwischen dem Hauptzylinder (110) und jeder einer Mehrzahl von Radbremsen sowie eine zweite Ventilanordnung (178) zwischen dem Hauptzylinder (110) und der Aufnahme- Einrichtung (142A) umfasst; und
ein Steuergerät oder Steuergerätesystem (150), das ausgebildet ist zum
Ansteuern wenigstens einer der ersten Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158) sowie der zweiten Ventilanordnung (178) im Multiplexbetrieb.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, wobei
die Aufnahme-Einrichtung als Aufnahme-Zylinder (142A) ausgebildet ist und wobei im Aufnahme-Zylinder (142A) ein mit einem Bremspedal (130) gekoppelter oder koppelbarer zweiter Kolben (142A) aufgenommen ist.
3. Bremsanlage nach Anspruch 2, wobei
das Steuergerät oder Steuergerätesystem (150) ausgebildet ist, um durch Ansteuern der zweiten Ventilanordnung (178) auf den zweiten Kolben (142A) einzuwirken.
4. Bremsanlage nach Anspruch 3, wobei
das Steuergerät oder Steuergerätesystem (150) ausgebildet ist, um durch Einwirken auf den zweiten Kolben (142B) ein auf einen fahrerunabhängigen Bremseingriff hinweisendes Pedalrückwirkungsverhalten zu erzeugen.
5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei
der Aufnahme-Zylinder (142A) über eine Fluidleitung mit einer Simulati- ons-Einrichtung (108) zur hydraulischen Simulation eines für eine Betriebsbremsung charakteristischen Pedalrückwirkverhaltens gekoppelt ist.
6. Bremsanlage nach Anspruch 5, wobei
zwischen dem Aufnahme-Zylinder (142A) und der Simulations- Einrichtung (108) eine dritte Ventilanordnung (176) vorgesehen ist, die als optionales Merkmal eine vorgegebene oder einstellbare Drosselfunktion aufweist.
7. Bremsanlage nach Anspruch 6, wobei
die zweite Ventilanordnung (178) und die dritte Ventilanordnung (176) stromabwärts des Aufnahme-Zylinders in parallel zueinander verlaufenden Hydraulikleitungen, die jeweils in den Hauptzylinder (110) und die Simulations-Einrichtung (108) münden, vorgesehen sind.
8. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
eine vierte Ventilanordnung (174) in einer Fluidleitung zwischen der
Aufnahme-Einrichtung (142A) und einem drucklosen Fluidreservoir (120) vorgesehen ist.
9. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
eine fünfte Ventilanordnung (170; 172) in einer Fluidleitung zwischen dem Hauptzylinder (110) und einem drucklosen Fluidreservoir (120) vorgesehen ist.
10. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
das Steuergerät oder Steuergerätesystem (150) ausgebildet, um im
Multiplexbetrieb in wenigstens einer der Radbremsen und in der Aufnahme- Einrichtung (142A) individuell Hydraulikdrücke einzustellen.
11. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die ersten Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158) und die zweite Ven¬ tilanordnung (178) stromabwärts des Hauptzylinders (110) in parallel zueinander verlaufenden Hydraulikleitungen, die jeweils in die Radbremsen und die Aufnahme-Einrichtung (142A) münden, vorgesehen sind.
12. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
der elektromechanische Aktuator (124) einen Elektromotor (136) und ein mit dem Elektromotor (134) gekoppeltes Getriebe (136, 138) umfasst, wobei das Getriebe (136, 138) mit einem auf den ersten Kolben (112) einwirken- den Betätigungsglied (128) gekoppelt ist und wobei der Elektromotor (134) und das Getriebe zumindest teilweise konzentrisch zum Betätigungsglied (128) angeordnet sind.
13. Elektrohydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlage (100), umfassend
einen Hauptzylinder (110) zur Hydraulikdruckerzeugung in einem
„push-through"-Modus der Bremsanlage (100);
einen elektromechanischen Hydraulikdruckerzeuger (124) zur Hydraulikdruckerzeugung in einem„brake-by-wire"-Modus der Bremsanlage (100); einen Satz elektrisch ansteuerbarer Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158, 178), wobei der Satz Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158, 178) für jede einer Mehrzahl von Radbremsen je eine erste Ventilanordnung (152, 154, 156, 158) zwischen dem Hauptzylinder (110) und dem Hydraulikdruckerzeuger (124) auf der einen Seite und der Radbremse auf der anderen Seite um- fasst sowie eine zweite Ventilanordnung (178) zwischen dem Hauptzylinder (110) und dem elektromechanischen Hydraulikdruckerzeuger (124); und
ein Steuergerät oder Steuergerätesystem (150), das ausgebildet ist zum
Ansteuern wenigstens einer der ersten Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158) sowie der zweiten Ventilanordnung (178) im Multiplexbetrieb.
14. Bremsanlage nach Anspruch 13, wobei
das Steuergerät oder Steuergerätesystem (150) ausgebildet ist, um durch Ansteuern der zweiten Ventilanordnung (178) auf einen im Hauptzylinder (110) aufgenommenen und mit einem Bremspedal (130) gekoppelten oder koppelbaren Kolben (112) einzuwirken.
15. Bremsanlage nach Anspruch 14, wobei
das Steuergerät oder Steuergerätesystem (150) ausgebildet ist, um durch Einwirken auf den Kolben (112) ein auf einen fahrerunabhängigen Bremseingriff hinweisendes Pedalrückwirkverhalten zu erzeugen.
16. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei
der elektromechanische Hydraulikdruckerzeuger (124) einen Elektromotor (134), ein mit dem Elektromotor (134) gekoppeltes Getriebe (136, 138) sowie einen mit dem Getriebe (136, 138) gekoppelten und in einem Hydrau¬ likzylinder (202) aufgenommenen Kolben (200) umfasst.
17. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158) jeweils genau ein elektromagnetisches Ventil umfassen.
18. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
das Steuergerät oder Steuergerätesystem (150) ausgebildet ist, um die ersten Ventilanordnungen (152, 254, 156, 158) während eines fahrerunabhängigen Bremseingriffs anzusteuern.
19. Elektrohydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlage (100), umfassend
einen Hauptzylinder (110);
einen elektromechanischen Aktuator (124) zur Hydraulikdruckerzeugung in einem„Brake-By-Wire"-, BBW, Modus der Bremsanlage (100);
eine Simulationseinrichtung (108) zur Erzeugung eines Pedalrückwirk- verhaltens, wobei die Simulationseinrichtung (108) ausgebildet ist, um im BBW-Modus bei einer Bremspedalbetätigung verdrängtes Hydraulikfluid aufzunehmen;
eine der Simulationseinrichtung (108) vorgeordnete Ventilanordnung (176), um die Aufnahme von Hydraulikfluid in der Simulationseinrichtung (108) selektiv zu sperren; und
ein Steuergerät oder Steuergerätesystem (150), das ausgebildet ist zum Ansteuern der Ventilanordnung (176) in einem Fahrdynamikregelbetrieb der Bremsanlage (100), um einen Bremspedalweg zu begrenzen.
20. Verfahren für das Betreiben einer elektrohydraulischen Kraftfahrzeug- Bremsanlage (110), die einen Hauptzylinder (110), einen elektromechanischen Aktuator (124) zur Betätigung eines im Hauptzylinder (110) aufgenommenen ersten Kolbens (112; 114), eine Aufnahme-Einrichtung (142A) zur wenigstens zeitweisen Aufnahme von Hydraulikfluid aus dem Hauptzylinder (110), einen Satz elektrisch ansteuerbarer Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158) und mehrere Radbremsen umfasst, wobei der Satz Ventilanordnungen (152, 254, 156, 158) je eine erste Ventilanordnung zwischen dem Hauptzylinder und jeder Radbremse sowie eine zweite Ventilanordnung (178) zwischen dem Hauptzylinder (110) und der Aufnahme-Einrichtung (142A) umfasst, umfas¬ send den Schritt:
Ansteuern wenigstens einer der ersten Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158) sowie der zweiten Ventilanordnung (178) im Multiplexbetrieb.
21. Verfahren nach Anspruch 21, wobei
im Multiplexbetrieb in wenigstens einer der Radbremsen und in der Aufnahme-Einrichtung (142A) individuell Hydraulikdrücke einstellbar sind oder eingestellt werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei
die Aufnahme-Einrichtung (142A) als Aufnahme-Zylinder ausgebildet ist und ein im Aufnahme-Zylinder aufgenommener und mit einem Bremspedal (130) gekoppelter zweiter Kolben (142B) vorgesehen ist, wobei im Multiplexbetrieb die zweite Ventilanordnung (178) betätigt wird, um auf den zweiten Kolben einzuwirken (142B).
23. Verfahren nach Anspruch 23, wobei
das Einwirken auf den zweiten Kolben (142B) in auf einen fahrerunabhängigen Bremseingriff hinweisendes Pedalrückwirkverhalten erzeugt.
24. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, wobei
das Einwirken auf den zweiten Kolben (142B) eine Pedalwegbegrenzung realisiert, um über den Pedalweg auf einen Fahrbahn reibwert hinzuweisen.
25. Verfahren für das Betreiben einer elektrohydraulischen Kraftfahrzeug- Bremsanlage (100), die einen Hauptzylinder (110) zur Hydraulikdruckerzeugung in einem„push-through"-Modus der Bremsanlage (100), einen elektromechanischen Hydraulikdruckerzeuger (124) zur Hydraulikdruckerzeugung in einem„brake-by-wire"-Modus der Bremsanlage, einen Satz elektrisch ansteuerbarer Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158, 178) und mehrere Radbremsen umfasst, wobei der Satz Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158, 178) je eine erste Ventilanordnung (152, 154, 156, 158) zwischen dem Hauptzylinder (110) und dem elektromechanischen Hydraulikdruckerzeuger (124) auf der einen Seite und jeder Radbremse auf der anderen Seite sowie eine zweite Ventilanordnung (178) zwischen dem Hauptzylinder (110) und dem
elektromechanischen Hydraulikdruckerzeuger (124) umfasst, umfassend den Schritt:
Ansteuern wenigstens einer der ersten Ventilanordnungen (152, 154, 156, 158) sowie der zweiten Ventilanordnung (178) im Multiplexbetrieb.
26. Verfahren nach Anspruch 26, wobei
durch Ansteuern der zweiten Ventilanordnung (178) auf einen im Hauptzylinder (110) aufgenommenen und mit einem Bremspedal (130) gekoppelten oder koppelbaren Kolben (112) eingewirkt wird.
27. Verfahren nach Anspruch 27, wobei
durch Einwirken auf den Kolben (112) ein auf einen fahrerunabhängigen Bremseingriff hinweisendes Pedalrückwirkverhalten erzeugt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, wobei
das Einwirken auf den Kolben (112) eine Pedalwegbegrenzung realisiert, um über den Pedalweg auf einen Fahrbahnreibwert hinzuweisen.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, wobei
im Multiplexbetrieb eine Betätigung der ersten Ventilanordnungen gegenüber einer Betätigung der zweiten Ventilanordnung priorisiert wird.
30. Verfahren für das Betreiben einer elektrohydraulischen Kraftfahrzeug- Bremsanlage (100), die einen Hauptzylinder (110), einen elektromechanischen Aktuator (124) zur Hydraulikdruckerzeugung in einem„Brake-By-Wire"- , BBW, Modus der Bremsanlage (100), eine Simulationseinrichtung (108) zur Erzeugung eines Pedalrückwirkverhaltens, wobei die Simulationseinrichtung (108) ausgebildet ist, um im BBW-Modus bei einer Bremspedalbetätigung verdrängtes Hydraulikfluid aufzunehmen, und eine der Simulationseinrichtung (108) vorgeordnete Ventilanordnung (176), um die Aufnahme von Hydraulikfluid in der Simulationseinrichtung selektiv zu sperren, umfasst, umfassend den Schritt:
Ansteuern der Ventilanordnung (176) in einem Fahrdynamikregelbetrieb der Bremsanlage (100), um einen Bremspedalweg zu begrenzen.
31. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 21 bis 30, wenn das Computerprogrammprodukt auf wenigstens einem Prozessor abläuft.
32. Kraftfahrzeug-Steuergerät oder -Steuergerätesystem, umfassend das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 31.
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