WO2015036601A2 - Bremsvorrichtung und verfahren zum betrieb einer bremsvorrichtung - Google Patents

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WO2015036601A2
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Thomas Leiber
Valentin Unterfrauner
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    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/82—Brake-by-Wire, EHB

Definitions

  • the invention relates to a braking device or a
  • Actuating device and a method for operating a brake device Actuating device and a method for operating a brake device.
  • Warning lamp which irritates the driver, does not need to be controlled.
  • This requirement can be solved by brake-by-wire systems with path simulators.
  • the main cylinder (HZ) or tandem main cylinder (THZ) is designed for the fallback level in case of failure of the brake system. This is done by appropriate dimensioning with a small diameter.
  • the invention has for its object to provide an improved actuator, in particular for a motor vehicle brake system, which in particular also allows in a simple manner enough hydraulic fluid volume, in particular for the brake activation.
  • an actuating device in particular for a
  • a basic idea of the invention is the design of the driven (DK) piston of the piston-cylinder unit, in particular as a stepped, double-stroke piston (DHK), which in the pressure chamber facing part as conventional
  • the volume control is expediently via solenoid valves without the usual check valves.
  • Pressure modulation via multiplexing can also be the conventional valve circuit with on and
  • System design corresponds to the design described in DE 10 2013 105377 and DE 10 2010 045617 of the applicant.
  • the volume control can advantageously be used both for brake booster (BKV) and ABS.
  • the solenoid valves (EA) can also be useful for controlling the solenoid valves (EA).
  • a separation of the spindle from the driven (DK) piston is expedient. This can e.g. by means of a coupling, as described in the EP
  • Brake devices are regularly mounted on the bulkhead of the vehicle and protrude on the one hand in the footwell for connection to the brake pedal and the other in the engine compartment. Leakage of seals in the braking device can leak fluid into both rooms, which should be avoided.
  • An expedient embodiment of the brake actuation device therefore provides that leakage fluid can not escape to the outside.
  • the housing, in particular the motor housing is enlarged and used as a collecting container. The leaking leakage fluid is detected at the appropriate amount of the level sensor of the reservoir.
  • Sensor is advantageously connected to the adjacent ECU.
  • an electrode in the collecting container which can also be smaller at an early stage
  • Brake pedal to be kept as small as possible.
  • Advantageous embodiments of the invention therefore relate to an improved actuating device, in particular to provide for a motor vehicle brake system, which in particular also allows in a simple manner sufficient pressure fluid volume, in particular for the brake activation.
  • the length should be as short as possible.
  • the system should be flexible in packaging for both serial and parallel systems in the so-called compact design. For low-friction brakes with increased rollback, the pedal travel loss should be as small as possible.
  • Piston speed a relatively high flow rate at which no negative pressure may occur on the back of the piston. Accordingly, suction valves are advantageously arranged for both sides of the piston. A length reduction can be achieved by
  • Main cylinder especially with auxiliary piston.
  • Another variant is that with appropriate
  • Valve circuit and coupling to the spindle, the back of the DK piston is also used for volume promotion (such as in Fig. 13, 13a of the drawing
  • the Doppelhubkolben (DHK) can because of its larger
  • Kolbenwirk lake be used for pre-filling z. B. at the beginning of braking over z. B. a pressure relief valve, by by this pressure through the primary cuff of
  • Push rod piston (DK piston) corresponding volume is passed into the DC circuit.
  • the necessary for the application of the brake shoes volume does not affect significantly on the pedal stroke and possibly correspondingly higher forces, which load the spindle, the ball screw drive (KGT) and the bearings.
  • the necessary volume In case of failure of the engine returns in the fallback life of the auxiliary piston by feeding into the brake circuit, the necessary volume.
  • an actuating device in particular for a
  • Path simulator (WS) systems are known to be associated with a fixed pedal force path characteristic. The driver of WS
  • the double-stroke piston (DHK) even with a small stroke much volume over the cuff into the working space of the push rod piston (DK) feed. This is advantageously done z. B. depending on the pedal speed V P , since at lower V P usually a lower deceleration (pressure) is required in contrast to high V P , the on a
  • the pre-filling can also achieve a faster time pressure build-up time-to-lock (blocking limit).
  • the priming can be used for extreme cases of failure of the engine z. B. on low ⁇ .
  • the Wegsimuator hub can be fully controlled, and the pressure in the brake circuit is very low.
  • the remaining piston stroke in the fallback level is correspondingly smaller with smaller volume.
  • the priming can be used to reach a pressure limit, which brings about 30% more volume or pressure.
  • Double Stroke to feed into the push rod piston circuit together with a special valve assembly in Wegsimulator with throttle.
  • This feed-in (ES) is also beneficial in the fallback stage in the event of engine failure, to additional volume from the auxiliary circuit in the push rod piston circuit
  • Functions include, among other things, the function of the clutch and clearance of the piston tappet, which in the case of a failed engine used when the pedal ram directly shifts the push rod piston to generate pressure.
  • Friction which corresponds to 2 - 4 g CC> 2 / km. This can be improved by a strong rollback or retraction of the brake piston via vacuum as described in DE 10 2008 051 316.4 AI the applicant.
  • Applying the brake pads means.
  • An advantageous solution for this is pre-filling and an adaptive clearance setting via vacuum. This acts z. B. in contrast to the rollback no longer in the fallback levels. This avoids the additional volume for the clearance, resulting in a higher pressure level and better pedal characteristics.
  • Fig. 1 is a brake system with the invention
  • Double-stroke piston (DHK)
  • Fig. 2 shows a detail of the brake system
  • Fig. 3 shows a detail of the brake system with a
  • FIG. 5 shows the time-volume promotion in three stages
  • Fig. 5a shows an excerpt concerning stage 1
  • Fig. 5b is an excerpt regarding stages 1 and 2;
  • Fig. 6 shows another embodiment of a brake system
  • Fig. 6a shows an embodiment with idle stroke and feed from an auxiliary piston, wherein in the upper half of the figure, the spindle of the drive by means of a connecting element, in particular bending rod is connected to the piston and in the lower half by means of a coupling;
  • FIG. 7 shows an embodiment with a device for preventing leakage of leakage fluid to the outside;
  • Fig. 8 shows an alternative valve circuit of
  • Double lift piston (DHK)
  • DHK Doppelhubkolben
  • Fig. 9a a double shut-off valve
  • Fig. 10 shows an embodiment with an annular piston
  • FIG. 10b shows a structural separation of annular piston and DK piston
  • FIG. 11 shows the arrangement of FIG. 1 with Doppelhubkolben
  • FIG. 13 a shows an extension of that shown in FIG
  • FIG. 14 shows a further embodiment with a parallel, reversible piston
  • Fig. 15 shows an overall system with structuring of
  • FIG. 15a shows an adaptive path simulator (WS);
  • FIG. 15a shows an adaptive path simulator (WS);
  • 17 shows an auxiliary piston in block B.
  • the brake system shown in Fig. 1 is based z. B. on the brake system shown and described in DE 10 2013 105377 of the Applicant to the hereby also to
  • the brake system basically consists of one
  • Actuating device in particular a brake pedal 1, a pedal interface 14 with an auxiliary piston 16 and
  • Pedalhubsensoren 2 a drive with motor 8 and gearbox, in particular a ball-threaded transmission 7 with spindle 5, a by means of the drive, in particular the spindle 5 operable piston-cylinder unit, a tandem master cylinder (THZ) 13 with a directly driven Doppelhubkolben (DHK) 10 which bears against the spindle 5 and an indirectly, ie here hydraulically driven piston (SK) 12.
  • the Doppelhubkolben 10 is executed stepped and forms by means of grading an annulus 10 a.
  • a coupling 9 is arranged, which acts mechanically in this case and is mechanically actuated.
  • An example of such a coupling is described in EP 2217478A2
  • a reservoir 11 is connected via hydraulic lines with the pressure chambers 10b, 12b of the piston-cylinder unit 13 and a normally open solenoid valve AS with the annular space 10a.
  • the annular space 10a is further connected via hydraulic lines, in which normally closed solenoid valves EA are connected to the
  • valve devices and a (not represented) electronic control and regulating device (ECU) is provided.
  • ECU electronic control and regulating device
  • the brake pedal 1 acts on the pedal interface in the 14th
  • pedal plunger 3 acts on the pedal plunger 3 and the latter acts on the piston tappet 4.
  • pedal plunger 3 and piston plunger 4 may be separated or connected to each other.
  • Doppelhubkolben 10 is a Leerhub or Leerweg LW
  • the free travel LW is provided between the end of the piston tappet 4 and the coupling 9.
  • the free travel LW is between the separately executed one
  • the piston plunger 4 acts on the clutch 9 on the
  • Doppelhubkolben (DHK) 10 which is designed in particular stepped and forms an annular space 10a.
  • This annular space 10 a is connected via hydraulic lines to the reservoir 11 and the
  • the motor 8 is controlled via the pedal stroke sensors 2 and acts via rotor, ball screw drive (KGT) 7 and spindle 5 via a small clearance on the piston (DHK) 10.
  • KKT ball screw drive
  • DHK piston
  • the pistons are in a tandem HZ (THZ) 13 arranged.
  • twin arrangements are also possible within the scope of the invention.
  • Wegsimualtor Brilliant WS is described in DE 10 2013 105377 of the applicant to which reference is hereby made.
  • the movement (position) of the piston SK 12 can from the
  • Brake circuits A, B arranged normally closed valves EA open.
  • the spindle 5 now moves back the double-stroke piston 10 via the closed clutch 9, and the volume from the ring piston chamber 10a now passes via the EA into the brake circuits A and B. This can be done simultaneously or serially
  • the return stroke depends on the position of the pedal 1 or Pedalst Congressel. At full modulation of the path simulator WS The return stroke may be about 60% of the forward stroke, but this promotes sufficient volume. In a normal vehicle, the return stroke is necessary only in the fading area, with small commercial vehicles, it can already be done at 50% braking.
  • Reservoir 11 can be limited. This with relatively small piston dimensions and corresponding spindle forces.
  • ABS control can be in the preferred and often
  • valves SV in the multiplex (MUX) - method wherein per (not shown) wheel brake RZ only one valve SV is provided, as shown in Fig. 1 for the brake circuit A. Due to the possibility of continuous volume production can also
  • Intake valves E and exhaust valves A (one valve E and A per wheel brake RZ) take place as shown in FIG. 1 with respect to the brake circuit B.
  • the pressure reduction P a b necessary volume, which is passed through the return line R in the reservoir can through the
  • the E or A valves have additional functions.
  • the control is set to low ⁇ , the piston (DHK) 10 has to be moved very far back, which leads to a collision with the pedal /
  • an idle path LW may be provided between the pedal and the piston lifter, as e.g. in DE 10 2013
  • volume from the pressure chamber of the auxiliary piston 16 via the valve ESV are passed into the brake circuits.
  • This can be here, for example via valve ESV into brake circuit A.
  • pressure medium via the valve ESV on the back of the piston 10, (corresponding to the dashed line in Fig. 6).
  • This has the advantage that in case of a leak of the valve ESV no brake circuit failure occurs.
  • pressure fluid volume can be fed into the brake circuits. The feeding is particularly premature in a solution with idle stroke, as described in DE 10 2013 105377 of the applicant.
  • the impact of the pedal plunger on the Doppelhubkolben 10 can be detected via the pedal travel sensor 2.
  • Fig. 2 shows in the line from the annular space 10a of the DHK piston 10 to the valves EA an additional, de-energized
  • valve AS can be made redundant by connecting a second valve in parallel. This is
  • Fig. 3 shows a simplified valve circuit for the
  • a 3/2-way solenoid valve MV can be used for each brake circuit A, B, which saves the valve AS, because in the starting position, the annular space 10a of the valve 10 via the 3rd / 2 solenoid valve is connected to the reservoir. In the switched state, this connection is blocked and the annulus 10a is connected to the brake circuit A or B via the Valve 3/2 solenoid valve connected. In the figure, this is shown only for one brake circuit A, as an alternative embodiment is shown for the other. For the brake circuit B then a 3/2-solenoid valve would be used.
  • a SiV (not shown) can additionally be used in the line.
  • brake circuit B the opening of the brake circuit B can be avoided by a plunger 17 together with EA valve.
  • Fig. 4 shows enlarged the stepped DHK piston 10 with the annulus 10 a its different effective surfaces AI - A3.
  • V R (A 2 - A3 - Ai) x Piston stroke.
  • Fig. 5 shows the temporal volume promotion in three stages over twice Vorhub VH and a return stroke RH.
  • Switchover time from pre-stroke VH to return stroke RH requires only a very short time delay of ⁇ 10 ms.
  • Fig. 5a shows only one step, which is over 90% of
  • Braking is used. This phase can also be used to diagnose the tightness of the valves EA and AS.
  • a leak of EA can be detected by two methods. First, by comparing pressure and piston travel and evaluating the pressure-volume characteristic. In the event of a leak, the known allocation of pressure and volume (or piston travel) would be disturbed be. Secondly, when the pressure is reduced P ab at x, the pressure can be maintained by the corresponding piston position and evaluated via t D. In both tests, all
  • valves EA can be tested separately by closing SiV.
  • Fig. 5b shows the volume promotion in two stages.
  • Control is possible with relatively little effort, a rapid and continuous volume change, which extends the application and acceptance of the system and
  • FIG. 6 shows another embodiment of the invention
  • valve switching position is shown at turbohubende, i. Valve EA open and valve SV or valve E to the wheel brake cylinder are closed. Furthermore, lower bearing forces result in the drive during the return stroke.
  • this embodiment can be for a small
  • valve circuit acc. Fig. 2 and the 3/2-way valve acc. Fig 3 are used.
  • Figure 6a shows an embodiment similar to Figure 6, wherein in the upper half of the figure, the spindle of the drive by means of a connecting element, in particular bending rod is connected to the piston and in the lower half by means of a particular mechanical coupling.
  • the volume of the auxiliary piston 16 is not performed on the back of the Doppelhubkolbens 10, but in the fallback level RFE in case of failure of the electrical system or the ECU via a normally open valve ESV, when de-energized
  • a shut-off valve AV is used to the reservoir 11, which is closed at the beginning of braking.
  • the shut-off valve AV can be saved when the engine is retracted before braking against the stop spring to open the sniffer hole.
  • the situation in which the sniffer hole is closed remains even at higher pressures or pedal paths, so that when striking the pedal plunger 3 on the piston plunger 4 both surfaces of the auxiliary piston 16 and the DK piston 10 promote volume. In this case, a higher one arises
  • Path simulator WS which means a length reduction of 48 mm. This is possible because pressure is built up continuously via the double-stroke piston DHK 10. As a result, the spindle length is shortened and the expensive hole in the
  • Spindle 5 can be dispensed with.
  • the spindle can be connected to the double-stroke piston DHK 10 via a bending rod (as shown in FIG. 12).
  • the spindle with motor must be moved in the fallback level RFE, which requires about 5% more power when the pedal plunger hits the back of the spindle.
  • the mechanical coupling 9 of FIG. 1 can be used.
  • Figure 7 shows an embodiment with a device for
  • Solution is a corresponding housing, advantageously an extended motor or motor terminal housing 21, 22nd
  • a bulkhead chamber 23 with sponge 24 is provided in the lower region of FIG. 22 in order to avoid sloshing of the liquid, in particular during acceleration and deceleration of the vehicle.
  • the corresponding leakage flow is detected by a level sensor 18. It is further advantageous to combine the level sensor with the adjacent ECU. It is also possible to use sensors with a high level of fail-safety.
  • Electrodes 20 which are arranged in the lower region of the collecting container and are connected to the ECU by electric power. These can be used to detect even very small amounts of liquid leakage.
  • the HCU which includes the solenoid valves and the thrusters, is integrated. This means that a so-called “1-box solution” is achieved, which comprises a full integration of all components in a structural unit.
  • the volume is passed in the forward stroke via the suction valve Sl to the back of the Doppelhubkolbens 10; the open solenoid valve AS acts as a suction valve.
  • the smaller flow rate is passed through the solenoid valve AS and S2 acts as a suction valve.
  • the solenoid valve AS is closed and the solenoid valve EA is opened, as already described.
  • Fig. 9 shows a somewhat different arrangement of the
  • Solenoid valve AS and the suction valve are passed through the solenoid valve AS in the forward stroke.
  • This version shows the removal of the DK to pre-charge the brake circuit to reduce the idle travel on the pedal. In the forward stroke acts
  • Pressure relief valve Ü, z. B. 4 bar so that thereby corresponding volume passes through the primary sleeve or DK-cuff 10 in the DC circuit and thus more volume is provided. Since this form is needed only at the beginning of braking, the pressure relief valve Ü is opened via a plunger 33 after the pre-filling (VF).
  • VF pre-filling
  • Figure 9a shows a double valve arrangement with two
  • shut-off valves AS1 and AS 2 which are installed instead of the valve AS provided in FIG. 9.
  • the shut-off valves AS1 and AS2 are switched so that the flow direction and flow force act against the spring F AS . This prevents the flow force from being greater than the spring force and closing the valve.
  • FIG. 10 shows the basic structure of an actuating device with auxiliary piston 16, spindle 5 and coupling 9, in which the DK piston and the double-stroke piston designed as annular piston 28 are combined.
  • the delivery chamber of the Doppelhubkolbens 28 is in this case formed by a concentric with the pressure chamber of the DK piston arranged annulus 40, in which the
  • Ring piston 28 is arranged with sealing sleeve 28a. Again, the DK piston sniffs over the delivery chamber of the
  • Doppelhubkolbens as shown at 41.
  • the valve arrangement corresponds to that of FIG. 9. Again, the various possibilities of pressure modulation via inlet valves EV and exhaust valves AV or multiplex operation (MUX) over
  • Solenoid valve EA be replaced by a simpler check valve RS, since the pressure reduction, z. B. for the hydraulic Leerwegkescnies, via corresponding exhaust valves AV can be done.
  • 10a shows the sealing of the annular piston 28 by the sleeve 28a, which slides in the annular bore or annular space 40, whose inner diameter via the seal 34th
  • Another seal 35 is necessary for the back of the annular piston, which acts as a primary seal as the main cylinder. Again, as in the main cylinder and an additional secondary seal 35 a are used, wherein the sealed space with the reservoir.
  • Fig. 10b shows a split version of annular piston 28 and DK piston 31, which via a locking ring 32nd
  • Fig. 11 shows an arrangement also with
  • Length reduction by the piston-cylinder unit is designed in twin arrangement by the SK piston 12 is used as a twin.
  • the valve circuit of the valves AS, S2 and S3 and the diaphragm 26b is taken from Fig. 9.
  • the SK piston is no longer pressurized. If the engine is intact, the SK piston would break over the brake circuit failure
  • Double-stroke piston DHK operated on return stroke and closed the inlet valve EV in the DK circuit.
  • the SK piston 12 is fed by the auxiliary piston 16 via the ESV and closed separating valve TV1.
  • Fig. 12 shows a parallel arrangement of tandem master cylinder THZ with the pistons 12 and 12a and pressure modulation device consisting of motor 8, gear and Doppelhubkolben DHK 10. This is missing in comparison to Fig. 1, the connection to the brake pedal with pedal plunger.
  • Pressure modulation and path simulator WS is the same as in the preceding figures. Since the connection to the pedal ram no longer exists here, a bending rod 30 is used instead of the bending tube and coupling, so that the
  • Double Stroke 10 caused.
  • the parallel unit of tandem master cylinder THZ with piston SK 12, piston DK 12 and auxiliary piston 16 has already been described in DE 10 2010 050133 of the Applicant (to which reference is hereby made) which claimed the DK circle independent Wegsimualtornik with auxiliary piston , which has significant advantages in fault tolerance.
  • the Applicant to which reference is hereby made
  • Wegsimulator WS only two stages are formed, which saves costs and volume.
  • the return spring acts as the 1st stage of the distance simulator WS, while the WA valve is open.
  • the volume of the auxiliary piston 16 is guided on the back of the DK piston 12 a. With an intact ECU can z. B. in case of failure of the engine via ECU, the volume of the auxiliary piston 16 are fed into the brake circuit.
  • Main cylinder (THZ) can by pressure generation in the
  • Valves UV enters pressure medium into the elastic
  • the piston-cylinder unit (THZ) is disconnected from the pressure supply when the engine and ECU are disconnected via separating valves TV2, TV3, similar to the EHB or parallel systems as shown in DE 102010 040097.
  • the advantage of the arrangement shown is the higher reliability and continuous volume flow.
  • the piston-cylinder unit (THZ) can also be combined with the pressure supply of this DE 102010 040097 or DE 102011 081601 waiving the
  • Figure 13 shows, starting from the representation acc. Figure 6a, another embodiment of the Doppelhubkolbens 10.
  • Ring piston formed, but corresponds in construction and Sealing with primary and secondary cuff one
  • Pedal tappet 3 a free-running LW installed.
  • the back of the DoppelhubkolbensOO is connected via a shut-off valve AS to the reservoir (VB) 11. If further volume is required, the return stroke of the double-stroke piston 10 takes place when the valve AS is closed and at the same time the separating valves TV2 and TV3 are closed to the piston-cylinder unit (tandem master cylinder THZ). On return stroke, volume is above the piston-cylinder unit (tandem master cylinder THZ). On return stroke, volume is above the
  • the DK piston is as usual means
  • the stepped piston is connected via the spindle 5 with the ball-threaded transmission 7 and the DK piston via the piston tappet 4 with the pedal plunger. Since the spindle 5 acts for pressure modulation on the stepped piston and the DK piston acts only in the fallback level, no clutch is required. This solution can be with built-in free travel or with hydraulic
  • LeerwegHesc may be combined via at least one inlet / outlet valve EA.
  • volume production In this case, a valve arrangement according to FIG. 9 or also FIG. 13 can be used. With this version, which can also be operated in multiplex mode, u.a. reduce the volume flows with a short overall length.
  • FIGS. 15 to 17 The overall construction of the embodiment shown in FIG.
  • block A is a drive with a motor 8 with a
  • Ball threaded drive (KGT) 7 and spindle 5 arranged, which acts on a coupling 9 and a piston-cylinder device, in particular with a Doppelhubkolben (DHK) 10.
  • the clutch 9 is opened in the starting position by a main cylinder return spring 123 via a
  • slidably mounted piston plunger 4 acts, which is connected to a coupling ram (KS).
  • KS coupling ram
  • the piston plunger 4 is then on a stop 121.
  • Doppelhubkolben 10 coupled, which is necessary for the return stroke, so as described, the Doppelhubkolben (which may be designed as an annular piston) via EA valves volume in the brake circuits of push rod piston (DK) 12 a and
  • Floating piston (SK) 12 promotes. This clutch travel has the advantage that the plunger is moved with each braking. In case of jamming, the piston does not stand in the
  • a pedal tappet 3 after the free travel (LW) acts on the piston tappet 4 and thus on the push rod piston 12a, which is integrated in the double-stroke piston 10.
  • LW free travel
  • a pedal tappet 3 after the free travel (LW) acts on the piston tappet 4 and thus on the push rod piston 12a, which is integrated in the double-stroke piston 10.
  • ESV normally open Solenoid valve
  • AS solenoid valve
  • Schnüffelloch 120 fed directly into the push rod brake circuit.
  • the free travel does not enter the volume balance of push rod piston 10 as a loss path.
  • a dynamic pressure is created by the floating piston 12 and a throttle D (diaphragm) to a travel simulator WS, which allows feeding of the pressure medium.
  • a normally closed shut-off valve 124 can be used together with a pressure relief valve ÜD.
  • the force jump can be designed by an elastic stop 21 with a transition function. This leap in strength is related to those prescribed by law
  • Fall-back level in the range ⁇ 10%, ie by the driver manageable. This force jump applies to the fallback level (RFE 3, ie failure of engine and vehicle electrical system).
  • RFE 3 ie failure of engine and vehicle electrical system.
  • PWM pulse width modulation
  • ESV solenoid valve
  • WA solenoid valve
  • valve ESV in addition to the
  • the main reduced-stroke cylinder is counterbalanced by priming, as will be explained in more detail below.
  • Main cylinder piston 12 and 12a and the Doppelhubkolben 10 include and in parallel the valve functions for ABS / ESP and pressure supply with control of Doppelhubkolbens 10th
  • Pedalwegsensoren 2a and 2b after a small Pedalst Congresselweg a signal to the engine control for the pressure build-up.
  • the pre-filling comes into operation immediately by closing the AS valve.
  • the full Doppelhubkolben promotes from the surface of the annular space 10a and the push rod piston 12a already a short way a large volume, which for
  • Pressure sensor D6 or the current or the piston position can be used. In the special design of the
  • Annular piston can be done both the pre-filling and the additional volume promotion during the return stroke over only one valve (AS). In other designs of the
  • Doppelhubkolbens can or must be used for the pre-filling two or more valves.
  • Pre-filling has two key advantages: a. With a small brake pad clearance, so additional
  • Patent application DE 10 2008 051316.4 the Applicant to the hereby incorporated reference, described brake lining-Lrange Saintuiteung by controlling the
  • RFE1 (with failure of the path simulator) is switched to so-called follower amplifier, because here acts in the conventional brake booster (BKV) of the pedal plunger on the HZ piston (DK).
  • the assignment of the pistons can also be detected via a floating-circle piston travel sensor 15 with target 15a in the piston.
  • the braking torque is specified by a Pedalweggeber together with the displacement simulator and divided into generator braking torque and braking torque according to the pressure. If the driver given a small braking torque, so the generator braking torque is sufficient. This applies up to a braking torque of approx. 30 bar, which can be applied by the generator.
  • the pedal travel range of approx. 5-8 mm corresponds to the free travel. To this Leerweg the path of the piston 10 of the piston-cylinder device is smaller, since the pedal stroke is predetermined and after the idle stroke a small stroke of the piston 10th
  • Path simulator WS the Wegsimulatorkolben not yet acts (see description Fig. La).
  • a pressure reduction takes place from P depending on the Pedalwegreduzi für in the reservoir 11 via the exhaust valves as in ABS.
  • the valve AS and suction valves S2 and possibly S3 to the reservoir are necessary.
  • S2 acts with closed valve AS on the return stroke and volume delivery via EA into the brake circuit.
  • S3 is possibly necessary because the valve AS is closed during priming and here at
  • Negative pressure is created, which can not be compensated for as quickly after priming with open valve AS.
  • valves for ABS / ESR pressure control which, for example, in the patent application DE 10 2013 111974.3 the Applicant, to which reference is made in this regard have been described.
  • EV intake valves
  • AV exhaust valves
  • valve AV X must be used here to reduce the pressure Pab.
  • Block C includes the pedal interface with auxiliary piston 116, pedal travel sensors 2a and 2b, and path simulator WS.
  • Push rod piston brake circuit which can be controlled via the valves AV and ESV.
  • valve ESV is closed and valve EA open; no results
  • Fig. 15a shows the adaptive behavior of the path simulator WS.
  • the path simulator WS has at least three stages in its characteristics:
  • the described free travel LW of the pedal plunger corresponds approximately to the aforementioned path, which means that when recuperation the actuator is not switched on with motor drive, which is about 80% less
  • the stop of the path simulator is assigned via a valve WA a fixed pedal travel.
  • the stop can be moved to F by controlling the valve WA. At low ⁇ this is also detected, and the stop can be provided with smaller pedal travel. As you know, the conventional ABS still works on smaller pedal ways El. This can also be produced by the pressure in the auxiliary piston passes through pre-stroke via open valves EA and ESV and pushes back or modulated or with return stroke
  • Fig. 16 shows simplified valve circuits without details of the areas A - C.
  • In the area D2 is for the
  • Floating piston brake circuit SK is only delivered to the floating piston brake circuit.
  • the push rod circle has with Doppelhubkolben still the advantage that in case of failure of the cuff is detected very quickly by the pressure and Kolbenwegdom. In this case, with the valve closed, ESV is still conveyed into the push rod brake circuit.
  • the normally open valve ESU is closed by a
  • Fig. 17 shows a constructive variant by the
  • the auxiliary piston is moved from the pedal interface to block B.
  • the pedal plunger 3 acts via a bridge on the annular auxiliary piston 119 which is mounted between Doppelhubkolben 10 and the housing 125.
  • the pedal plunger 3 also acts on the clutch 9.
  • the pedal return spring 18 acts analogously to FIG. 15 on the auxiliary piston 119.
  • the movement of the auxiliary piston 19 can be detected here alternatively by the slave pedal travel sensor 2b.
  • the systems should be able to be used across numerous series for left-hand drive vehicles as well as for right-hand drive vehicles.
  • the right-hand drive has problems with transverse installation of the internal combustion engine.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Bremsvorrichtung, wobei diese eine Betätigungseinrichtung aufweist, ferner eine Verstärkereinrichtung, insbesondere mit einem elektrohydraulischen Antrieb, eine Kolben-Zylinder-Einrichtung (Hauptzylinder), um den Bremskreisen hydraulisches Druckmittel zuzuführen, eine Ventileinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Zufuhr des Druckmittels und eine elektronische Steuer- bzw. Regeleinrichtung (ECU). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels einer weiteren Kolben-Zylinder-Einrichtung, insbesondere einem Doppel-Hubkolben (10) und zumindest eines von der Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) gesteuerten Ventils (AS) zumindest einem Bremskreis gesteuert zusätzliches Druckmittelvolumen zugeführt wird.

Description

Bezeichnung
Bremsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer
Bremsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung bzw. eine
Betätigungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Bremsvorrichtung .
Stand der Technik
Die Anforderungen an Bremssysteme steigen. Dies gilt
insbesondere auch hinsichtlich Fehlersicherheit und guter Rückfallebene. Wenn der Bremskraftverstärker ausfällt, so soll bei der international vorgegebenen Fußkraft von 500 N eine Verzögerung möglichst größer als 0,64 g erreicht werden, was gegenüber der Mindestanforderung des Gesetzgebers von 0,24 g erheblich mehr bedeutet. Ein Vorteil der hohen
erreichbaren Verzögerung ist es auch, dass eine rote
Warnlampe, welche den Fahrer irritiert, nicht angesteuert werden muss . Gelöst werden kann diese Forderung durch Brake-by-wire- Systeme mit Wegsimulator. Hierbei ist der Haupt zylinder (HZ) bzw. Tandem-Haupt zylinder (THZ) für die Rückfallebene bei Ausfall des Bremssystems ausgelegt. Dies erfolgt durch entsprechende Dimensionierung mit kleinem Durchmesser.
Dadurch entstehen höhere Drücke bei einer entsprechenden Fußkraft. Das notwendige Volumen für 0,64 g und
entsprechenden Druck ist relativ klein im Vergleich zu dem maximalen Druck bei voller Fahrzeugverzögerung und Fading. Das notwendige Volumen kann ein THZ auch bei größerem Hub nicht voll aufbringen. In der DE 10 2007 062839 der
Anmelderin ist hierfür eine Lösung vorgeschlagen mit
Speicherkammer, welche bei höheren Drücken entsprechende Volumen in den Bremskreis einspeist. Ferner ist in der DE 10 2011 009059 der Anmelderin eine weitere Lösung beschrieben, bei der über entsprechende Ventil- und HZ-Steuerung Volumen vom HZ aus dem Vorratsbehälter in den Bremskreis gefördert wird. Bei Fahrzeugen mit großer Volumenaufnahme, z. B. SUV und Kleintransportern, muss die Auffüllung der Bremskreise beim Abbremsen schon vor dem Blockierdruck für high μ
notwendig erfolgen. Beide Lösungen stellen eine hohe
Anforderung an die Dichtheit der Ventile. Außerdem ist für die zusätzliche Auffüllung der Bremskreise eine Unterbrechung des Druckaufbaus und kleiner Bremswegverlust verbunden.
In der DE 10 2011 111368 der Anmelderin ist ein System mit Zusatzkolben beschrieben, welche das erforderliche
Druckmittelvolumen bringen und den Vorteil haben, dass sie von der Motorspindel betätigt werden und in der Rückfallebene nicht wirksam sind, d. h. die vorgegebene Verzögerung ermöglichen. Nachteilig können sich hierbei unter Umständen die entsprechend höheren Kräfte auswirken, welche die Spindel, den Kugel-Gewinde-Trieb (KGT) und die Lager
belasten .
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Betätigungsvorrichtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug- Bremsanlage zu schaffen, die insbesondere auch auf einfache Weise genügend Druckflüssigkeitsvolumen, insbesondere für die Bremsenaktivierung ermöglicht.
Lösung der Aufgabe
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt mit den
Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 29.
Vorteile der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Lösung und ihren Ausgestaltungen wird eine Betätigungseinrichtung, insbesondere für eine
Kraftfahrzeugbremse, geschaffen mit der auf überraschend einfachem Wege ausreichend Flüssigkeitsvolumen insbesondere für die Bremsenaktivierung zur Verfügung gestellt wird.
Dies kann in sehr vorteilhafter Weise ohne nennenswerte
Verzögerung im Druckaufbau unter Wahrung der FehlerSicherheit und Diagnosemöglichkeit der Fehler erfolgen.
Ein Grundgedanke der Erfindung ist die Ausbildung des angetriebenen (DK-) Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere als gestuften, Doppelhubkolben (DHK) , der im der Druckkammer zugewandten Teil als konventioneller
zylindrischer Kolben (DK) wie gewohnt im Vorhub den Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit bzw. HZ/THZ aufbaut und im Rückhub, insbesondere als Ringkolben, wirkt und insbesondere ebenso Volumen in einen oder beide Bremskreise fördert.
Mit dem erfindungsgemäßen Einsatz eines Doppelhubkolbens (wie er z.B. aus der DE 10 2011 007672A1 an sich bekannt ist) kann theoretisch unbegrenzt Volumen in die Bremskreise gefördert werden mit einer hohen Dynamik. Dabei wird das Umschalten der Kolbenbewegung durch einen dynamischen Motor begünstigt, so dass diese Phase im zeitlichen Druckaufbau nur eine Unterbrechung von wenigen ms bedeutet.
Weitere vorteilhafte Ausführungen bzw. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der weiteren
Ansprüche, auf die hier der Einfachheit halber zu
Beschreibungswecken Bezug genommen wird.
Die Volumensteuerung erfolgt zweckmäßig über Magnetventile ohne die üblichen Rückschlagventile.
Diese Magnetventile zur Volumensteuerung sind
sicherheitskritisch und können in der Funktion voll
diagnostiziert werden. Es sind auch zusätzliche Varianten der Ventilsteuerung denkbar, wie nachfolgend beschrieben ist.
Auch sind verschiedene Ventilschaltungen zur Druckmodulation ABS denkbar. Neben der einfachen und vorteilhaften
Druckmodulation über Multiplex-Verfahren (MUX) , wie es z. B. in der EP 06724475 der Anmelderin näher beschrieben ist, kann auch die konventionelle Ventilschaltung mit Ein- und
Auslassventilen eingesetzt werden. Die restliche
Systemgestaltung entspricht der in den DE 10 2013 105377 und DE 10 2010 045617 der Anmelderin beschriebenen Gestaltung. Die Volumensteuerung kann vorteilhaft sowohl für Bremskraftverstärkung (BKV) als auch ABS eingesetzt werden.
Die Magnetventile (EA) können zweckmäßig auch für
Zusatzfunktionen eingesetzt werden, wie Druckabbau aus den Bremskreisen ohne HZ-Kolbenbewegung für spezielle Funktionen wie z. B. bei Rekuperation oder klemmendem Spindelantrieb u.
Für die volle Nutzung der Rückfallebene ist eine Trennung der Spindel vom angetriebenen (DK- ) Kolben zweckmäßig. Dies kann z.B. mittels einer Kupplung erfolgen, wie sie in der EP
07819692 der Anmelderin beschrieben ist, erfolgen. Auf diese wird hiermit Bezug genommen.
Bremsgeräte sind regelmäßig an der Spritzwand des Fahrzeuges angebaut und ragen zum einen in den Fußraum zur Verbindung mit dem Bremspedal und zum anderen in den Motorraum. Bei Leckage von Dichtungen im Bremsgerät kann Flüssigkeit in beide Räume austreten was zu vermeiden ist.
Eine zweckmäßige Ausführung der Bremsbetätigungs-vorrichtung sieht daher vor, dass Leckageflüssigkeit nicht nach außen dringen kann. Hierbei wird das Gehäuse, insbesondere das Motorgehäuse vergrößert und als Auffangbehälter verwendet. Die ausgetretene Leckageflüssigkeit wird bei entsprechender Menge vom Niveaugeber des Vorratsbehälters erkannt. Der
Sensor ist vorteilhaft mit der benachbarten ECU verbunden. Alternativ kann auch eine Elektrode im Auffangbehälter eingesetzt werden, die frühzeitig auch kleinere
Flüssigkeitsmengen erkennt. Um ein Schwappen der Flüssigkeit zu vermeiden, können entsprechende Schottkammern mit einem Schwamm eingesetzt werden. Mit entscheidend für zukünftige Bremssysteme ist die Baulänge der Betätigungsvorrichtung. Bei integrierten Lösungen, so genannten ,,1-Box-Konzepten", unterscheidet man zwischen
Seriell- und Parallel-Systemen, wobei hohe Anforderungen an die Fehlersicherheit und Beherrschbarkeit der Fehler in der z. B. veränderten Pedalcharakteristik in der Rückfallebene gestellt werden. Bei zukünftigen Fahrzeugen soll die Reibung der Bremsbacken, welche bis zu 300 W Verlustleistung
verursachen und damit CO2, vermieden werden. Viele Maßnahmen, z. B. verstärkte Rollbackdichtung im Bremskolben, ermöglichen eine reibungsarme Bremse. Der dadurch verursachte Leerweg zum Anlegen der Bremsbacken soll in der Auswirkung auf das
Bremspedal möglichst klein gehalten werden.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung betreffen daher eine verbesserte Betätigungsvorrichtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage zu schaffen, die insbesondere auch auf einfache Weise genügend Druckflüssigkeitsvolumen, insbesondere für die Bremsenaktivierung ermöglicht. Weiterhin soll die Baulänge möglichst kurz sein. Das System soll im Packaging flexibel sowohl für Seriell- als auch Parallel- Systeme in der sogenannten kompakten Bauweise einsetzbar sein. Für reibungsarme Bremsen mit verstärktem Rollback soll der Pedalwegverlust möglichst klein sein.
Infolge der größeren Wirkflächen des Doppelhubkolbens (DHK) entstehen insbesondere beim Anbremsen und hoher
Kolbengeschwindigkeit eine relative hohe Durchflussmenge, bei der auf der Rückseite des Kolbens kein Unterdruck entstehen darf. Dementsprechend sind vorteilhaft für beide Kolbenseiten Saugventile angeordnet. Eine Baulängenverkürzung kann erreicht werden durch
konzentrische Anordnung von DK-Kolben und insbesondere als Ringkolben ausgebildeten Doppelhubkolben DHK (wie
beispielhaft in Fig. 10 der Zeichnung dargestellt) . Weitere Möglichkeiten bestehen in der Anordnung des SK-Kolben parallel zum DK-Kolben bzw. Doppelhubkolben (wie
beispielsweise in Fig. 11 der Zeichnung dargestellt) oder in der Anordnung des Doppelhubkolbens parallel zum
Haupt zylinder , insbesondere mit Hilfskolben. Eine weitere Variante besteht darin, dass mit entsprechender
Ventilschaltung und Ankoppelung an die Spindel die Rückseite des DK-Kolbens ebenfalls zur Volumenförderung genutzt wird (wie beispielsweise in Fig. 13, 13a der Zeichnung
dargestellt ) .
Der Doppelhubkolben (DHK) kann wegen seiner größeren
Kolbenwirkflächen verwendet werden zur Vorfüllung z. B. zu Beginn der Bremsung über z. B. ein Überdruckventil, indem durch diesen Überdruck durch die Primärmanschette des
Druckstangenkolbens (DK-Kolben) entsprechendes Volumen in den DK-Kreis geleitet wird. Damit wirkt das für das Anlegen der Bremsbacken notwendige Volumen nicht nennenswert auf den Pedalhub und unter Umständen entsprechend höheren Kräften aus, welche die Spindel, den Kugel-Gewinde-Trieb (KGT) und die Lager belasten.
Weitere Baulängenverkürzungen sind erfindungsgemäß möglich durch folgende Maßnahmen. Verkürzung des Kolbenhubes.
Ausgehend von einer schnellen Umschaltung von Vor- auf
Rückhub wird im Normalfall genügend Volumen mit ausreichender Dynamik über den Doppelhubkolben in das Bremssystem
gefördert. Hierzu wird ein Leerweg zwischen Pedalstößel und Kolbenstößel entsprechend dem Hub des Wegsimulators festgelegt, z.B. 16 mm. Durch den Leerweg ist keine sog.
hydraulische Leerwegfreischaltung notwendig, um zu vermeiden, dass bei voller Aussteuerung des Pedalstößels und des
Wegsimulators eine Kollision mit dem Kolbenstößel
stattfindet. Der minimale Kolbenhub resultiert aus dem maximalen Pedalhub abzüglich Leerweg, z.B. 36-16mm = 20mm, was zur o.g. Volumenförderung ausreicht. Bei Ausfall des Motors liefert in der Rückfalleben der Hilfskolben durch Einspeisung in den Bremskreis das notwendige Volumen.
Eine weitere Baulängenverkürzung ist möglich durch
Vergrößerung des Schwimmkolbens SK und kleineren Hub, womit dasselbe Fördervolumen erreicht wird.
Mit diesen Ausführungen bzw. ihren Ausgestaltungen wird eine Betätigungseinrichtung, insbesondere für eine
Kraftfahrzeugbremse, geschaffen mit der auf überraschend einfachem Weg ausreichend Flüssigkeitsvolumen insbesondere für die Bremsenaktivierung zur Verfügung gestellt wird. Dies kann in sehr vorteilhafter Weise ohne nennenswerte
Verzögerung im Druckaufbau unter Wahrung der FehlerSicherheit und Diagnosemöglichkeit der Fehler erfolgen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung erschließen zusätzliche Verbesserungspotentiale, insbesondere ausgehend von einer Bremsvorrichtung gemäß der DE 10 2013 111 974.3 der
Anmelderin (auf die hiermit Bezug genommen wird) erschlossen.
Wegsimulator (WS) -Systeme sind bekanntlich mit einer festen Pedalkraftwegcharakteristik verbunden. Der Fahrer von
heutigen Bremssystemen mit ABS ist jedoch gewohnt, dass er bei low μ bereits bei einem kleinen Pedalweg eine Rückmeldung des vibrierenden Pedals und Fading erkennt durch einen längeren Pedalweg. Im Rahmen der CC>2-Reduzierung soll eine restreibungsarme Bremse geschaffen werden, was durch entsprechendes Lüftspiel möglich ist. Dieses hat aber eine größere Volumenaufnahme und Verzögerung im Druckaufbau zur Folge.
Baulänge bestimmt u. a. der Haupt zylinderkolbenhub, der mehrfach in die Baulänge eingeht. Durch geeignete Maßnahmen sollte bei kleinerem Hub trotzdem mehr Volumen im Bremskreis zur Verfügung stehen.
Insbesondere können mit diesen vorteilhaften Ausgestaltungen folgende Vorteile erzielt werden:
Vorfüllen (VF) durch Steuerung des AS-Ventils unter
Verwendung von Drucksignal oder Motorstrom, des Kolbenhubes und der Pedalgeschwindigkeit. Damit lässt sich über die große effektive Kolbenfläche der Kolben-Zylinder-Einheit,
insbesondere des Doppelhubkolbens (DHK) schon bei kleinem Hub viel Volumen über die Manschette in den Arbeitsraum des Druckstangenkolbens (DK) einspeisen. Vorteilhaft erfolgt dies z. B. abhängig von der Pedalgeschwindigkeit VP, da bei kleiner VP in der Regel eine geringere Abbremsung (Druck) erforderlich ist im Gegensatz zu hoher VP, die auf eine
Vollbremsung zielen. Bei kleiner VP z. B. genügt ein VF-Druck von 5 bar, dabei ist vorteilhaft auch ein Lüftspiel der
Bremsen mit abgedeckt. Bei großen VP genügt ein VF-Druck von 30 bar. Hierbei wird mit einem relativ kleinen Hauptzylinder (HZ) -Hub bis zu 50 % mehr Volumen erzeugt. Damit kann der Haupt zylinder-Hub kleiner gewählt werden, was in Gewicht und Baulänge eingeht. Da das Vorfüllen gleich mit Beginn der Hubbewegung einsetzt, entsteht kein Manschettenverschleiß durch das Schnüffelloch, da hierbei die Manschette nicht mehr über das Schnüffelloch des Druckstangenkolbens gleitet. Das Vorfüllen hat ein größeres Volumen im Bremskreis zur Folge, was bei Zurücknahme des Bremspedals die Beziehung SP = f (p) über den Wegsimulator (WS) stört, insbesondere bei kleinen Pedalhüben. Dies hätte außerdem auch eine starke
Manschettenbelastung gegen Hubende zur Folge. Zur Vermeidung erfolgt der Druckabbau bei großem Vorfüllen durch Öffnung der Ventile AV und Volumenabfluss in den Rücklauf zum
Vorratsbehälter (VB) .
Mit dem Vorfüllen lässt sich auch ein zeitlich schnellerer Druckaufbau Time-to-lock (Blockiergrenze) erzielen. Auch kann das Vorfüllen genutzt werden für Extremfälle bei Ausfall des Motors z. B. auf low μ. Hier kann der Wegsimuator-Hub voll ausgesteuert sein, und der Druck im Bremskreis ist sehr niedrig. Der restliche Kolbenhub in der Rückfallebene ist entsprechend geringer mit kleinerem Volumen. Auch hier kann das Vorfüllen bis zum Erreichen einer Druckgrenze genutzt werden, was ca. 30 % mehr Volumen oder Druck bringt.
In Verbindung mit dem System mit größerem Leerweg und
kleinerem Haupt zylinder-Hub ist es besonders vorteilhaft, über die Kolben-Zylindereinheit, insbesondere
Doppelhubkolben, in den Druckstangenkolben-Kreis einzuspeisen zusammen mit einer speziellen Ventilanordnung im Wegsimulator mit Drossel. Dieses Einspeisen (ES) ist auch vorteilhaft in der Rückfallebene bei Motorausfall, um zusätzliches Volumen aus dem Hilfskreis in den Druckstangenkolben-Kreis
einzuspeisen .
Wichtig ist auch die Diagnose von sicherheitsrelevanten
Funktionen. Hierzu zählt u. a. die Funktion der Kupplung und Freigängigkeit des Kolbenstößels, die bei ausgefallenem Motor gebraucht werden, wenn der Pedalstößel direkt den Druckstangenkolben zur Druckerzeugung verschiebt.
Ein hohes Potenzial zur CC>2-Reduzierung hat die
restreibungsarme Bremse. Bekanntlich erzeugen heute nach der Bremsung die nicht freigängigen Bremsbeläge zusätzliche
Reibung, was 2 - 4 g CC>2/km entspricht. Verbessert werden kann dies durch einen starken Rollback oder ein Zurückziehen des Bremskolbens über Unterdruck wie in der DE 10 2008 051 316.4 AI der Anmelderin beschrieben.
Ein Problem ist jedoch das hierbei entstehende Lüftspiel, was zusätzliches Volumen und Zeitverzug im Druckaufbau zum
Anlegen der Bremsbeläge bedeutet. Eine vorteilhafte Lösung hierfür ist Vorfüllen und eine adaptive Lüftspieleinstellung über Unterdruck. Diese wirkt z. B. im Gegensatz zum Rollback nicht mehr in den Rückfallebenen. Damit wird das zusätzliche Volumen für das Lüftspiel vermieden, so dass ein höheres Druckniveau und bessere Pedalcharakteristik entsteht.
Weiterhin besteht bei dem System mit Multiplexanordnung bzw. -betrieb (MUX) gleichzeitig PaUf über Rückhub in einem
Bremskreis (BK) und im anderen BK Pab durch entsprechende Kolbenbewegung .
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele, sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung und bzw. ihrer Ausgestaltungen, sind in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher
beschrieben . Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
Fig. 1 ein Bremssystem mit dem erfindungsgemäßen
Doppelhubkolben (DHK) ;
Fig. 2 einen Ausschnitt des Bremssystems mit
Doppelhubkolben (DHK) mit Ventilschaltung;
Fig. 3 einen Ausschnitt des Bremssystems mit einer
alternativen Ventilschaltung;
Fig. 4 eine Darstellung des Doppelhubkolbens (DHK);
Fig. 5 die zeitliche Volumenförderung in drei Stufen;
Fig. 5a einen Auszug betreffend Stufe 1;
Fig. 5b einen Auszug betreffend Stufen 1 und 2;
Fig. 6 eine andere Ausführungsform eines Bremssystems
mit einem erfindungsgemäßen Doppelhubkolben;
Fig. 6a eine Ausführungsform mit Leerhub und Einspeisung aus einem Hilfskolben, wobei in der oberen Hälfte der Figur die Spindel des Antriebs mittels eines Verbindungselementes, insbesondere Biegestab mit dem Kolben verbunden ist und in der unteren Hälfte mittels einer Kupplung;
Fig. 7 eine Ausführung mit einer Einrichtung zur Vermeidung des Austritts von Leckageflüssigkeit nach außen; Fig. 8 eine alternative Ventilschaltung des
Doppelhubkolbens (DHK) ;
Fig. 9 einen Doppelhubkolben (DHK) mit einer Erweiterung zur Vorfüllung der Bremskreise;
Fig. 9a ein Doppel-Absperrventil;
Fig. 10 eine Ausführung mit einem Ringkolben;
Fig. 10a eine Doppeldichtung am als Ringkolben ausgeführten
Doppelhubkolben ;
Fig. 10b eine bauliche Trennung von Ringkolben und DK - Kolben;
Fig. 11 die Anordnung nach Fig. 1 mit Doppelhubkolben
(DHK) und SK-Kolben in paralleler bzw. Twin- Anordnung;
Fig.12 die Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) mit Hilfskolben und den Aktuator mit Doppelhubkolben (DHK) als Paralle1-System;
Fig.13 eine andere Ausführungsform des Doppelhubkolbens
(DHK) ;
Fig. 13a eine Erweiterung der in Fig. 13 dargestellten
Ausführung mit einem Stufenkolben; Fig. 14 eine weitere Ausführungsform mit parallelem rückhubfähigen Kolben;
Fig. 15 ein Gesamtsystem mit Strukturierung der
Funktionsblöcke ;
Fig. 15a einen adaptiven Wegsimulator (WS);
Fig. 16 Ventilschaltungen; und
Fig. 17 einen Hilfskolben im Block B.
Das in Fig. 1 dargestellte Bremssystem basiert z. B. auf dem in der DE 10 2013 105377 der Anmelderin dargestellten und beschriebenen Bremssystem auf das hiermit auch zu
Offenbarungs zwecken Bezug genommen wird.
Das Bremssystem besteht im Wesentlichen aus einer
Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal 1, einem Pedalinterface 14 mit einem Hilfskolben 16 und
redundanten Pedalhubsensoren 2, einem Antrieb mit Motor 8 und Getriebe, insbesondere einem Kugel-Gewinde-Getriebe 7 mit Spindel 5, einer mittels des Antriebes, insbesondere der Spindel 5 betätigbaren Kolben-Zylinder-Einheit, einem Tandem- Haupt zylinder (THZ)13 mit einem unmittelbar angetriebenen Doppelhubkolben (DHK) 10, der an der Spindel 5 anliegt und einem mittelbar, d.h. hier hydraulisch angetriebenen Kolben (SK)12. Der Doppelhubkolben 10 ist gestuft ausgeführt und bildet mittels der Stufung einen Ringraum 10a. Zwischen dem Antrieb, insbesondere der Spindel 5 und dem Doppelhubkolben 10 ist eine Kupplung 9 angeordnet, die in diesem Falle mechanisch wirkt und mechanisch betätigbar ist. Ein Beispiel für eine derartige Kupplung ist in der EP 2217478A2 der
Anmelderin beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird, und ist daher in Fig. 1 nur schematisch dargestellt. Mit der Kolben-Zylinder-Einheit 13 ist ein Vorratsbehälter 11 über Hydraulikleitungen verbunden und zwar mit den Druckkammern 10b, 12b der Kolben-Zylinder-Einheit 13 und über ein stromlos offenes Magnetventil AS mit dem Ringraum 10a. Der Ringraum 10a ist ferner über hydraulische Leitungen, in die stromlos geschlossene Magnetventile EA geschaltet sind, mit den
Bremskreisen A,B verbinden. Ferner sind eine
Wegsimulatoreinrichtung WS und im Folgenden näher
beschriebene weitere Ventileinrichtungen sowie eine (nicht dargestellte) elektronische Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) vorgesehen .
Das Bremspedal 1 wirkt auf den im Pedalinterface 14
angeordneten Hilfskolben 16. Dieser wirkt auf den Pedalstößel 3 und letzterer wirkt auf den Kolbenstößel 4. Pedalstößel 3 und Kolbenstößel 4 können getrennt sein oder miteinander verbunden sein. Zwischen dem Pedalstößel 3 und dem
Doppelhubkolben 10 ist ein Leerhub bzw. Leerweg LW
vorgesehen. Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel ist der Leerweg LW zwischen dem Ende des Kolbenstößels 4 und der Kupplung 9 vorgesehen. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 6 ist der Leerweg LW zwischen dem getrennt ausgeführten
Pedalstößel und dem Kolbenstößel vorgesehen. Wenn kein großer Leerweg entsprechend der DE 10 2013 105377 der Anmelderin vorgesehen ist, ist bei der Alternative mit kleinem Leerweg der Leerweg zwischen Kolbenstößel 4 und Kupplung annähernd Null, damit bei jeder Bremsung die Kupplung bewegt wird. Das hat den Vorteil, dass ein Klemmen diagnostiziert werden kann.
Der Kolbenstößel 4 wirkt über die Kupplung 9 auf den
Doppelhubkolben (DHK) 10, der insbesondere gestuft ausgeführt ist und ein Ringraum 10a bildet. Dieser Ringraum 10a ist über Hydraulikleitungen mit dem Vorratsbehälter 11 und den
Bremskreisen A, B verbunden.
Im Normalfall wird der Motor 8 über die Pedalhubsensoren 2 gesteuert und wirkt über Rotor, Kugel-Gewinde-Trieb (KGT) 7 und Spindel 5 über ein kleines Spiel auf den Kolben (DHK) 10. Dieser erzeugt Druck im Bremskreis A, der sich in bekannter Weise über den (SK-) Kolben 12 in den Bremskreis B auswirkt. Vorzugsweise sind die Kolben in einem Tandem-HZ (THZ) 13 angeordnet. Es sind im Rahmen der Erfindung auch Twin- Anordnungen möglich.
Im Folgenden ist zunächst der Druckaufbau PaUf und Druckabbau Pab für die normale Bremsfunktion beschrieben werden, danach für die ABS-Funktion . Die Funktion der
Wegsimualtoreinrichtung WS ist in DE 10 2013 105377 der Anmelderin beschrieben auf die hiermit Bezug genommen wird.
Bei der Funktion des Druckaufbaues Pauf kommt der
Doppelhubkolben (DHK) 10 und (SK-) Kolben 12 in den Bereich des Hubendes, welches beim DHK durch den Motorsensor 6 über die Rotorumdrehung und Spindelsteigung (Hub) erfasst wird. Die Bewegung (Position) des Kolbens SK 12 kann aus dem
Spindelhub und dem von einem im Bremskreis A vorgesehenen Druckgeber DG festgestellten Druck unter der bekannten
Auswertung der Druck-Volumen-Kennlinie ausgewertet werden. Wird nun das Hubende erreicht, so wird der Motor 8 und die Spindel 5 von Vorhub auf Rückhub umgeschaltet. Hierbei wird das in der Hydraulikleitung zum Vorratsbehälter 11
angeordnete stromlos geöffnete Ventil AS geschlossen und eines oder beide der in Hydraulikleitungen zu den
Bremskreisen A,B angeordneten stromlos geschlossenen Ventile EA geöffnet. Die Spindel 5 bewegt nun über die geschlossene Kupplung 9 den Doppelhubkolben 10 zurück, und das Volumen aus dem Ring-Kolbenraum 10a gelangt nun über die EA in die Bremskreise A und B. Dies kann simultan oder seriell
erfolgen. Ist nun das Ende der Rückhubs erreicht, so erfolgt unter Schließung der Ventile EA und Öffnung des Ventils AS wieder der Vorhub.
Der Rückhub hängt dabei von der Stellung des Pedals 1 bzw. Pedalstößel ab. Bei voller Aussteuerung des Wegsimulators WS kann der Rückhub ca. 60 % des Vorhubs betragen, was aber ausreichend Volumen fördert. Bei einem normalen Fahrzeug ist der Rückhub erst im Fadingbereich notwendig, bei kleinen NFZ kann er schon bei 50 % Abbremsung erfolgen.
Es sind Grenzfälle denkbar, bei denen die zusätzliche
Volumenförderung über den Rückhub früher einsetzt, z. B. bei kleiner Leckage oder bei Dampfblasenbildung .
Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, dass die
Volumenförderung hoch dynamisch und ohne nennenswerten
Zeitverzug theoretisch nur durch den Vorrat im
Vorratsbehälter 11 begrenzt erfolgen kann. Dies bei relativ kleinen Kolbendimensionen und entsprechenden Spindelkräften.
Ventil Schaltungen :
Die ABS-Regelung kann in der bevorzugten und oft
beschriebenen Weise durch Ventile SV im Multiplex (MUX) - Verfahren erfolgen, wobei pro (nicht dargestellter) Radbremse RZ jeweils nur ein Ventil SV vorgesehen ist, wie dies in Fig. 1 für den Bremskreis A dargestellt ist. Durch die Möglichkeit der kontinuierlichen Volumenförderung kann auch das
konventionelle Verfahren der Druckmodulation über
Einlassventile E und Auslassventile A (je ein Ventil E und A pro Radbremse RZ) erfolgen wie dies in der Figur 1 bezüglich des Bremskreises B dargestellt ist. Das zum Druckabbau Pab notwendige Volumen, das über die Rücklaufleitung R in den Vorratsbehälter geleitet wird, kann durch die
Volumenförderung des Kolbens (DHK) 10 ergänzt werden.
Die E- bzw. A-Ventile haben noch zusätzliche Funktionen. Bei Regelung auf low μ muss der Kolben (DHK) 10 sehr weit zurück gefahren werden, was zur Kollision mit dem Pedal /
Kolbenstößel führen würde. Um dies zu verhindern, kann zweckmäßig eine Öffnung des EA Ventiles und Druckabbau aus dem Bremskreis erfolgen, wie dies in der DE 10 2010 045617 der Anmelderin beschrieben ist (sog. HLF) Das Volumen aus dem Bremskreis A oder zusätzlich B kann zum Druckabbau in den Vorratsbehälter 11 über den Kolben 10 bzw. die zugeordnete Druckkammer und das Ventil AS geleitet werden.
Alternativ kann zwischen Pedal und Kolbenstößel ein Leerweg LW vorgesehen werden, wie dies z.B. in der DE 10 2013
105377der Anmelderin näher beschrieben ist. Ein weiterer Grenzfall ist denkbar durch blockierten Motor oder Spindel. Hier bliebe das Fahrzeug gebremst stehen. Hierbei kann der Druck über die E/A-Ventile abgelassen werden.
In der Rückfallebene (RFE) wird die Kopplung zwischen der Spindel 5 und dem Kolben 10 zweckmäßig getrennt, d.h. die Kupplung ist dann offen, da sonst die RFE-Wirkung um die zusätzliche Kraft zur Überwindung von Restmoment und
Spindelrückstellfeder vermindert wird, was ca. 15 % ausmacht, so dass die 0,64 g nicht erreicht werden können. Deshalb trennt der Kolbenstößel in der RFE die Kupplung 9 und wirkt direkt auf den Kolben 10 DHK. Falls, z.B. aus Kostengründen die Kupplung weggelassen wird, ergibt sich eine entsprechende Verminderung des Wirkungsgrades. Auch es denkbar, den Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) 13 im Durchmesser zu verkleinern, da das schnelle Nachfördern dies erlaubt und in der Rückfallebene über Einspeisen genügend Druckmittel¬ volumen bereitgestellt wird.
Zur Verbesserung des Pedalweges in der Rückfallebene kann, wie in der DE 10 2013 105377 der Anmelderin beschrieben, Volumen aus dem Druckraum des Hilfskolbens 16 über das Ventil ESV in die Bremskreise geleitet werden. Das kann hier z.B. über Ventil ESV in den Bremskreis A erfolgen. Alternativ kann Druckmittel über das Ventil ESV auf die Rückseite des Kolbens 10, (entsprechend der in Fig. 6 gestrichelt eingezeichneten Linie) . Das hat den Vorteil, dass bei einem Leck des Ventiles ESV kein Bremskreisausfall auftritt. Außerdem kann auch, abhängig von der Position der Kolben 10, 12 über die Ventile EA Druckmittelvolumen in die Bremskreise eingespeist werden. Das Einspeisen ist besonders voreilhaft bei einer Lösung mit Leerhub, wie sie in der DE 10 2013 105377 der Anmelderin beschrieben ist. Das Auftreffen des Pedalstößels auf den Doppelhubkolben 10, kann über den Pedalwegsensor 2 erfasst werden .
Fig. 2 zeigt in der Leitung vom Ringraum 10a des DHK-Kolbens 10 zu den Ventilen EA ein zusätzliches, stromlos
geschlossenes Sicherheitsventil SiV. Undichte EA-Ventile haben einen Bremskreisausfall zur Folge, da das Leckvolumen über den DHK-Kolben 10 in den Vorratsbehälter 11 gelangt. Dieses verhindert das redundante SiV in der Leitung zum
Vorratsbehälter 11 über das Ventil AS.
Auch kann das Ventil AS durch Parallelschaltung eines zweiten Ventiles redundant ausgeführt werden. Damit ist
sichergestellt, dass ein Druckaufbau auch bei Ausfall eines Ventiles möglich ist.
Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Ventilschaltung für die
Steuerung des DHK-Kolbens 10. Anstelle der Ventile EA und AS kann für jeden Bremskreis A,B ein 3/2-Wege Magnetventil MV eingesetzt werden, das das Ventil AS einspart, weil in der Ausgangsstellung der Ringraum 10a des Ventils 10 über das 3 /2-Magnetventil mit dem Vorratsbehälter verbunden ist. Im geschalteten Zustand ist und diese Verbindung gesperrt und der Ringraum 10a ist mit dem Bremskreis A oder B über das Ventil 3 /2-Magnetventil verbunden. In der Figur ist dies nur für einen Bremskreis A dargestellt, da für den anderen eine alternative Ausführung gezeigt ist. Für den Bremskreis B wäre dann ebenso ein 3 /2-magnetventil einzusetzen. Auch hier kann noch zusätzlich in der Leitung ein SiV (nicht dargestellt) eingesetzt werden. Für Bremskreis B kann die Öffnung des Bremskreises B durch einen Plunger 17 zusammen mit EA-Ventil vermieden werden.
Fig. 4 zeigt vergrößert den gestuften DHK-Kolben 10 mit dem Ringraum 10a seinen verschiedenen Wirkflächen AI - A3. Das Volumen für Vorhub wird bestimmt aus Volumen Vv = Ai x
Kolbenhub, für Rückhub gilt VR = (A2 - A3 - Ai ) x Kolbenhub. Vorzugweise wird VR kleiner gewählt, damit ist für den höheren Druckbereich eine kleinere Kolbenkraft = Motormoment notwendig, wenn nur ein Rückhub erforderlich ist.
Bei zwei Vorhüben kann derselbe Effekt ggf. durch einen
Leerhub beim Vorhub erzielt werden, indem der Vorhub bei geschlossenem Ventil SV in den Vorratsbehälter 11 fördert.
Fig. 5 zeigt die zeitliche Volumenförderung in drei Stufen über zweimaligen Vorhub VH und einen Rückhub RH. Die
Umschaltzeit von Vorhub VH zu Rückhub RH erfordert einen nur sehr kleinen Zeitverzug von < 10 ms.
Fig. 5a zeigt nur eine Stufe, was bei über 90 % der
Bremsungen genutzt wird. Diese Phase kann auch zur Diagnose der Dichtheit der Ventile EA und AS genutzt werden. Ein Leck von EA kann durch zwei Methoden festgestellt werden. Zum Ersten durch Vergleich Druck und Kolbenweg und Auswertung der Druck-Volumen-Kennlinie. Bei einem Leck würde die bekannte Zuordnung von Druck und Volumen (bzw. Kolbenweg) gestört sein. Zum Zweiten kann beim Druckabbau Pab bei x der Druck durch entsprechende Kolbenstellung gehalten und über tD ausgewertet werden. Bei beiden Tests werden alle
Undichtheiten in den Bremskreisen erfasst. Beim Einsatz des SiV gem. Fig. 2 können durch Schließen von SiV die Ventile EA getrennt getestet werden.
Fig. 5 b zeigt die Volumenförderung in zwei Stufen. Bei
Zurücknahme des Bremspedals aus Stufe 2 wird der
entsprechende Druck reduziert durch Öffnung des Ventils EA, gesteuert über den Druckgeber DG. Damit wird verhindert, dass der DHK-Kolben 10 oder SK-Kolben 12 sich mit zu viel Druck über das Schnüffelloch im Haupt zylinder bewegt. Es wird nur so viel Druck reduziert, damit in Stufe 1 die normale
Zuordnung des Drucks zum Kolbenweg entsteht, damit ggf. nur mit kleinem Druck über die Manschette gefahren wird.
Mit der dem Doppelhubkolben und den beschriebenen
Steuerungsmöglichkeiten ist mit relativ geringem Aufwand eine schnelle und kontinuierliche Volumenänderung möglich, welche die Anwendung und Akzeptanz des Systems erweitert und
zugleich fehlersicher ist.
In Figur 6 ist eine andere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Bremssystems dargestellt mit einer
Magnetkupplung 9a und einem Leerweg LW zwischen Pedalstößel 3 und Kolbenstößel 4, der dem Aussteuerweg des Wegsimulators entspricht. Bei dieser Ausführung erfolgt die
Volumenzuführung mit einer modifizierten Ventilschaltung. Hierbei wird beim Rückhub nicht über voll oder teilweise geöffnete Ventile SV bzw. Ventile E in den Bremskreis gefördert, sondern in die Druckammern 10b, 12b der Kolben- Zylinder-Einheit (THZ) 13. Dabei sind alle Ventile SV und E geschlossen. Vorteilhaft ist hierbei die Verwendung einer einfachen Magnetkupplung, wie diese in der DE 10 2010 044754 der Anmelderin beschrieben ist, auf die hiermit auch zu
Offenbarungszwecken Bezug genommen wird. Das ist bei dieser Ausführung möglich, weil eine vergleichsweise geringe
Kolbenkraft ausreicht, um das Flüssigkeitsvolumen aus dem Ringraum 10a des Doppelhubkolbens 10 über die Ventile EA in die Arbeitskammern des Haupt Zylinders zu fördern, die den Bremskreisen A,B zugeordnet sind. Hierbei muss das
Fördervolumen der Rückforderung mit dem Aufnahmevolumen der Haupt zylinderkreise durch entsprechende Dimensionierung abgestimmt sein. In Fig. 6 ist die Ventilschaltstellung beim Rückhubende dargestellt, d.h. Ventil EA offen und Ventil SV bzw. Ventil E zum Radbremszylinder sind geschlossen. Ferner ergeben sich geringere Lagerkräfte im Antrieb beim Rückhub. Allerdings kann diese Ausführungsform zu einem geringen
Zeitverzug beim Druckaufbau führen gegenüber dem Ansaugen über Unterdruck. Im Übrigen können bei dieser
Ausführungsform die Ventilschaltung gem. Fig. 2 und das 3/2- Wege-Ventil gem. Fig 3 eingesetzt werden.
Figur 6a zeigt eine Ausführung ähnlich der Figur 6, wobei in der oberen Hälfte die Figur die Spindel des Antriebs mittels eines Verbindungselementes, insbesondere Biegestab mit dem Kolben verbunden ist und in der unteren Hälfte mittels einer insbesondere mechanischen Kupplung. Im Gegensatz zu Figur 6 wird hier das Volumen vom Hilfskolben 16 jedoch nicht auf die Rückseite des Doppelhubkolbens 10 geführt, sondern in der Rückfallebene RFE bei Ausfall des Bordnetzes oder der ECU über ein stromlos offenes Ventil ESV, bei stromlos
geschlossenem Ventil WA in den Bremskreis geführt. Da in der Ausgangsposition des Doppelhubkolbens DHK 10 das
Schnüffelloch bei 40 des Druckstangenkolbens (DK) -Kreis offen ist, wird ein Absperrventil AV zum Vorratsbehälter 11 eingesetzt, welches zum Bremsbeginn geschlossen wird. Damit kann in der Rückfallebene kein Volumen in den Vorratsbehälter 11 abfließen. Das Absperrventil AV kann eingespart werden, wenn der Motor vor Bremsbeginn gegen die Anschlagfeder zurückgefahren wird, um das Schnüffelloch zu öffnen. Die Situation bei der das Schnüffelloch geschlossen ist bleibt auch bei höheren Drücken oder Pedalwegen bestehen, so dass beim Auftreffen des Pedalstößels 3 auf den Kolbenstößel 4 beide Flächen des Hilfskolbens 16 und des DK-Kolbens 10 Volumen fördern. In diesem Fall entsteht eine höhere
Pedalkraft, die mit konventionellen Systemen vergleichbar ist. Ist jedoch die ECU intakt, so wird die Einspeisung wie beschrieben über ESV und WA gesteuert, bis ein bestimmter Druck erreicht ist. Die Volumenaufnahme des Wegsimulators WS stört in der Rückfallebene etwas durch den anfänglich
flacheren Verlauf der Pedalkraft über dem Padalweg. Dies kann eliminiert werden durch ein zusätzliches stromlos
geschlossenes Absperrventil WSA.
Diese Lösung bietet ein zusätzliches Potential zur
Baulängenverkürzung, indem der Hub des Doppelhubkolbens DHK 10, gleich der Differenz aus Pedalhub und Leerweg ist, z.B. 36 mm -16 mm = 20 mm, entsprechend dem Aussteuerweg des
Wegsimulators WS, was eine Baulängenverkürzung von 48 mm bedeutet. Dies ist möglich, da über den Doppelhubkolben DHK 10 kontinuierlich Druck aufgebaut wird. Dadurch wird auch die Spindellänge verkürzt und auf die teure Bohrung in der
Spindel 5 kann verzichtet werden. Hierbei kann die Spindel über einen Biegestab (wie in Fig. 12 dargestellt) mit dem Doppelhubkolben DHK 10 verbunden sein. In diesem Fall muss aber die Spindel mit Motor in der Rückfallebene RFE bewegt werden, was ca. 5% mehr Kraft erfordert, wenn der Pedalstößel auf die Rückseite der Spindel trifft. Alternativ kann auch die mechanische Kupplung 9 aus Fig. 1 eingesetzt werden.
Damit wird in der Rückfallebene RFE mit ECU-Funktion bei Ausfall des Motors die o.g. zusätzliche Kraft nicht
erforderlich. Eine weitere Möglichkeit der
Baulängenverkürzung liegt in einem größeren Durchmesser und kleinerem Hub des Schwimmkolbens (SK) . Dies gilt für alle Lösungen .
Figur 7 zeigt eine Ausführung mit einer Einrichtung zur
Vermeidung des Austritts von Leckageflüssigkeit nach außen. Dichtungen bei hydraulischen Systemen neigen bei ungünstigen Bedingungen zur Leckage. Oft werden Doppeldichtungen
eingesetzt, welche die Wahrscheinlichkeit von Leckagen verringern aber nicht ausschließen. Außerdem erzeugen
derartige Dichtungen eine nachteilige höhere Reibung.
Betroffen sind Dichtungen die sowohl den Fußraum als auch Aggregate oder den Motorraum bei Leckage betreffen. Zur
Lösung wird ein entsprechendes Gehäuse, vorteilhaft ein erweitertes Motor- oder Motoranschlußgehäuse 21, 22
verwendet, das sowohl Ablaufkanäle 25 als auch ein
Aufnahmevolumen für den Leckfluß aufweist. Zweckmäßig wird dabei im unteren Bereich von 22 eine Schottkammer 23 mit Schwamm 24 vorgesehen, um insbesondere beim Beschleunigen und Verzögern des Fahrzeuges ein Schwappen der Flüssigkeit zu vermeiden .
Der entsprechende Leckfluß wird von einem Niveaugeber 18 erkannt. Hierbei ist es weiter vorteilhaft, den Niveaugeber mit der benachbarten ECU zu kombinieren. Dabei lassen sich auch Sensoren mit hoher Fehlersicherheit einsetzen.
Alternativ dazu können auch Elektroden 20 eingesetzt werden, die im unteren Bereich des Auffangbehälters angeordnet sind und mittels elektrischer Leitung mit der ECU verbunden sind. Mit diesen lassen sich schon sehr kleine Flüssigkeitsleckmengen erkennen. Zur gesamten Integration ist die HCU, die die Magnetventile und die Druckgeber umfasst, integriert. Das heißt, es wird eine sog. ,,1-Box-Lösung" erreicht, die eine volle Integration aller Komponenten in einer Baueinheit umfasst .
Die Ausführungen gem. Fig. 8 und 9 bauen auf der der Fig. 4 auf, so dass in der nachfolgenden Beschreibung nur die
Veränderungen beschrieben sind. Durch die relativ großen Wirkflächen des Doppelhubkolbens DHK 10 entstehen bei
schneller Kolbenbetätigung große Durchflussmengen, bei denen auf der Saugseite des Kolbens kein Unterdruck entstehen darf. Deshalb sind für beide Bewegungsrichtungen (Vorhub und
Rückhub) Saugventile Sl und S2 angeordnet. Für den Fall, dass die Fördermengen für Vorhub > Rückhub ist, kann über eine Blende das überschüssige Volumen abgeleitet werden. Die
Vorhubgeschwindigkeit ist im Grenzfall größer als die
Rückhubgeschwindigkeit . Daher wird das Volumen im Vorhub über das Saugventil Sl auf die Rückseite des Doppelhubkolbens 10 geleitet; das offene Magnetventil AS wirkt als Saugventil. Beim Rückhub wird die kleinere Durchflussmenge durch das Magnetventil AS geleitet und S2 wirkt als Saugventil. Im Fall der Volumenförderung in den Bremskreis, z. B. DK , wird das Magnetventil AS geschlossen und das Magnetventil EA geöffnet, wie bereits beschrieben.
Fig. 9 zeigt eine etwas veränderte Anordnung des
Magnetventiles AS und der Saugventil. Hier wird im Vorhub das Volumen durch das Magnetventil AS geleitet. Diese Version zeigt den Ausbau des DK zur Vorfüllung des Bremskreises zur Reduzierung des Leerwegs am Pedal. Im Vorhub wirkt ein
Überdruckventil Ü, z. B. 4 bar, so dass dadurch entsprechendes Volumen über die Primärmanschette bzw. DK- Manschette 10 in den DK-Kreis gelangt und damit mehr Volumen bereitgestellt wird. Da dieser Vordruck nur zu Beginn der Bremsung gebraucht wird, wird über einen Stößel 33 nach der Vorfüllung (VF) das Überdruckventil Ü geöffnet. Es sind hier verschiedene Steuerungsmöglichkeiten denkbar, z. B. dass für die Rückfallebene bei Ausfall des E-Motors bei low μ, d. h. Druck 0 im DK-Kreis, erneut die Vorfüllung (VF) wirkt, was am Prinzip der Volumenbereitstellung durch den DHK nichts verändert .
Figur 9a zeigt eine doppelte Ventilanordnung mit zwei
Absperrventilen AS1 und AS 2, die anstelle des in Fig. 9 vorgesehenen Ventiles AS eingebaut sind. Die Absperrventile AS1 und AS 2 sind so geschaltet, dass die Strömungsrichtung und Strömungskraft gegen die Feder FAS wirken. Damit wird verhindert, dass die Strömungskraft größer als die Federkraft ist und das Ventil schließt.
Fig. 10 zeigt den Grundaufbau einer Betätigungsvorrichtung mit Hilfskolben 16, Spindel 5 und Kupplung 9, bei dem der DK- Kolben und der als Ringkolben 28 ausgebildete Doppelhubkolben zusammengefasst sind. Der Förderraum des Doppelhubkolbens 28 wird hierbei von einem konzentrisch zum Druckraum des DK- Kolbens angeordneten Ringraum 40 gebildet, in dem der
Ringkolben 28 mit Dichtmanschette 28a angeordnet ist. Auch hier schnüffelt der DK-Kolben über den Förderraum des
Doppelhubkolbens wie bei 41 dargestellt. Die Ventilanordnung entspricht der der Fig. 9. Auch hier sind die verschiedenen Möglichkeiten der Druckmodulation über Einlaßventile EV und Auslaßventile AV oder Multiplexbetrieb (MUX) über
Magnetventile SV dargestellt. Im ersten Fall kann das
Magnetventil EA durch ein einfacheres Rückschlagventil RS ersetzt werden, da der Druckabbau, z. B. für die hydraulische Leerwegfreischaltung, über entsprechende Auslaßventile AV erfolgen kann.
Fig. 10a zeigt die Abdichtung des Ringkolbens 28 durch die Manschette 28a, welche in der Ringbohrung bzw. Ringraum 40 gleitet, dessen Innendurchmesser über die Dichtung 34
gesichert ist. Eine weitere Dichtung 35 ist für die Rückseite des Ringkolbens notwendig, welche als Primärdichtung wie beim Haupt zylinder wirkt. Auch hier kann wie im Haupt zylinder auch eine zusätzliche Sekundärdichtung 35a eingesetzt werden, wobei der abgedichtete Raum mit dem Vorratsbehälter 3
verbunden ist. Diese Anordnung kann auch in Fig. 1 eingesetzt werden .
Fig. 10b zeigt eine geteilte Ausführung von Ringkolben 28 und DK-Kolben 31, welche über einen Sicherungsring 32
kraftschlüssig verbunden sind. Diese Ausführung ist weniger toleranzempfindlich .
Fig. 11 zeigt eine Anordnung ebenfalls mit
Baulängenverkürzung, indem die Kolben-Zylinder-Einheit in Twin-Anordnung ausgeführt ist, indem der SK-Kolben 12 als Twin eingesetzt wird. Die Ventilschaltung der Ventile AS, S2 und S3 und der Blende 26b ist von Fig. 9 übernommen. Für den Fall eines Doppelfehlers von Motor und damit Ausfall des Doppelhubkolbens DHK und Bremskreisausfall DK wird der SK- Kolben nicht mehr mit Druck beaufschlagt. Bei intaktem Motor würde bei Bremskreisausfall der SK-Kolben über den
Doppelhubkolben DHK bei Rückhub bedient und die Einlaßventile EV im DK-Kreis geschlossen. Bei Doppelfehler wird der SK- Kolben 12 vom Hilfskolben 16 über das ESV und geschlossenem Trennventil TV1 gespeist.
Fig. 12 zeigt eine Parallelanordnung von Tandemhaupt zylinder THZ mit den Kolben 12 und 12a und Druckmodulationseinrichtung bestehend aus Motor 8, Getriebe und Doppelhubkolben DHK 10. Hierbei fehlt im Vergleich zu Fig. 1 die Anbindung an das Bremspedal mit Pedalstößel. Die Ventilanordnung für
Druckmodulation und Wegsimulator WS ist gleich wie in den vorangehenden Figuren. Da die Anbindung an den Pedalstößel hier nicht mehr vorhanden ist, wird anstelle des Biegerohrs und Kupplung ein Biegestab 30 eingesetzt, damit die
Spindelexzentrizität nicht große Querkräfte auf den
Doppelhubkolben 10 verursacht. Die parallel liegende Einheit aus Tandemhaupt zylinder THZ mit Kolben SK 12, Kolben DK 12 und Hilfskolben 16 wurde bereits in der DE 10 2010 050133 der Anmelderin beschrieben (auf die hiermit diesbezüglich Bezug genommen wird) welche den vom DK-Kreis unabhängigen Wegsimualtorkreis mit Hilfskolben beansprucht, was erhebliche Vorteile in der Fehlersicherheit hat. Außerdem kann der
Wegsimulator WS nur zweistufig ausgebildet werden, was Kosten und Volumen einspart. In der ersten flachen Zone wirkt die Rückstellfedert als 1. Stufe des Wegsimulators WS, das WA- Ventil ist dabei offen.
Erst in der zweiten Stufe mit progressivem Kraftanstieg wirkt nach Schließung des Ventiles WA der Wegsimulator WS. Im
Vergleich zur DE 10 2010 050133 der Anmelderin ist hier eine Verbesserung für die Rückfallebene eingebaut durch Einsatz eines Umschaltventils UV. Stromlos verbindet dieses den
Hilfskolben 16 mit der Rückseite des DK-Kolbens 12a. Damit bei Ausfall der ECU oder des Motors der für z. B.
Rekuperation notwendige Leerweg LW nicht zum Pedaldurchfall führt, wird hier das Volumen des Hilfskolbens 16 auf die Rückseite des DK-Kolbens 12a geführt. Bei intakter ECU kann z. B. bei Ausfall des Motor auch über ECU das Volumen des Hilfskolbens 16 in den Bremskreis eingespeist werden. Die Diagnose des Wegsimulators mit Hilfskolben und
Haupt zylinder (THZ) kann durch Druckerzeugung in den
Bremskreisen erfolgen. Bei Öffnung des Ventils ESV kann
Druckmittel bei geschlossenem Ventil WA in den
Hilfskolbenkreis gelangen. Bei Öffnung stromlos offenen
Ventiles UV gelangt Druckmittel in den elastischen
Druckmittelraun des Hilfskolbens 16, was am Kolbenhub des Doppelhubkolbens gemessen werden kann. Durch Einsatz von (nicht dargestellten) stromlos offenen 2/2- Magnetventiles in der Leitung vom Hilfskolben zum DK-Kolben 12 und eines stromlos geschlossenen 2 /2-Magnetventiles in der Leitung vom Hilfskolben zum Ventil ESV kann die Diagnose erweitert werden, indem auch der DK-Kolben mit Druckmittel
beaufschlagt wird und sich entsprechend bewegt.
Die Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) wird bei intaktem Motor und ECU über Trennventile TV2, TV3 von der Druckversorgung abgetrennt, ähnlich der EHB oder parallelen Systeme wie in DE 102010 040097 gezeigt. Der Vorteil der gezeigten Anordnung liegt in der höheren Fehlersicherheit und kontinuierlicher Volumenförderung. Die Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) kann auch von dieser DE 102010 040097 oder DE 102011 081601 mit der Druckversorgung kombiniert werden mit Verzicht auf die
Fehlersicherheit beim Wegsimulator. Im Gegensatz zur DE
102010 040097 ist hier kein Druckgeber eingesetzt, da die wichtigsten Parameter für Diagnose und Funktion über
Motorstrom und Kolbenweg erfasst werden können.
Zur Verkürzung der Baulänge kann auch hier die („Twin"- ) Lösung gem. Fig. 11 eingesetzt werden.
Figur 13 zeigt, ausgehend von der Darstellung gem. Figur 6a, eine andere Ausführung des Doppelhubkolbens 10. Der
Doppelhubkolben 10 ist hier weder gestuft noch als
Ringkolben ausgebildet, sondern entspricht in Aufbau und Abdichtung mit Primär- und Sekundärmanschette einem
konventionellen Druckstangen-Kolben (DK) . In diesem Fall ist er über den Kolbenstößel 4 mit der Spindel 5 gekoppelt. Zu dieser ist, wie bei der Ausführung gem. Fig 6a, zum
Pedalstößel 3 ein Leerweg LW eingebaut. Die Rückseite des DoppelhubkolbenslO ist über ein Absperrventil AS mit dem Vorratsbehälter (VB) 11 verbunden. Wird nun weiteres Volumen benötigt, so erfolgt der Rückhub des Doppelhubkolbens 10 bei geschlossenem Ventil AS und zugleich werden die Trennventile TV2 und TV3 zur Kolben-Zylinder-Einheit (Tandemhauptzylinder THZ) geschlossen. Bei Rückhub wird Volumen über das
Rückschlagventil RS und das Ventil EA oder alternativ über zwei Ventile EA in die Bremskreise gefördert. Zugleich wird über in die zum Vorratsbehälter 11 führenden hydraulischen Leitungen eingebauten Saugventile Sl und S2 von den SK- Kolben 12 bzw. 12b und dem Doppelhubkolben 10 Volumen aus dem Vorratsbehälter 11 angesaugt, das beim nächsten Vorhub für weiteren Druckaufbau zur Verfügung steht. Ein Vorteil dieser Bauweise besteht in der kürzeren Baulänge und einem
einfacheren Doppelhubkolben 10, was jedoch mit mehr Ventilen verbunden ist.
Die Lösung gemäß Figur 13a baut auf einer Anordnung wie sie z.B. in der PCT/EP 2007/009683 der Anmelderin beschrieben ist und ist mit einem Doppelhubkolben erweitert. Hier entspricht der innere Kolben 10 dem DK-Kolben mit
Schnüffelloch 40 und der äußere Stufenkolben 38 dem
Doppelhubkolben. Der DK-Kolben ist wie üblich mittels
Primärmanschette und Sekundärmanschette 27 abgedichtet und der Stufenkolben über die Dichtungen 39, 35 und 35a. Die Ventilschaltung des Doppelhubkolbens mit Ventil AS, Ventil RS usw. entspricht der in Fig. 13 dargestellten, ergänzt durch ein Saugventil (S2) . Dies ist notwendig, um
anschließend zum Rückhub mit Volumenförderung beim nachfolgenden Vorhub das Volumen bei geschlossenem Ventil AS wieder in den Kolben zu saugen. Die Anordnung hat
Verbindungsleitungen zum Vorratsbehälter VB . Der Stufenkolben ist über die Spindel 5 mit dem Kugel-Gewinde-Getriebe 7 verbunden und der DK-Kolben über den Kolbenstößel 4 mit dem Pedalstößel. Da die Spindel 5 zur Druckmodulation auf den Stufenkolben wirkt und der DK-Kolben nur in der Rückfallebene wirkt, ist keine Kupplung mehr erforderlich. Diese Lösung kann mit eingebautem Leerweg oder mit hydraulischer
Leerwegfreischaltung über zumindest ein Einlaß-/Auslaßventil EA kombiniert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist in Figur 14
dargestellt. Bei dieser parallel zur Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) insbesondere zwei parallel liegende Kolben angeordnet, welche mit der Spindel fest verbunden sind. Damit wirkt der Rückhub der Spindel direkt auf diese Kolben zur
Volumenförderung. Hierbei kann eine Ventilanordnung nach Fig. 9 oder auch Fig. 13 verwendet werden. Mit dieser Ausführung, die auch im Multiplexverfahren betrieben werden kann, lassen sich u.a. bei kurzer Baulänge die Volumenströme reduzieren.
Es wird dann auf die Figuren 15 bis 17 Bezug genommen. Der Gesamtaufbau der in Figur 15 dargestellten Ausführung
entspricht weitgehend dem der in vorangehenden Figuren dargestellten Ausführung und ist zum besseren Verständnis in Funktionsblöcken strukturiert.
- A Motor mit Spindelantrieb
- B Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere Doppelhubkolben
(DHK)und Haupt zylinderkolben
- C Hilfskolben mit Wegimulator (WS)
- D Ventilschaltung
Dl für Druckregelung D2 für Steuerung Doppelhubkolben (DHK) , Vorfüllen (VF) und Druckversorgung Haupt zylinder (HZ) bei Rückhub
D3 Steuerung Wegsimulator (WS) mit Einspeisen (ES)
Im Block A ist ein Antrieb mit einem Motor 8 mit einem
Kugel-Gewinde-Trieb (KGT) 7 und Spindel 5 angeordnet, welche auf eine Kupplung 9 und eine Kolben-Zylinder-Einrichtung, insbesondere mit einem Doppelhubkolben (DHK) 10 wirkt. Die Kupplung 9 ist in der Ausgangsstellung geöffnet, indem eine Haupt zylinder-Rückstellfeder 123 über eine
Kupplungsrückstellfeder 122 auf einen in der Spindel
verschiebbar gelagerten Kolbenstößel 4 wirkt, der mit einem Kupplungsstößel (KS) verbunden ist. Der Kolbenstößel 4 liegt dann auf einem Anschlag 121 auf. Bewegen sich der Motor 8 und die Spindel 5, die auf den Doppelhubkolben 10 wirkt, so schließt die Kupplung 9 nach einem kleinen Kupplungsweg und die Spindel 5 ist danach in beiden Richtungen mit dem
Doppelhubkolben 10 gekuppelt, was für den Rückhub notwendig ist, damit, wie beschrieben, der Doppelhubkolben (der als Ringkolben ausgebildet sein kann) über EA-Ventile Volumen in die Bremskreise von Druckstangenkolben (DK) 12a und
Schwimmkolben (SK) 12 fördert. Dieser Kupplungsweg hat den Vorteil, dass der Stößel bei jeder Bremsung bewegt wird. Im Fall eines Klemmens stellt der Kolben nicht in die
Ausgangsstellung zurück und kann über Restdruck im
Arbeitsraum des Druckstangenkolbens 12a und einen
Motorsensor 6 diagnostiziert werden.
Fällt der Motorantrieb aus, so wirkt ein Pedalstößel 3 nach dem Leerweg (LW) auf den Kolbenstößel 4 und damit auf den Druckstangenkolben 12a, welcher in den Doppelhubkolben 10 integriert ist. In diesem Fall wird während des Leerweges von einem Hilfskolben 116 Volumen über ein stromlos offenes Magnetventil ESV und ein Magnetventil AS und ein offenes Schnüffelloch 120 direkt in den Druckstangen-Bremskreis eingespeist. Dadurch geht der Leerweg nicht als Verlustweg in die Volumenbilanz des Druckstangenkolbens 10 ein. Dies ist dadurch möglich, dass durch den Schwimmkolben 12 und eine Drossel D (Blende) zu einem Wegsimulator WS ein Staudruck entsteht, welcher ein Einspeisen vom Druckmedium ermöglicht. Zur weiteren Optimierung kann ein stromlos geschlossenes Absperrventil 124 zusammen mit einem Überdruckventil ÜD eingesetzt werden.
In einem speziellen Fall, wenn der Antrieb (Motor/Getriebe ) blockiert ist und damit auch die beiden Kolben (DK und SK) 12a, 12 kann auch von einem Hilfskolben 116 über die Ventile EA Druck auf- und abgebaut werden.
Nach Überbrückung des Leerweges trifft der Pedalstößel 3 auf den Kolbenstößel 4 und überwindet in der weiteren Bewegung den Kraftsprung, der durch die Haupt zylinder-Rückstellfeder 23 und den vom Druckstangenkolben 12a erzeugten Druck
entsteht. Auf den Hilfskolben 16 wirkt hierbei der
geschwindigkeitsabhängige Staudruck als hydrodynamische Kraft auf der Drossel D. Beim Kraftsprung wird die Geschwindigkeit kurzfristig klein, so dass der Druck am Druckstangenkolben 12a vor dem Auftreffen = Staudruck sich nicht voll zum
Staudruck addiert .
Damit entsteht nur ein kleiner zusätzlicher Kraftsprung. Der Kraftsprung kann durch einen elastischen Anschlag 21 mit einer Übergangsfunktion gestaltet werden. Dieser Kraftsprung ist bezogen auf die vom Gesetzgeber vorgeschriebene
Pedalkraft von 500 N für die Mindestabbremsung in der
Rückfallebene im Bereich < 10 %, also vom Fahrer beherrschbar. Dieser Kraftsprung gilt für die Rückfallebene (RFE 3, d.h. Ausfall Motor und Bordnetz) . Bei Motorausfall und intakter ECU (= RFE 2) kann durch Pulsweitenmodulation (PWM) des Magnetventils (ESV) und des Magnetventils (WA) der Hilfskolbendruck in diesem Bereich gesteuert werden.
Soll, abhängig von der Ventilschaltung, auch bei größerem Weg des Hilfskolbens 16 ein Staudruck wirken, welcher eine höhere Pedalkraft erfordert, welcher den maximalen Druck bei z. B. 500 N Pedalkraft reduziert, so kann hier in der Hilfskolben- Bohrung ein Bypass verwendet werden. Dieser bewirkt bei entsprechender Kolbenstellung ein Abströmen der Flüssigkeit in den Rücklauf. Ohne dieses Merkmal ist kein Rücklauf vom Hilfskolben zum Vorratsbehälter (VB) 11 notwendig.
Im Gegensatz zu den in den Patentanmeldungen DE 10 2010 045 617.9 AI und DE 10 2013 111 974.3 der Anmelderin
beschriebenen Ausführungen ist das Ventil ESV neben dem
Ventil WA stromlos offen, was das Einspeisen in der
Rückfallebene ohne große Nachteile ermöglicht. Damit ist die Variante mit Leerweg und verkürztem Haupt zylinderhub möglich, was zu nennenswerter Baulängenverkürzung und
Kostenreduzierung führt. Das kleinere Fördervolumen des
Haupt Zylinders mit reduziertem Hub wird durch Vorfüllen ausgeglichen, wie weiter unten noch ausführlicher erklärt werden wird.
Die Funktionen des Wegsimulators (WS) mit den Ventilen ESV, WA, RV0, RV1, D sind in den Patentanmeldungen DE 10 2010 045 617.9 AI und DE 10 2013 111 974.3 der Anmelderin näher beschrieben auf die hiermit diesbezüglich Bezug genommen wird . Im Block B ist die Kolben-Zylinder-Einrichtung mit den
Haupt zylinderkolben 12 und 12a und dem Doppelhubkolben 10 enthalten und parallel die Ventilfunktionen für ABS/ESP und Druckversorgung mit Steuerung des Doppelhubkolbens 10.
Das Einspeisen über das Schnüffelloch 120 wurde weiter oben bereits beschrieben, was nur für die Rückfallebene (RFE) im Wesentlichen gilt. Bei intaktem Motor liefern
Pedalwegsensoren 2a und 2b schon nach kleinem Pedalstößelweg ein Signal zur Motorsteuerung für den Druckaufbau. Dabei tritt sofort das Vorfüllen in Funktion durch Schließen des AS-Ventils. Hierbei fördert der volle Doppelhubkolben aus der Fläche des Ringraums 10a und des Druckstangenkolbens 12a bereits bei kurzem Weg ein großes Volumen, welches zum
Vorfüllen genutzt wird. Hierbei tritt noch ein zusätzlicher Effekt ein, indem das Vorfüllvolumen durch die Manschette des Druckstangenkolbens 12a strömt und verhindert, dass diese vom Schnüffelloch verschlissen wird. Das Vorfüllen soll z. B. geschwindigkeitsabhängig sein bei Stufe 1 kleiner V ein niedriger Druck < 10 bar und Stufe 2 bei hoher V < 40 bar. Hierbei kann als Regelsignal der gemessene Druck des
Drucksensors D6 oder der Strom oder die Kolbenstellung verwendet werden. Bei der speziellen Gestaltung des
Doppelhubkolbens mit zwei Kolben insbesondere mit einem
Ringkolben kann sowohl das Vorfüllen als auch die zusätzliche Volumenförderung beim Rückhub über nur ein Ventil (AS) erledigt werden. Bei anderen Gestaltungen des
Doppelhubkolbens können bzw. müssen für das Vorfüllen zwei oder mehrere Ventile eingesetzt werden.
Das Vorfüllen hat zwei entscheidende Vorteile: a. Bei kleinem Bremsbelag-Lüftspiel , also zusätzlichem
Volumenbedarf, ist der Druckaufbau sog. Time-to-lock schneller, was Bremswegverkürzung bedeutet.
b. Bei Lüftspiel LS, z. B. mit Rollback, geht das zusätzliche Volumen nicht nennenswert in Time-to-lock ein. Hierbei bietet sich zur LüftSpielsteuerung die in der
Patentanmeldung DE 10 2008 051316.4 der Anmelderin auf die diesbezüglich hier Bezug genommen wird, beschriebene Bremsbelag-LüftSpielsteuerung durch Steuerung des
Unterdrucks im Bremskolben an. Hierbei kann das Lüftspiel variabel gestaltet werden, z. B.
fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig oder abhängig von der RFE . Dies Lüftspiel ist ein wesentlicher Beitrag zur CO2- Reduzierung im Bereich von 1 - 2 g.
c. Bei großem Volumenbedarf im Haupt zylinder für eine
Vollbremsung und große Pedalgeschwindigkeit wird bei < 40 bar ein 50 % höheres Volumen bei demselben HZ-Hub erzeugt. Damit ist die vorteilhafte Variante mit Leerweg (LW) und kürzerem Haupt zylinderweg gerechtfertigt.
d. In der Rückfallebene RFE1 (mit Ausfall des Wegsimulators) wird auf so genannten Folgeverstärker umgeschaltet, weil hier beim konventionellen Bremskraftverstärker (BKV) der Pedalstößel auf den HZ-Kolben (DK) wirkt.
Da aber zur Erzielung größerer Drücke bei 500 N Pedalkraft bekanntlich ein kleiner Haupt zylinderdurchmesser eingesetzt wird, ist entsprechend der Pedalweg ohne Wegsimulator WS erheblich größer. Dieser kann mit Vorfüllung um ca. 30 % reduziert werden. Das größere Vorfüllvolumen kann die
Kolbenstellung beeinflussen, so dass ggf. der SK-Kolben 12 frühzeitig schon am Anschlag ist. Dies kann verhindert werden, indem der SK-Kolben 12 einen größeren Durchmesser erhält. Andererseits wird der Anschlag erkannt durch Druck = f (Kolbenweg), gemessen vom Motorsensor. Bei Anschlag wird über das Rückhubvolumen (d.h. das Volumen das beim Rückhub gefördert wird) in den Bremskreis des Schwimmkolbens
eingespeist. Auch kann die Zuordnung der Kolben über einen Schwimmkreis-Kolbenwegsensor 15 mit Target 15a im Kolben erfasst werden.
Insbesondere bei Systemen mit Rekuperation ist ein Pedal- Leerweg zwischen Pedalstößel und dem Kolben der Kolben- Zylinder-Einrichtung, insbesondere Doppelhubkolben 10
vorteilhaft, da wegen des Bremsmoments des Generators kein Druck durch die Kolben-Zylinder-Einrichtung aufgebaut werden muß. Das Bremsmoment wird von einem Pedalweggeber zusammen mit dem Wegsimulator vorgegeben und in Generatorbremsmoment und Bremsmoment entsprechend dem Druck aufgeteilt. Wird vom Fahrer z.B. ein kleines Bremsmoment vorgegeben, so genügt das Generatorbremsmoment. Dies gilt bis zu einem Bremsmoment von ca. 30 bar, das vom Generator aufgebracht werden kann. Der Pedalwegbereich von ca 5-8 mm entspricht dem Leerweg. Um diesen Leerweg wird der Weg des Kolbens 10 der Kolben- Zylinder-Einrichtung kleiner, da der Pedalhub vorgegeben ist und nach dem Leerhub ein kleiner Hub des Kolbens 10
resultiert. In der Rückfallebene fehlt dieser Hub bei der gesamten Volumenförderung des Kolbens 10. Erfindungsgemäß wird daher Volumen vom Hilfskolben 116 über den Kolben 10 und das offene Schnüffelloch des Druckstangenkolbens in den Druckstangenkolben-Bremskreis eingespeist .
Das Vorfüllen mit größerem Volumen muss jedoch beim
Druckabbau berücksichtigt werden, da bezogen auf
Pedalwegbereich, insbesondere in der Stufe 1 des
Wegsimulators WS, der Wegsimulatorkolben noch nicht wirkt (s. Beschreibung Fig. la) . Hier erfolgt ein Druckabbau Pab abhängig von der Pedalwegreduzierung in den Vorratsbehälter 11 über die Auslassventile wie bei ABS. Zur Steuerung des Doppelhubkolbens 10 sind das Ventil AS und Saugventile S2 und ggf. S3 zum Vorratsbehälter notwendig. S2 wirkt bei geschlossenem Ventil AS beim Rückhub und Volumenförderung über EA in die Bremskreis. S3 ist ggf. notwendig, da beim Vorfüllen das Ventil AS geschlossen ist und hier bei
Unterdruck entsteht, was nach dem Vorfüllen bei wieder offenem Ventil AS nicht so schnell ausgeglichen werden kann.
Beim Rückhub wirkt bei entsprechender Dimensionierung des Doppelhubkolbens 10 eine kleinere Spindelkraft und auch Motormoment, was bei hohen Drücken von Vorteil ist. Diese Phase kann auch entsprechend gestaltet werden, indem bei anstehendem Vorhub für den hohen Druckbereich dieser dazu genutzt wird als quasi Freilauf, dass Volumen nicht zum
Druckaufbau Paut, sondern in den Rücklauf zum Vorratsbehälter 11 gelangt. Erst beim anschließenden Rückhub wird dann
Volumen für den hohen Druckbereich gefördert.
Auch kann der Rückhub bei der vorteilhaften Systemvariante mit Mult iplexanordnung bzw. -betrieb (MUX bei der der
Druckaufbau und der Druckabbau über jeweils nur ein Ventil in den Bremsleitungen erfolgt) zum gleichzeitigen Druckaufbau PaUf und Druckabbau Pab in getrennten Bremskreisen erfolgen. Hierzu ist ein zusätzliches Absperrventil 17 notwendig.
Im Block Dl befinden sich die Ventile zur ABS/ESR- Drucksteuerung, die z.B. in der Patentanmeldung DE 10 2013 111974.3 der Anmelderin, auf die diesbezüglich hier Bezug genommen wird, beschrieben wurden. Bei der konventionellen Drucksteuerung mit Einlassventilen (EV) und Auslassventilen (AV) erfolgt der Druckabbau Pab durch die Auslassventile (AV) in den Rücklauf zum Vorratsbehälter 11.
Im Block D2 wurde die Ventilfunktion der Ventile AS und EA bereits beschrieben. In der Patentanmeldung DE 10 2013
111974.3 der Anmelderin ist anstelle des Ventils EA nur ein Rückschlagventil verwendet. Dieses ist von Nachteil z. B. bei Bremskreisausfall, z. B. des Schwimmkolben-Bremskreises, bei dem kein Nachfördern durch Rückhub möglich ist, da das
Rückhubvolumen ggf. in den drucklosen Schwimmkolben-Kreis gefördert wird. Da dies durch Diagnose p = f (Kolbenweg) erkannt wird, erfolgt in diesem Fall beim EA-Ventil keine Förderung in den ausgefallenen Kreis.
In der Ausführung mit MUX haben die Ventile zur Druckregelung keinen Rücklauf. Für den beschriebenen Fall von größerem Vorfüll-Volumen und Druckabbau P ab zum Ausgleich bei
kleineren Pedalwegen muss hier ein Ventil AVX zum Druckabbau Pab eingesetzt werden.
Block C beinhaltet das Pedalinterface mit Hilfskolben 116, Pedalwegsensoren 2a und 2b und Wegsimulator WS. Die
Funktionen sind in früheren Anmeldungen der Anmelderin bereits beschrieben und gelten auch für die Systemausführung mit Doppelhubkolben. Die Ventilfunktionen des Blocks D3 wurden in Verbindung mit Einspeisung ES beschrieben. Zu erwähnen ist noch die Diagnose des Schnüffellochs 120 im Druckstangenkolben 12a, was bei konventionellen Bremssystemen nicht immer möglich ist. Dieser Fall kann durch
Toleranzverschiebungen oder Störungen im Betrieb auftreten. Wenn das Schnüffelloch geschlossen bleibt, so ist kein
Druckausgleich im Bremskreis möglich. Dies hat bei tieferen Temperaturen einen Unterdruck zur Folge mit ggf. Lüftspiel, wenn der Bremskolben hierauf reagiert oder bei hoher
Temperatur ein Restdruck im Bremskreis zu einer
Restbremswirkung mit ggf. Temperaturerhöhung in der Bremse führt .
Beim vorgeschlagenen System mit Vorfüllung verbleibt im
Bereich des Leerweges LW noch ein Restdruck im
Druckstangenkolben-Bremskreis, welcher über die Ventile AV und ESV gesteuert werden kann. In diesem Fall ist Ventil ESV geschlossen und Ventil EA offen; damit entsteht kein
Differenzdruck an der Manschette, da der Druck im Bremskreis des Druckstangenkolbens DK und Doppelhubkolben-Bremskreis gleich ist. Bei Pedalweg = 0 (d.h. Ausgangsstellung) wird das Ventil EA geschlossen und das Ventil ESV geöffnet. Die folgende Druckänderung ist ein Indiz, dass das Schnüffelloch geöffnet ist. Dieses Verfahren kann bei jeder Bremsung oder in großen Abständen eingesetzt werden.
Fig. 15a zeigt das adaptive Verhalten des Wegsimulators WS. Der Wegsimulator WS hat in seiner Charakteristik mindestens drei Stufen:
Stufe 1: Pedalrückwirkung wird über die Pedalrückstellfeder
118 erzeugt. Ventil WA offen. Diese Stufe wird z. B. mit 7 - 8 mm Pedalstößelweg dimensioniert und ergibt gegen Ende einen Systemdruck von ca. 30 bar. Dieser Druck entspricht ungefähr der Abbremsung mit einem hohen Rekuperationsdrehmoment des Generators. Der beschriebene Leerweg LW des Pedalstößels entspricht ca. dem vorgenannten Weg, was bedeutet, dass bei Rekuperation der Aktuator mit Motorantrieb nicht eingeschaltet wird, was ca. 80 % weniger
Belastungszyklen erfordert. Stufen 2 und 3: Ventil WA geschlossen, Volumen des
Hilfskolbens 16 gelangt in den
Wegsimulator-Kolben mit spezifischer Kraft-Druck-Charakteristik mit Anschlag.
Bei bekannten Systemen ist der Anschlag des Wegsimulators über ein Ventil WA einem festen Pedalweg zugeordnet. Gemäß einem vorteilhaften erfinderischen Aspekt wird nunmehr eine Lösung vorgeschlagen, bei der der Wegsimulator adaptiv ist, z. B. bei Fading was erkennbar ist aufgrund der Funktion p = f (Fahrzeugverzögerung) . Im Normalfall ist bei N der
Anschlag erreicht. Bei Fading, erkennbar durch hohen Druck in Relation zur Fahrzeugverzögerung kann der Anschlag durch Steuerung des Ventils WA auf F verschoben werden. Bei low μ wird diese ebenfalls erkannt, und der Anschlag kann bei kleineren Pedalwegen vorgesehen sein. Bekanntlich wirkt das konventionelle ABS noch bei kleineren Pedalwegen El . Auch dies kann erzeugt werden, indem durch Vorhub über offene Ventile EA und ESV der Druck in den Hilfskolben gelangt und diesen zurückschiebt bzw. moduliert oder mit Rückhub
geschlossenem Ventil EA und offenem Ventil ESV.
Fig. 16 zeigt vereinfachte Ventilschaltungen ohne Details der Bereiche A - C. Im Bereich D2 wird für die
Druckversorgung der Bremskreise nur ein 3 /2-Wege-EA-Ventil mit Rückschlagventil eingesetzt. Hier wird ohne Schaltung des Ventils EA beim Rückhub des Doppelhubkolbens das Volumen in den Schwimmkreis gefördert. Beim Schalten des EA-Ventils erfolgt Förderung in Schwimmkolben-Bremskreis SK und den Bremskreis des Druckstangenkolbens DK. Bei Ausfall im
Schwimmkolben Bremskreis SK wird nur in den Schwimmkolben- Bremskreis gefördert. Der Druckstangen-Kreis hat mit Doppelhubkolben noch den Vorteil, dass bei einem Ausfall der Manschette sehr schnell durch die Druck- und Kolbenwegmessung erkannt wird. In diesem Fall wird bei geschlossener Ventil ESV trotzdem in den Druckstangen-Bremskreis gefördert.
Hierbei ist bei offenem Ventil AS der DK-Kolbendruck
ausgeglichen .
Eine weitere Vereinfachung ist beim Wegsimulator WS möglich. Das stromlos offene Ventil ESU wird durch ein
Rückschlagventil RVS ersetzt. Diese Lösung hat den Nachteil, dass der Wegsimulator-Druck in den Doppelhubkolben verlagert wird und zusätzliche Dichtungsreibung bewirkt. Im Extremfall kann bei sehr hohen Pedalkräften der WS-Druck höher als der Druck im Druckstangenkolben-Bremskreis werden. In diesem Fall müsste die ABS-Funktion abgeschaltet werden. Dies kann vermieden werden, wenn die Kolbenbewegung des Wegsimulators WS (siehe gestrichelte Linie) zum zusätzlichen Schließen des Rückschaltventils erweitert wird. Bei dieser Vereinfachung kann beim adaptiven Wegsimulator keine Pedalrückwirkung erzeugt werden.
Fig. 17 zeigt eine konstruktive Variante, indem der
Hilfskolben vom Pedalinterface in den Block B verlegt ist. Hierbei wirkt der Pedalstößel 3 über eine Brücke auf den ringförmigen Hilfskolben 119, der zwischen Doppelhubkolben 10 und dessen Gehäuse 125 gelagert ist. Der Pedalstößel 3 wirkt ebenso auf die Kupplung 9. Die Pedalrückstellfeder 18 wirkt analog zu Fig. 15 auf den Hilfskolben 119. Die Bewegung des Hilfskolbens 19 kann hier alternativ an anderer Stelle vom Slave-Pedalwegsensor 2b erfasst werden. Der Vorteil liegt in der Zusammenfassung aller hydraulischen Funktionen in einem Block ohne lange Zuführleitungen zum Pedalinterface
entsprechend Fig. 15. Für zukünftige Fahrzeugplattform-Modularität , sollten die Systeme über zahlreiche Baureihen für Linkslenker wie auch für Rechtslenker eingesetzt werden können. Dabei hat der Rechtslenker bei Quereinbau des Verbrennungsmotors Probleme. Hier bietet sich eine 2-Box-Lösung an, indem nur noch der klein bauende Haupt zylinder, insbesondere Tandemhauptzylinder mit Hilfskolben (16) an der Spritzwand des Fahrzeuges angebracht wird und das Antriebs- (bzw. Motor/Getriebe ) - Ventilmodul flexibel im Motorraum des Fahrzeuges.
Bezugs zeichenliste
1 Bremspedal
2 Pedalwegsensoren
3 Pedalstößel
4 Kolbenstößel
5 Spindel
6 Motorsensor
7 KGT
8 EC-Motor
9 Kupplung
9a Magnetkupplung
9b direkte Kopplung Spindel mit DHK
10 DK-Doppelhubkolben (DHK)
10a Ringraum
10b Druckkammer
11 Vorratsbehälter
12 SK-Kolben
12a DK-Kolben
12b SK-Kolben vergrößert
13 Kolben-Zylinder-Einheit
14 Pedalinterface
15 SK-Positionssensor
15a Target für Positionssensor
16 Hilfskolben
17 PlungerkoIben
18 Niveaugeber
19 elektrische Verbindungen zur ECU
20 Elektrode
21 Leckfluss
22 Gehäuseerweiterung
23 Schottkammer
24 Schwamm Ablaufkanäle
Blende
DK-Manschette
Ringkolben
Ringkolbendichtung
Rückstellfeder
Biegestab
DK-Druckkolben
Sicherungsring
Stößel
Dichtung
Primärdichtung
Sekundärdichtung
Anschlagfeder
Stufenkolben
Stufenkolbendichtung
Schnüffelloch
Arbeitsraum
Kolben-Zylinder-Einheit
Kolben-Zylinder-Einheit
SK-Positionssensor
Hilfskolben
a Bypass für Hiko
Absperrventil für MUX
Pedalrückstellfeder
Ring-Hilfskolben
Schnüffelloch (DK)
Anschlag für Kolbenstößel (KS) Rückstellfeder für KS
HZ-Rückstellfeder
a HZ-Rückstellfeder
Absperrventil zum WS
DHK-Gehäuse WS WegsimulatorSchaltung
AS Absperrventil
WA WS-Abschaltventil
WSA WS-Absperrventil
ESV Einspeisventil
EA Einlass- / Auslassventil
SV Schaltventil
E Einlassventil
A Aus1assventil
SiV Sicherheitsventil
RZ Radzylinder
R Rücklaufleitung
BKV Bremskraftverstärker
DG Druckgeber
RFE Rückfallebene
VH Vorhub DHK
RH Rückhub DHK
TD Diagnosezeit
Sl Saugventil
S2 Saugventil
S3 Saugventil
Ü Überdruckventil zur Vorfüllung (VF)
R5 Rückschlagventil zum Bremskreis
TV1 Trennventil HiKo
TV2 Trennventil zum DK-Kreis
TV3 Trennventil zum SK-Kreis
UV Umsehaltventil
VB Vorratsbehälter
LW Leerweg

Claims

Patentansprüche
1. Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbremse, mit einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal, zumindest einer Kolben-Zylinder-Einheit, die über eine Hydraulikleitung mit der Fahrzeugbremse verbunden ist (Bremskreis), um dem Bremskreis Druckmittel zuzuführen und die Fahrzeugbremse mit Druck zu beaufschlagen und mit einem Antrieb für die Kolben-zylinder-Einheit , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein vom Antrieb
angetriebener Kolben (10, 28) vorgesehen ist der
zumindest einem Bremskreis gesteuert in beiden Kolben- Bewegungsrichtungen, insbesondere Vor- und Rückhub, Druckmittel zuführt.
2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit einen Ringraum bildet, aus dem das Druckmittel zumindest einem Bremskreis (A,B) zuführbar ist.
3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Druckmittels in zumindest eine der den Kolben (10,12) zugeordneten
Druckkammern der Kolben-Zylinder-Einheit (13) erfolgt.
4. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Zuführung des Druckmediums Ventile, insbesondere
Magnetventile vorgesehen sind.
5. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass der das Druckmittel in beiden Bewegungsrichtungen zuführende Kolben (10), insbesondere über einen Kugel-Gewinde-Trieb (7), von einem Elektro-Motor (8) angetrieben ist.
6. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Volumensteuerung und die Einspeisung in zumindest einen Bremskreis (A,B) über den Rückhub des Kolbens (10) erfolgt .
7. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Druckmittels mittels des Kolbens (10) in zumindest zwei Bremskreise (A,B) simultan oder seriell erfolgt, wobei insbesondere ein zusätzliches Schließventil vorgesehen ist .
8. Betätigungvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der
Zuführleitung für das Druckmedium zumindest ein
zusätzliches Sicherheitsventil ( SiV) vorgesehen ist.
9. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trennung des Antriebes und des von diesem angetriebenen Kolbens (10) in der Rückfallebene eine Kupplung, insbesondere eine mechanische Kupplung (9) vorgesehen ist.
10. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Zuführung des Druckmediums ein Positionssensor (15) für den mittelbar angetriebenen Kolben (SK) (12) vorgesehen ist .
11. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleich des zusätzlich zugeführten Druckmittevolumens über einen Vorratsbehälter (11) erfolgt.
12. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnose von Ventilen und Dichtungen im normalen Funktionsablauf, z.B. beim Druckabbau erfolgt.
13. Betätigungsvorrichtung, insbesondere nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Druckmittel aus einer weiteren Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere mittels eines Hilfskolbens (16) und über ein Ventil (ESV) zum Doppelhubkolben (10) gelangt.
14. Doppelhubkolben für eine hydraulische
Betätigungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelhubkolben (10) der hydraulischen
Betätigungsvorrichtung in beiden Kolben- Bewegungsrichtungen, insbesondere Vor- und Rückhub,
Druckmittel zuführt.
15. Betätigungsvorrichtung, insbesondere nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Gehäuseabschnitt, insbesondere am Antriebsgehäuse eine Gehäuseerweiterung (22) vorgeshen ist, die zumindest einen Ablaufkanal (25) für Leckageflüssigkeit bildet.
16. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass im unteren Teil der Gehäuseerweiterung (22) eine Schottkammer (23) gebildet ist .
17. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Teil der
Gehäuseerweiterung ein Flüssigkeitssensor, insbesondere Elektrode (20) angeordnet ist.
18. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben- Zylinder-Einheit (THZ) (13) und der Antrieb (8, 9) räumlich zumindest teilweise nebeneinander bzw. parallel angeordnet und insbesondere in einer Baueinheit
angeordnet sind.
19. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, dass der Antrieb (8, 9) auf den
Doppelhubkolben (10, 28) wirkt.
20. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Antrieb direkt angetriebene Kolben als Ringkolben (28)
ausgebildet ist, dessen Arbeitsraum insbesondere
zumindest teilweise parallel zur Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) (13) angeordnet ist.
21. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (10, 12) der Kolben-Zylinder- Einheit parallel angeordnet sind (Fig. 12) .
22. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch
gekennzeichnet, dass Arbeitsräume der Kolben-Zylinder- Einheit über eine hydraulische Leitung verbunden sind, in die ein Ventil (Trennventil TV1) geschaltet ist.
23. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den
Förderrichtungen des Kolben (10) Saugventile (Sl, S2) zugeordnet sind.
24. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei ein Hilfskolben vorgesehen ist, dessen Arbeitsraum über eine hydraulische Leitung mit einem Wegsimulator (WS) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der hydraulischen Leitung ein Umschaltventil (VV) angeordnet ist, das stromlos den Arbeitsraum des
Hilfskolbens (16) mit dem des DK-Kolbens (12a) verbindet.
25. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben
(Schwimmkolben SK) der Kolben-Zylinder-Einheit
parallelliegend zu einem weiteren Kolben der Kolben- Zylinder-Einheit angeordnet ist, wobei insbesondere in einer die Arbeitsräume der Kolben verbindenden
hydraulischen Leitung ein Magnetventil (TV1) angeordnet ist .
26. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben (DK- Kolben) der Kolben-Zylinder-Einheit als Doppelhubkolben ausgebildet ist bzw. genutzt wird, wobei in den zu den Radbremsen führenden Leitungen insbesondere zusätzliche Trennventile (TV2, TV3 ) und in den zum Vorratsbehälter führenden Leitungen Saugventile (S1,S2) angeordnet sind.
27. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pedal bzw. dem Pedalstößel (3) und Spindel (5) oder einem Stößel, insbesondere Kupplungsstößel (4) ein
Leerweg LW) vorgesehen ist und die Spindel (5) mit dem Kolben (10) insbesondere über einen Biegestab (30) bzw. eine Kupplung (9) verbunden ist.
28. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) (13) zumindest eine, insbesondere zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (45, 46) vorgesehen sind, die mit dem Antrieb, insbesondere der Spindel (5)
fest verbunden sind um, beim Rückhub Hydraulikmedium in den bzw. die Bremskreise zu fördern.
29. Verfahren zum Betrieb einer Bremsvorrichtung, wobei diese eine Betätigungseinrichtung aufweist, ferner eine
Verstärkereinrichtung, insbesondere mit einem elektro- hydraulischen Antrieb, eine Kolben-Zylinder-Einrichtung (Hauptzylinder) , um den Bremskreisen hydraulisches
Druckmittel zuzuführen, eine Ventileinrichtung zur
Steuerung bzw. Regelung der Zufuhr des Druckmittels und eine elektronische Steuer-bzw. Regeleinrichtung (ECU), dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer weiteren
Kolben-Zylinder-Einrichtung, insbesondere einem Doppel- Hubkolben (10) und zumindest eines von der Steuer-und Regeleinrichtung (ECU) gesteuerten Ventils (AS) zumindest einem Bremskreis gesteuert zusätzliches
Druckmittelvolumen zugeführt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Druckmittelvolumen in der Rückfallebene, insbesondere bei Ausfall des Wegsimulators, zugeführt wird .
31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30 , dadurch
gekennzeichnet, dass Druckmittelvolumen unter Verwendung eines Drucksignals oder des Motorstromes, des Kolbenhubes und insbesondere der Pedalgeschwindigkeit zugeführt wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass bei kleiner Pedalgeschwindigkeit das zusätzliche
Druckmittelvolumen bei geringem Druck, insbesondere im Bereich von 5 bar und bei großer Pedalgeschwindigkeit bei einem höheren Druck, insbesondere im Bereich von 30 bar, zugeführt wird.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 29 bis
32, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere bei
Systemen mit größerem Leerweg (Bereich ca. größer 3 mm), der durch den Leerweg bedingte Volumenverlust durch
Einspeisen zusätzlichen Druckmittelvolumens teilweise oder ganz ausgeglichen wird.
34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 29 bis
33, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspeisen mittels eines Hilfskolbens in die Kolben-Zylinder-Einrichtung, insbesondere Hilfskolben (10) über eine einem
Wegsimulator (WS) vorgeschaltete Einrichtung,
insbesondere Drossel mit nachgeschaltetem Magnetventil (24) im Rücklauf zu einem Vorratsbehälter (11) erfolgt.
35. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 29 bis
34, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere für eine restreibungsarme Bremse das nach der Bremsung
eingestellte Bremsbelag-Lüftspiel (LS) und das Volumen zum Ausgleich des Lüftspiels beim Bremsen durch Vorfüllen ausgeglichen wird.
36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 29 bis
35, dadurch gekennzeichnet, dass das nach der Bremsung eingestellte Bremsbelag-Lüftspiel (LS) z.B. durch
Unterdrucksteuerung der Bremskolben, adaptiv gestaltet wird, abhängig von der Fahrzeugsituation, insbesondere auch der Rückfallebene (z.B. Ausfall des Elektro- Antriebsmotors des Aktuators.
37. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 29 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass
insbesondere bei einer Bremsvorrichtung mit nur einem Einlass-/Auslassventil pro Bremskreis (Multiplex) mittels der weiteren Kolben-Zylinder-Einrichtung gleichzeitig in einem Bremskreis Druck aufgebaut und in einem anderen Druck abgebaut wird.
38. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 29 bis
37, dadurch gekennzeichnet, dass bei Reduzierung des Pedalhubes ein Druckabbau insbesondere bei großer
Vorfüllung (Bereich ca. größer 10% des Gesamtvolumens) durch Öffnen des Magnetventils (AV) und Volumenabfluss in einen Vorratsbehälter (11) erfolgt.
39. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 29 bis
38, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Antrieb zugeordnete Kupplung zur Kolben-Zylinder Einrichtung, insbesondere Doppelhubkolben (10) einen kleinen
Kupplungsweg (Bereich wenige mm bzw. ca. 5% des Ps) aufweist, wodurch der Stößel bei jeder Bremsung bewegt wird, wodurch ein Klemmen des Kolbens insbesondere durch Messung des Restdruckes im DK-Bremskreis und mittels eines Motorsensors diagnostizierbar ist
40. Bremsvorrichtung mit einer Betätigungseinrichtung, ferner einer Verstärkereinrichtung, insbesondere mit einem elektro-hydraulischen Antrieb, einer Kolben-Zylinder- Einrichtung (Hauptzylinder), um Bremskreisen
hydraulisches Druckmittel zuzuführen, einer
Ventileinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Zufuhr des Druckmittels und einer elektronische Steuer-bzw. Regeleinrichtung (ECU) , insbesondere zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in eine hydraulische Leitung vom Doppel-Hubkolben (10) zu den Druckräumen der Kolben- Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) bzw. den diesen
zugeordneten Bremskreisleitungen ein Magnetventil, insbesondere ein 3 /2-Wege-Ventil (EA) mit einem
nachgeschalteten Rückschlagventil (RV) geschaltet ist. (Fig. 2)
41. Bremsvorrichtung, insbesondere nach Anspruch 40 , dadurch gekennzeichnet, dass anstelle eines Magnetventils (ESV) in der hydr . Leitung vom Hilfskolben (116) zu zur Kolben- Zylinder-Einrichtung, insbesondere Doppelhubkolben und zum Magnetventil (EA) ein Rückschlagventil (RV)
vorgesehen ist, und wobei alternativ eine zusätzliche Steuerung des Rückschlagventil (RV) mittels des Kolbens des Wegsimulators möglich ist, damit bei hohen Drücken im Wegsimulator WS die Verbindung zum Doppelhubkolben gesperrt ist (d.h. der Druck zum Doppelhubkolben begrenzt wird) .
42. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 40 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskolben (119) im Bereich zwischen dem Antrieb und der Kolben- Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) angeordnet und
insbesondere als Ringkolben ausgeführt ist. (Fig. 3)
43. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 40bis 42 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsimulator WS adaptiv ist, insbesondere in seiner Charakteristik zumindest zwei Stufen aufweist.
44. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen modularen Aufbau aufweist, wobei die wesentlichen Komponenten der Vorrichtung in einer (1-Box) oder in zwei Baugruppen (2-Box) zusammengefasst sind.
45. Bremsvorrichtung nach Anspruch 44 , dadurch
gekennzeichnet, dass bei einer 2-Box-Anordnung die
Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) und der
Wegsimulator in einer ersten Baueinheit zusammengefasst sind und der Antrieb (Aktuator) und die Ventile der hydraulischen Regeleinheit (HCU) in einer zweiten
Baueinheit .
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