WO2018019671A1 - Bremssystem und verfahren zum betreiben eines bremssystems - Google Patents

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Stefan Drumm
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B60T8/4072—Systems in which a driver input signal is used as a control signal for the additional fluid circuit which is normally used for braking
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    • B60T2270/82—Brake-by-Wire, EHB

Definitions

  • the invention relates to a brake system for motor vehicles, comprising hydraulically actuated wheel brakes, at least one electrically operable wheel valve per wheel brake for setting wheel-specific brake pressures, an actuatable with a brake pedal actuator, comprising a
  • a master cylinder having at least one pressure chamber into which a master cylinder piston is displaced upon actuation of the brake pedal, a pressure fluid reservoir hydraulically connected to the pressure chamber of the master cylinder in its unactuated state, at least one driver brake request sensor whose signal is a pedal travel, a master cylinder cylinder piston path, a pedal force, a
  • Such brake systems often comprise, in addition to a master cylinder actuatable by the vehicle driver, an electrically (“by-wire”) controllable pressure supply device, by means of which in the "brake-by-wire” mode of operation Pressurization of the wheel brakes takes place.
  • the driver is decoupled from the direct access to the brakes.
  • This function is used in a "brake-by-wire" mode, which activates the driver's braking request and activates a pedal decoupling unit and a simulator
  • the braking request detected with the aid of sensors leads to the determination of a desired braking effect, from which a target braking pressure for the brakes is determined
  • Wheel brakes is then activated by a
  • Pressure supply device which is controlled by a control unit.
  • Decoupling the brake pedal operation from the pressure build-up can be used in such brake systems many functionalities such as ABS, ESC, TCS, hill-start assist, etc. in a technically efficient and for the driver due to the pedal decoupling particularly comfortable way realize.
  • a hydraulic fallback level is usually provided, in which the driver decelerates the vehicle by muscular force when the brake pedal is actuated or decelerates the vehicle. If the "by-wire" mode fails or is disturbed during normal operation
  • the pressure supply device in brake systems described above is also referred to as an actuator or electro-hydraulic actuator.
  • an actuator or electro-hydraulic actuator for example, a
  • Electro-hydraulic actuator formed by an electromechanical linear actuator, which displaces a piston axially in a hydraulic pressure chamber to build up pressure.
  • electromechanical linear actuator is mostly through the
  • a "brake-by-wire" -Bremsstrom for motor vehicles which a brake pedal operable tandem master cylinder whose pressure chambers are connected via an electrically actuated release valve separable with a brake circuit with two wheel brakes, a hydraulically connected to the master cylinder, on and off switchable simulation device, and an electrically controllable pressure supply device, which is formed by a cylinder-piston arrangement with a hydraulic pressure chamber whose piston is displaceable by an electromechanical linear actuator includes, wherein the Druckbe ⁇ provisioning device It can be connected to brake circuit supply lines via two electrically actuated connecting valves.
  • Brake systems usually the pressure supply device via a hydraulic line, in which a check valve is connected, connected to a reservoir.
  • Pressure supply device locks outflow of pressure medium from the pressure supply device to
  • the actuator is dimensioned such that it is sufficiently large
  • Actuator volume provides.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a pressure supply unit suitable both for simulator brake systems and for auxiliary power brake systems. Furthermore, a brake system is to be specified, which can provide braking system pressure without interruption even with controlled braking. Furthermore, a corresponding method for operating a brake system is to be specified, which at the beginning of braking as fast as possible a high volume flow
  • the two electronically controllable actuators are each assigned an ejection hydraulic connection to the respective one
  • a discharge volume flow check valve is connected, which allows a discharge volume flow out of the pressure chamber of the actuator out and a Ansaugvolumenstrom through this
  • Discharge volume flow check valves together to a Pressure supply line are connected.
  • the invention is based on the consideration that a significant disadvantage of known electrohydraulic brake systems with active pressure build-up by an actuator is that a completely continuous pressure delivery can not take place, since the pressure fluid volume in the actuator is exhaustible and must be sucked. During the Nachsaugvorganges the actuator is not available for a pressure build-up. Particularly in the case of long-lasting and intensive control processes in which braking means are wheel-individually drained from the wheel brakes in alternation and rebuilt, temporal
  • Simulator brake systems as well as for power-assisted braking systems provide pulsation-free pressure and volume, with
  • a hydraulic system pressure valve is connected between pressure supply line and a container connection, which is adapted for the purpose of an electronically controlled degradation of the in the
  • Pressure delivery line provided a volume flow from the pressure delivery line to the pressure supplied
  • a pressure sensor for detecting the in the
  • the pressure sensor is preferably configured redundantly.
  • the braking system includes a simulator operating in a normal mode of operation
  • Actuator is operated, further comprising a control unit for processing the detected
  • Pressure delivery line is as described above the System pressure valve used.
  • the brake system can be operated in this way in a brake-by-wire mode. In this case, upon actuation of the brake pedal, the driver's braking request is detected, which is taken into account in the active provision of wheel brake pressure with the aid of the actuators.
  • the brake system is designed as an auxiliary power brake system, wherein the
  • Actuator having a hydraulic drive chamber, and wherein the drive chamber is connected to the pressure supply line, further comprising a control and
  • Control unit which depends on the detected
  • Driver brake request controls the pressure provided as a function of the detected driver's braking request and / or calculated by at least one assistance system setpoint.
  • the actuating unit preferably comprises a
  • Tandem master cylinder with a primary piston which is displaceable in a primary pressure chamber and a secondary piston which is displaceable in a secondary pressure chamber, and wherein the auxiliary brake chamber is arranged on the brake pedal side facing the tandem master cylinder.
  • a normally closed pressure reduction valve For wheel-individual discharge of pressure medium from the respective wheel brake is advantageously provided per wheel brake a normally closed pressure reduction valve.
  • control unit advantageously controls both actuators to operate in the
  • both actuators or at least one of the two actuators have traveled a travel path that is greater than a predetermined Grenzverfahrweg, preferably one of the actuators moves back to pressure fluid volume from the
  • the travel of the actuator here denotes the travel of the respective pressure piston in the pressure chamber.
  • the Whitneyverfahrweg is preferably greater than or equal to half the maximum travel of the respective actuator.
  • the two actuators are preferably of the same design with regard to the dimensioning of the pressure chamber. If special demands are placed on the brake system, the actuators can also be built asymmetrically. An actuator with less
  • Piston cross-sectional area can build up a higher pressure with the same Aktuatorkraft, but such an actuator delivers even at the same speed a lower flow rate.
  • the actuator with the smaller cross-sectional area can take on the task of setting a particularly high pressure.
  • this particularly high pressure is then not available, while this actuator must recharge liquid.
  • Control unit preferably alternately with one of the two
  • Actuators associated with a separate control unit that controls the actuator are associated with Actuators associated with a separate control unit that controls the actuator. In this way, a redundancy is created in an advantageous manner, since in case of failure of the two control and regulating units, the other control unit can still control its associated actuator to actively build pressure. That in this case the
  • Pressure medium supply no longer without interruption, but only intermittent, is advantageous in that the driver is made aware by this uncomfortable behavior of his braking system that there is a fault.
  • each of the two control units is powered by a separate electrical system.
  • Bordnetze can continue the other control and
  • Control unit operated.
  • the abovementioned object is achieved according to the invention in that at the beginning of the pressure build-up both electrohydraulic actuators simultaneously eject volume flows.
  • the stopping process of a piston of one of the two actuators is compensated for the purpose of direction reversal by a matching acceleration process of the piston of the other actuator such that in total sets a predetermined sum-discharge volume flow.
  • volume providing device in particular in
  • Braking request of an assistance system preferably pressure in a drive chamber of the operating unit, whereby the driver is assisted in the actuation of the actuating device and / or actuated due to a driver assistance function of the vehicle or the brake system.
  • a second advantage of the invention is that the proposed actuator combination is not exhaustible, as long as care is taken in their operation that at any time at least one of the actuators is ready to perform a displacement stroke without reversing the direction or vice versa never perform both simultaneously a suction stroke , This ensures the availability of an uninterrupted supply of pressure medium.
  • a third advantage of the invention is that the sum of the two Aktuatorvolumina can be designed significantly lower than the actuator volume in the prior art, because there the volume is dimensioned so that for a standardized ABS braking from a
  • Actuator volume deleted by the invention is Using the same pressure delivery module for both simulator braking systems and power assist braking systems provides economic and production advantages.
  • FIG. 1 an electro-hydraulic brake system with two
  • FIG. FIG. 2 shows an auxiliary brake system with two actuators in a preferred embodiment.
  • FIG. Identical parts are provided in both figures with the same reference numerals.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a brake system or a brake system 2 according to the invention.
  • the brake system 2 is electrohydraulic
  • the brake system 2 comprises one by means of an actuating or. Brake pedal 6 actuated master cylinder 10, one cooperating with the master cylinder 10
  • Simulation device 16 an associated with the master cylinder 10, under atmospheric pressure
  • An unspecified pressure modulation device comprises, for example hydraulically actuated wheel brakes 30, 34, 36, 38 and each operable wheel brake 30, 34, 36, 38 a
  • Differential pressure valves 40, 44, 46, 48 are by means of
  • Brake circuit supply lines 52, 72 are supplied with pressures that are derived in a "brake-by-wire" mode from a system pressure present in a system pressure line 62.
  • the differential pressure valves 40, 44, 46, 48 are each one of the Brake circuit supply lines 52, 72 towards opening
  • Isolating valves 150, 156 with the pressures of pressure chambers 17, 18 of the master cylinder 10 is applied.
  • the output ports of the pressure relief valves 50, 54, 56, 58 are connected via a return line 90 to the pressure medium reservoir 20.
  • the master cylinder 10 has two pistons 100, 106 arranged one behind the other, which delimit the hydraulic pressure chambers 80, 86.
  • the pressure chambers 80, 86 are on the one hand in the piston 100, 106 formed radial bores and
  • a normally open valve 120 is connected to which a check valve 126 is hydraulically connected in parallel, which blocks the flow of brake fluid from the pressure chamber 80 into the pressure medium reservoir 20 and releases in reverse consideration.
  • the pressure chambers 80, 86 take unspecified return springs, which position the pistons 100, 106 in an initial position when the master cylinder 10 is unoperated.
  • a piston rod 130 couples the pivoting movement of the brake pedal 6 due to a pedal operation with the
  • the piston travel sensor is preferred because its electrical connection to the electronics unit is less expensive. Im especially
  • the senor is integrated in the electronics unit.
  • the line sections 70, 76 connected to the pressure chambers 80, 86 are each electrically actuatable,
  • Brake circuit supply lines 52, 72 are shut off.
  • a pressure sensor 160 connected to the line section 76 detects the pressure built up in the pressure chamber 86 by displacing the second piston 106.
  • the simulation device 16 is hydraulically connected to the
  • Main brake cylinder 10 can be coupled and includes, for example, essentially a simulator chamber 166, a
  • the simulator piston 174 is supported by an elastic element 180 (for example a spring) arranged in the simulator spring chamber 170, which is advantageously prestressed.
  • the simulator chamber 166 is by means of an electrically actuated
  • pressure fluid flows from the pressure chamber 80 of the master cylinder 10 in the
  • Simulator chamber 166 A hydraulically antiparallel to the
  • Simulator release valve 182 arranged check valve 188 allows regardless of the switching state of
  • Simulator release valve 182 a largely unhindered Backflow of the pressure medium from the simulator chamber 166 to the pressure chamber 86.
  • Other designs and connections of the simulator chamber 166 largely unhindered Backflow of the pressure medium from the simulator chamber 166 to the pressure chamber 86.
  • Simulation device to the master cylinder 10 are conceivable.
  • the brake system 2 comprises two electrically controllable
  • the actuator 190 includes a
  • Cylinder-piston arrangement with a hydraulic pressure chamber 198, in which a pressure piston 200 is displaceable by a drive 204, the electric motor 208 and a
  • Rotation translation gear 210 includes, which converts a rotation of the motor shaft in a translational movement of the pressure piston 200.
  • the rotation-translation gear 210 is preferably formed as a ball screw (KGT).
  • the actuator 196 is the same as the actuator 190 is formed with a
  • Pressure chamber 220 a displaceable in this pressure piston 226 and a drive 230 with an electric motor 236 and a rotation-translation gear 240.
  • the pressure chamber 198 of the actuator 190 is hydraulically connected via a Nachsaugzutechnisch 250 with a Nachsaug effet 256, which provides a hydraulic connection between the actuator 190 and the pressure medium reservoir 20 produces.
  • Pressure medium reservoir 20 prevents.
  • the pressure chamber 220 of the actuator 196 is hydraulically connected via a Nachsaugzutechnisch 264 with the Nachsaug effet 256, which is a hydraulic
  • Pressure medium reservoir 20 produces.
  • a check valve 268 is connected, which prevents the return flow from the pressure chamber 220 in the direction of the pressure medium reservoir 20.
  • a rotor position sensor is provided in each case.
  • a temperature sensor for detecting the temperature of the motor winding may also be used.
  • the pressure chamber 198 of the actuator 190 is connected via a discharge hydraulic connection 270 with a
  • Ejector hydraulic port 270 is a check valve 276 connected, which allows the flow of pressure fluid from the pressure chamber 198 in the pressure supply line 274 and blocks in the reverse direction.
  • the pressure chamber 220 of the actuator 196 is connected via a discharge hydraulic port 278 with the
  • Pressure delivery line 274 which is a portion of the system pressure line 62 connected.
  • Exhaust hydraulic port 278 is a check valve 268 connected, which is the flow of pressure medium from the pressure chamber 220 in the pressure supply line 274 or
  • System pressure line 62 both actuators 190, 196 are connected in parallel hydraulically.
  • the pressure delivery line 274 and system pressure line 62 acts as volume and
  • the brake system or the brake system 2 has an electronic control and regulation unit 300. To control the
  • the brake system 2 further comprises two normally closed Zuschaltventile 310, 314, through which the pressure supply line 274 or
  • Brake circuit supply lines 52, 72 can be connected. In its non-energized state (shown in the drawing), the sequence valve 310 disconnects the
  • Brake circuit supply line 72 from the system pressure line 62. DruckrStellungstechnisch. Via a preferably normally open system pressure valve can be drained electronically controlled pressure medium from the system pressure line 62 to the container - conveniently via the Nachsaug réelle 256, or alternatively via a separate (not shown) return line to the container 20.
  • a pressure sensor 330 measures in the pressure supply line 274 or System pressure line 62 prevailing pressure or system pressure.
  • the brake system 2 is designed to be able to provide, if necessary, a high volume flow at the beginning of the braking process. It is also designed to provide an uninterruptible flow when needed, in the sense that in the intended operation of the brake system including the operating situation of a long-lasting ABS braking does not come to a depletion of the pressure medium supply.
  • the control unit 300 is configured to respond to a print request due to the
  • Pedal actuation by the driver and / or requirements of a driving safety and / or driver assistance system is provided, at a pressure build-up at the beginning of braking first actuates both actuators 190, 196. That is, the motors 208, 236 are controlled in such a way that both pressure pistons 200, 226 are moved simultaneously into the respective pressure chamber 198, 220. In this case, pressure fluid from the pressure chamber 198 flows through the discharge hydraulic connection 270 in the
  • Pressure supply line 274 or system pressure line 62 In this way, at the beginning of the braking a high
  • Total volume flow can be provided. This makes it possible to overcome the so-called clearance of the wheel brakes in half the time required for it with only a single volume flow.
  • Pressure medium reservoir 20 sucks.
  • the other actuator 190, 196 may hold the pressure or continue to build pressure by continuing to deliver pressure to the system pressure line 62.
  • the volume of the pressure piston 200, 226 is moved forward again, so that it can be further or re-volume delivered to the system pressure line 62 and pressure can be built up.
  • the other pressure piston 200, 226 can now be moved back in a Nachsaugvorgang. In this way, the two actuators 190, 196 used alternately to provide the required pressure medium volume without interruption.
  • Pressure medium volume is exhaustible and therefore no volume during a Nachsaugvorganges and therefore can not build up pressure, the pressure medium volume in the illustrated brake system 2, which uses a divided on the two pressure chambers 198, 220 volume provision, effectively not exhaustible. This is due in particular to the fact that always one of the two actuators 190, 196 a
  • Pressure medium volume flow in the system pressure line 62 can deliver.
  • the actuator pressure generated by the force action of the pistons 200, 226 on the pressure medium enclosed in the respective pressure chamber 198, 220 is fed into the pressure supply line 274 or system pressure line 62 and detected by a pressure sensor 330, which is preferably redundantly configured. With open connection valves 310, 314 and de-energized
  • Brake-by-wire mode is to increase the pressure in the wheel brakes 30, 34, 36, 38 by advancing at least one piston 200, 206 pressure medium in the system pressure line 62 is fed and for a reduction of the pressure by a metered opening of the System pressure valve 320 is discharged from the system pressure line 62 into the container 20.
  • a pressure is built up which is equal to or higher than the maximum of the required four wheel brake pressures and with the aid of the wheel valve pairs 40, 50, 44, 54, 46, 56, 48, 58, the required wheel-specific wheel brake pressures are derived therefrom, whereby excess pressure medium is discharged into the container 20 via the return line 90.
  • Pressure medium flow can be provided by both
  • Actuators 190, 196 together emit volume and secondly, a regular pressure medium volume flow can be provided without interruption, by phasing only one of
  • Actuator 190, 196 is given the opportunity to increase its internal pressure fluid volume by a suction from the container 20 again. The needed reversal of the
  • Movement direction of the actuator piston 200, 206 does not lead to a pulsation of the total volume flow, because it is provided that the stopping operation of a piston 200, 206 for the purpose of reversing direction by a coordinated
  • Brake system has several control and regulation units 300, 342, 344, , _
  • each of the two actuators 190, 196 is assigned a separate ECU or control and regulation unit 342, 344, which controls the respective actuator.
  • the control unit 342 drives the actuator 190 and the control unit 344 controls the actuator 196.
  • the valves are driven by the ECU 300.
  • the communication links have a galvanic isolation, so that the above-mentioned electrical decoupling is ensured.
  • each of the two actuator ECUs 342, 344 is electrically powered by a separate electrical system BN1, BN2 and ECU 300 from both on-board networks.
  • the two vehicle electrical systems care must also be taken for the two vehicle electrical systems that they are galvanically isolated from each other. It must be reliably prevented, for example, that a short circuit in a vehicle electrical system can cause a failure of the other electrical system.
  • this is preferably accomplished by a two-input DC-DC converter connected to the two vehicle electrical systems. As long as one of the on-board electrical systems can supply electrical energy, this DC-DC converter supplies the ECU 300 with electrical energy. In this way, the availability of the functions of the brake system 2 can be further increased.
  • an electrohydraulic brake system the partial function of an electrohydraulic brake system is that an electronic unit or ECU is not ready for operation - whether due to a failure of its electrical power supply or to a diagnosed fault. Therefore, it is proposed here, the two actuators 190, 196 to connect to separate electronic units and supply them from two different electrical vehicle on-board networks. If one ECU or one actuator 190, 196 is not ready for operation, the other one alone continues to work, with the consequence that in a re-suction process
  • Radbremstikmodulator provides is preferably calculated using algorithms that use the driver's braking request and / or braking requirements of assistance systems as input variables.
  • a brake system 2 which is designed as an auxiliary power brake system, in a preferred embodiment in FIG. 2 shown.
  • the brake system 2 is subdivided into a circular brake pressure supply module 4 and a wheel brake pressure preparation module 12.
  • the circular brake pressure supply module 4 comprises a master brake cylinder 10 which can be actuated by means of an actuating or brake pedal 6 and a pressure medium reservoir 20 assigned to the master brake cylinder 10.
  • the Radbremstikkiness module 12 is adapted to set wheel-individual wheel brake pressures for hydraulically actuated wheel brakes 30, 34, 36, 38 and includes each
  • the differential pressure valves 40, 44, 46, 48 are each a to the brake circuit supply lines 52, 72 toward opening
  • Back pressure valves 460, 464 connected to hydraulic lines 70, 76 which are acted upon by the pressures of pressure chambers 80, 86 of the master cylinder 10.
  • Circular brake pressure supply module 4 has two
  • the master cylinder 10 has a hydraulic drive stage which comprises a stepped piston 420 and a hydraulic drive chamber 430 limited by the stepped piston.
  • the stepped piston impresses via a mechanical contact the primary piston 100 its travel relative to the housing of the master cylinder 10.
  • the pressure chambers 80, 86 of the master cylinder 10 take unspecified return springs, which position the pistons 100, 106 at unoperated master cylinder 10 in a starting position.
  • the power transmission element 404 has the
  • the stepped piston 420 directs the pedal force via a mechanical contact with the primary piston or piston 100 on this further.
  • this drive chamber pressure exerts an additional force on the stepped piston 420, so that the mechanical contact of the stepped piston 420 with the primary piston 412 the sum of pedal force and hydraulic drive force acts and in the pressure chambers 80, 86 of the master cylinder 10 of Summation force corresponding pressures are built.
  • the force transmission element 404 may be formed as a force sensor 406.
  • a force sensor is inserted into the piston rod 130 or the
  • Piston rod itself serves as a sensor element by detecting its elastic deformation as a measure of its application of force.
  • the force measured by the force sensor 406 represents the pedal actuation force exerted by the driver on the brake pedal.
  • a displacement sensor 408 can be used, which detects the path of the stepped piston.
  • the travel path of the primary piston 100 or the swivel angle of the brake pedal 6 can be detected.
  • the corresponding signal represents the
  • a boost ECU 436 controls by the
  • Pressure delivery hydraulics so that in the drive chamber 430 connected to the pressure supply line 274 corresponds to an amplification force which is calculated via corresponding algorithms from the signals representing the brake pedal force and the brake pedal travel.
  • the braking system of FIG. 2 comprises a per se known electrohydraulic ESC module comprising a hydraulic unit and an electronics unit.
  • the hydraulic unit includes valves, pumps, low-pressure accumulators and an electric motor for driving the pumps.
  • the electronics unit comprises an electronic signal processing unit and coils for
  • the hydraulic unit has four wheel brake pressure connections, to which the wheel brakes 30, 34, 36, 38 are connected via brake lines and brake hoses.
  • the hydraulic unit has two other pressure ports that over the
  • the braking system of FIG. 2 is dual-circuited, which manifests itself in that there is no hydraulic connection between the two brake circuits 442, 446 in the pressurizable sections of the brake system, the brake circuits 442, the wheel brakes 30, 34 and the brake circuit 446, the wheel brakes 36, 38 are assigned ,
  • the hydraulically actuated wheel brakes 30, 34, 36, 38 depending on a differential pressure valve 40, 44, 46, 48 and a pressure reduction valve 50, 54, 56, 58, the pairs hydraulically interconnected via center ports and the wheel brakes 30, 34, 36, 38 are connected, assigned.
  • the input terminals of the differential pressure valves 40, 44, 46, 48 are supplied by brake circuit supply lines 52, 72 with pressures that are either supplied via hydraulic lines 70, 76 from the master cylinder 10 or via the internal pumps 480, 482 are generated.
  • the output sides of the pumps 480, 482 open via pulsation damping elements 416, 418 in the brake circuit supply lines 52, 72nd Den
  • Differential pressure valves 40, 44, 46, 48 are each a to the brake circuit supply lines 52, 72 toward opening
  • the pump suction sides can be connected to the hydraulic lines 70, 76 via pump supply valves 496, 502.
  • pump suction sides can be connected to the hydraulic lines 70, 76 via pump supply valves 496, 502.
  • Brake booster module can not provide the required circular brake pressures due to the presence of a fault. In this situation, all the wheel brakes 30, 34, 36, 38 can also be acted upon by the same pressures via the pumps of the ESC module. Because the ESC module is therefore only active in exceptional cases, the brake booster module at each
  • Normal braking is for the brake booster module more important than for the ESC module, that it is designed for quiet and comfortable operation. Furthermore, it makes sense to arrange the ESC module spatially and vibrationally separated from the brake booster module. That both modules via only two hydraulic lines 70, 76, connected to each other comes to the contrary.
  • a preferably redundantly configured pressure sensor 490 measures the pressure in one of the hydraulic lines 70, 76, in which, as shown in FIG. 2 illustrated embodiment in the line 76th
  • the braking system of FIG. 2 has a control and regulating unit 520 assigned to the ESC module, which actuates the valves 50, 54, 56, 58, 40, 44, 46, 48 and the pumps 480, 482 as required, in particular during control processes.
  • the the control and regulating unit 520 assigned to the ESC module, which actuates the valves 50, 54, 56, 58, 40, 44, 46, 48 and the pumps 480, 482 as required, in particular during control processes.
  • Brake booster module associated control
  • Control unit 436 controls actuators 190, 196 and system pressure valve 320.
  • the brake system has two control and regulation units 528, 526, wherein the control and regulation unit 528 controls the actuator 190 and the control unit 526 controls the actuator 196. If one of the two control and regulating units 528, 526 fails, the other, still functioning control and regulation unit 528, 526 can control the other actuator 190, 196, so that pressure can still be actively built up.

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Abstract

Bremssystem (2) für Kraftfahrzeuge, umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen (30, 34, 36, 38); eine mit einem Bremspedal (6) betätigbare Betätigungseinrichtung, umfassend einen Hauptbremszylinder (10) mit wenigstens einer Druckkammer (80, 86); einen Druckmittelvorratsbehälter (20); zumindest einen Sensor (140) zur Erfassung eines Fahrerbremswunschs; zwei elektronisch ansteuerbare elektrohydraulische Aktuatoren (190, 196), welche jeweils durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum (198, 220) gebildet sind, wobei eine durch das Verschieben des Druckkolbens (200, 226) bewirkte Verkleinerung des Druckraums (198, 220) einen Ausstoßvolumenstrom und eine durch Verschieben des Druckkolbens (200, 226) bewirkte Vergrößerung des Druckraums (198, 220) einen Ansaugvolumenstrom bewirkt; und den Aktuatoren (190, 196) zugeordnete Rückschlagventile (260, 268), die einen hydraulischen Ansaugvolumenstrom vom Druckmittelvorratsbehälter (20) zum jeweiligen Druckraum (198, 220) zulassen und einen Ausstoßvolumenstrom vom jeweiligen Druckraum (198, 220) zum Druckmittelvorratsbehälter (20) verhindern; wobei den beiden elektronisch ansteuerbaren Aktuatoren (190, 196) jeweils ein Ausstoßhydraulikanschluss (270, 278) zugeordnet ist, an den jeweils ein Ausstoßvolumenstrom-Rückschlagventil (270, 284) angeschlossen ist, das einen Ausstoßvolumenstrom aus dem Druckraum (198, 220) des Aktuators (190, 196) heraus zulässt und einen Ansaugvolumenstrom durch diesen Ausstoß-Hydraulikanschluss (270, 278) verhindert, wobei die den beiden Aktuatoren (198, 220) abgewandten Anschlüsse der Ausstoßvolumenstrom-Rückschlagventile gemeinsam an eine Druckbereitstellungsleitung (274) angeschlossen sind.

Description

BremsSystem und Verfahren zum Betreiben eines BremsSystems
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für Kraftfahrzeuge, umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen, zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, eine mit einem Bremspedal betätigbare Betätigungseinrichtung, umfassend einen
Hauptbremszylinder mit wenigstens einer Druckkammer, in die bei Betätigung des Bremspedals ein Hauptbremszylinderkolben verschoben wird, einen Druckmittelvorratsbehälter, der mit der Druckkammer des Hauptbremszylinders in seinem unbetätigten Zustand hydraulisch verbunden ist, zumindest einen Sensor zur Erfassung eines Fahrerbremswunschs , dessen Signal einen Pedalweg, einen Hauptbremszylinderkolbenweg, eine Pedalkraft, eine
Hauptbremszylinderkolbenkraft oder einen durch die
Hauptbremszylinderkolbenkraft erzeugten Druck repräsentiert, zwei elektronisch ansteuerbare elektrohydraulische Aktuatoren, welche jeweils durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet sind, und deren Druckkolben durch einen elektromechanischen Antrieb verschiebbar ist, wobei eine durch das Verschieben des Druckkolbens bewirkte
Verkleinerung des Druckraums einen Ausstoßvolumenstrom und eine durch Verschieben des Druckkolbens bewirkte Vergrößerung des Druckraums einen Ansaugvolumenstrom bewirkt, den Aktuatoren zugeordnete Rückschlagventilen, die einen hydraulischen
Ansaugvolumenstrom vom Druckmittelvorratsbehälter zum
jeweiligen Druckraum zulassen und einen Ausstoßvolumenstrom vom jeweiligen Druckraum zum Druckmittelvorratsbehälter verhindern, und wenigstens eine Steuer- und Regeleinheit zum Ansteuern der Aktuatoren. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems.
In der Kraftfahrzeugtechnik finden elektrohydraulische
„Brake-by-Wire"-Bremsanlagen eine immer größere Verbreitung. Derartige Bremsanlagen umfassen oftmals neben einem durch den Fahrzeugführer betätigbaren Hauptbremszylinder eine elektrisch („by-Wire") ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, mittels welcher in der Betriebsart „Brake-by-Wire" eine Druckbeaufschlagung der Radbremsen stattfindet.
Bei diesen elektrohydraulischen Bremssystemen, ist der Fahrer von dem direkten Zugriff auf die Bremsen entkoppelbar. Diese Funktion wird in einer Betriebsart „Brake-by-Wire" genutzt. Bei einer Betätigung des Pedals wird der Bremswunsch des Fahrers erfasst und eine Pedalentkopplungseinheit und ein Simulator werden aktiviert. Das vom Fahrer durch seine Pedalbetätigung aus dem Hauptbremszylinder verdrängte Hydraulikvolumen strömt in den Simulator, der dazu dient, dem Fahrer ein möglichst vertrautes und komfortables Bremspedalgefühl zu vermitteln. Der mit Hilfe von Sensoren erfasste Bremswunsch führt zu der Bestimmung einer Sollbremswirkung, woraus dann ein Sollbremsdruck für die Bremsen ermittelt wird. Der entsprechende Ist-Bremsdruck in den
Radbremsen wird dann aktiv von einer
Druckbereitstellungseinrichtung zur Verfügung gestellt.
Das tatsächliche Bremsen erfolgt also durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe einer
Druckbereitstellungseinrichtung, die von einer Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Durch die hydraulische
Entkopplung der Bremspedalbetätigung von dem Druckaufbau lassen sich in derartigen Bremssystemen viele Funktionalitäten wie ABS, ESC, TCS, Hanganfahrhilfe etc . in einer technisch effizienten und für den Fahrer aufgrund der Pedalentkopplung besonders komfortable Weise verwirklichen.
In derartigen Bremssystemen ist gewöhnlich eine hydraulische Rückfallebene vorgesehen, in der der Fahrer durch Muskelkraft bei Betätigung des Bremspedals das Fahrzeug abbremsen bzw . zum Stehen bringen kann, wenn die „by-Wire"-Betriebsart ausfällt oder gestört ist. Während im Normalbetrieb durch eine
Pedalentkopplungseinheit die oben beschriebene hydraulische Entkopplung zwischen Bremspedalbetätigung und Bremsdruckaufbau erfolgt, wird in der Rückfallebene diese Entkopplung aufgehoben, so dass der Fahrer direkt Druckmittel in die Bremskreise verschieben kann. In die Rückfallebene wird geschaltet, wenn mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung kein Druckaufbau mehr möglich ist. Dies ist u.a. dann der Fall, wenn das Rückschlagventil, welches die Druckbereitstellungseinrichtung mit dem Reservoir verbindet, nicht mehr zuverlässig sperrt, so dass ein Druckaufbau nicht mehr zuverlässig möglich ist.
Die Druckbereitstellungseinrichtung in oben beschriebenen Bremssystemen wird auch als Aktuator bzw. elektrohydraulischer Aktuator bezeichnet. Beispielsweise wird ein
elektrohydraulischer Aktuator durch einen elektromechanischen Linearaktuator gebildet, der zum Druckaufbau ein Kolben axial in einen hydraulischen Druckraum verschiebt. Der
elektromechanische Linearaktuator wird meist durch die
Kombination eines Elektromotors mit einem
Rotations-Translationsgetriebe gebildet .
Aus der DE 10 2013 204 778 AI ist eine „Bra- ke-by-Wire"-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen bremspedalbetätigbaren Tandem-Hauptbremszylinder, dessen Druckräume jeweils über ein elektrisch betätigbares Trennventil trennbar mit einem Bremskreis mit zwei Radbremsen verbunden sind, eine mit dem Hauptbremszylinder hydraulisch verbundene, zu- und abschaltbare Simulationseinrichtung, und eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet wird, deren Kolben durch einen elektromechanischen Linearaktuator verschiebbar ist, umfasst, wobei die Druckbe¬ reitstellungseinrichtung über zwei elektrisch betätigbare Zuschaltventile mit Bremskreisversorgungsleitungen verbindbar ist .
Zum Nachladen von Bremsflüssigkeit ist bei bekannten
Bremsanlagen gewöhnlich die Druckbereitstellungseinrichtung über eine hydraulische Leitung, in die ein Rückschlagventil geschaltet ist, mit einem Reservoir verbunden. Das
Rückschlagventil lässt eine Durchströmung vom Reservoir zur
Druckbereitstellungseinrichtung zu und sperrt ein Abströmen von Druckmittel von der Druckbereitstellungseinrichtung zum
Reservoir . Nachteilig bei derartigen Bremsanlagen mit nur einem Aktuator ist, dass dieser erschöpfbar ist, so dass eine
druckmittelverbrauchende Radbremsdruckregelung immer dann unterbrochen werden muss, wenn der Aktuatorkolben sich der vorderen Anschlagsposition nähert, um den Kolben zurückzufahren und neues Druckmittel anzusaugen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass der Aktuator bei einem Systemdruckabbau
hydraulische Energie rekuperieren kann, die dann als
überschüssige elektrische Energie vorhanden ist. Diese
elektrische Energie kann vom Fahrzeugbordnetz nicht aufgenommen werden und muss daher elektrothermisch entsorgt werden. Dies führt zu einer unerwünschten thermischen Belastung der
Bremssystemelektronik. Um wenigstens Normalbremsungen, d. h. Bremsungen ohne Radbremsdruckregelaktivität, ohne ein
Nachsaugen durchführen zu können, wird gewöhnlich der Aktuator derart dimensioniert, dass er ein genügend großes
Aktuatorvolumen bereitstellt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine sowohl für Simulatorbremssysteme als auch für Hilfskraftbremssysteme geeignete Druckbereitstellungseinheit anzugeben. Weiterhin soll ein Bremssystem angegeben werden, welches Bremssystemdruck auch bei geregelten Bremsvorgängen unterbrechungsfrei bereitstellen kann. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems angegeben werden, welches zu Beginn einer Bremsung möglichst schnell einen hohen Volumenstrom
bereitzustellen kann.
In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgaben erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass den beiden elektronisch ansteuerbaren Aktuatoren jeweils ein Ausstoßhydraulikanschluss zugeordnet ist, an den jeweils ein
Ausstoßvolumenstrom-Rückschlagventil angeschlossen ist, das einen Ausstoßvolumenstrom aus dem Druckraum des Aktuators heraus zulässt und einen Ansaugvolumenstrom durch diesen
Ausstoß-Hydraulikanschluss verhindert, wobei die den beiden Aktuatoren abgewandten Anschlüsse der
Ausstoßvolumenstrom-Rückschlagventile gemeinsam an eine Druckbereitstellungsleitung angeschlossen sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein wesentlicher Nachteil bekannter elektrohydraulischer Bremssysteme mit aktivem Druckaufbau durch einen Aktuator ist, dass eine vollkommen kontinuierliche Druckbereitstellung nicht erfolgen kann, da das Druckmittelvolumen im Aktuator erschöpfbar ist und nachgesaugt werden muss. Während des Nachsaugvorganges steht der Aktuator nicht für einen Druckaufbau zur Verfügung. Insbesondere bei lang andauernden und intensiven Regelvorgängen, bei denen Bremsmittel radindividuell aus den Radbremsen im Wechsel abgelassen und wieder aufgebaut wird, können zeitliche
Intervalle entstehen, in denen ein Nachsaugen erforderlich wird und kurzzeitig kein Bremsdruck aufgebaut werden kann.
Wie nunmehr erkannt wurde, können diese Nachteile behoben werden durch zwei hydraulisch parallel geschaltete Aktuatoren in
Verbindung mit einer geeigneten Rückschlagventilkonfiguration. Durch diese kann somit nicht nur wie im Stand der Technik eine Redundanz erreicht werden, sondern es wird sowohl für
Simulatorbremssysteme als auch für Hilfskraftbremssysteme pulsationsfrei Druck- und Volumen bereitgestellt, wobei zu
Beginn einer Bremsung temporär ein besonders hoher Volumenstrom darstellbar ist um das in dieser Phase benötigte große
Druckmittelvolumen zum Überwinden des Bremsenlüftspiels bereitzustellen.
Dadurch wird das bekannte Problem einer Erschöpfbarkeit der Druck- und Volumenbereitstellung mittels eines
elektrohydraulischen Kolbenaktuators gelöst. Diese
Erschöpfbarkeit wurde bisher in Kauf genommen, weil die alternative Druckbereitstellung mittels einer von einem einzigen elektrischen Antrieb angetriebenen Kolbenpumpe lediglich eine pulsationsbehaftete Druck- und Volumenbereitstellung erlaubt. Die Erfindung kann daher auch unter dem Aspekt betrachtet werden, dass die Druck- und Volumenbereitstellung mittels einer an sich bekannten Pumpe erfolgt, wobei diese Pumpe zwei Kolben aufweist, die im Gegensatz zu den bekannten Pumpen jedoch separat angetrieben sind. Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum aufeinander abgestimmten Antrieb der beiden Kolben wird die angestrebte Pulsationsfreiheit erreicht.
Vorteilhafterweise ist zwischen Druckbereitstellungsleitung und einem Behälteranschluss ein hydraulisches Systemdruckventil geschaltet, das dazu eingerichtet ist, zum Zwecke eines elektronisch kontrollierten Abbaus des in der
Druckbereitstellungsleitung bereitgestellten Drucks einen Volumenstrom von der Druckbereitstellungsleitung zum
Behälteranschluss analog zu steuern.
Bevorzugt ist ein Drucksensor zur Erfassung des in der
Druckbereitstellungsleitung herrschenden Drucks vorgesehen. Der Drucksensor ist bevorzugt redundant ausgelegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bremssystem einen Simulator, der in einer Normalbetriebsart von der
Betätigungseinheit betätigt wird, weiterhin umfasst es eine Steuer- und Regeleinheit zur Verarbeitung des erfassten
Fahrerbremswunsches, weiterhin umfasst es eine Anordnung aus vier elektrisch angesteuerten Schaltventilen, die unbestromt die Kammern des Hauptbremszylinders mit den Radbremsen verbinden und bestromt den Hauptbremszylinder von ihnen hydraulisch abtrennen sowie die Druckbereitstellungsleitung mit den Radbremsen verbinden, wobei die Steuer-und Regeleinheit den
bereitgestellten Druck in Abhängigkeit des erfassten
Fahrerbremswunsches und/oder eines von wenigstens einem
Assistenzsystem berechneten Sollwertes regelt. Zur
Druckerhöhung wird bevorzugt mit Hilfe der Aktuatoren
Druckmittel in die Druckbereitstellungsleitung eingespeist. Ein höherer Einspeisevolumenstrom bewirkt dabei eine schnellere Druckerhöhung. Zur Absenkung des Drucks in der
Druckbereitstellungsleitung wird wie oben beschrieben das Systemdruckventil verwendet. Das Bremssystem kann auf diese Weise in einer Brake-by-Wire-Betriebsart betrieben werden. Dabei wird bei einer Betätigung des Bremspedals der Fahrerbremswunsch erfasst, der bei der aktiven Bereitstellung von Radbremsdruck mit Hilfe der Aktuatoren berücksichtigt wird.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist das Bremssystem als Hilfskraftbremssystem ausgebildet, wobei die
Betätigungseinheit eine hydraulische Antriebskammer aufweist, und wobei die Antriebskammer mit der Druckbereitstellungsleitung verbunden ist, weiterhin umfasst es eine Steuer- und
Regeleinheit, die in Abhängigkeit von dem erfassten
Fahrerbremswunsch den bereitgestellten Druck in Abhängigkeit des erfassten Fahrerbremswunsches und/oder eines von wenigstens einem Assistenzsystem berechneten Sollwert regelt. Zur
Druckerhöhung wird bevorzugt mit Hilfe der Aktuatoren
Druckmittel in die Druckbereitstellungsleitung eingespeist. Ein höherer Einspeisevolumenstrom bewirkt dabei eine schnellere Druckerhöhung. Zur Absenkung des Drucks in der
Druckbereitstellungsleitung wird wie oben beschrieben das Systemdruckventil verwendet.
Die Betätigungseinheit umfasst bevorzugt einen
Tandemhauptbremszylinder mit einem Primärkolben, der in eine Primärdruckkammer verschiebbar ist und einen Sekundärkolben, der in eine Sekundärdruckkammer verschiebbar ist, und wobei die Hilfsbremskammer an der der dem Bremspedal zugewandten Seite des Tandemhauptbremszylinders angeordnet ist. Zur radindividuellen Abführung von Druckmittel aus der jeweiligen Radbremse ist vorteilhafterweise je Radbremse ein stromlos geschlossenes Druckabbauventil vorgesehen.
Zu Beginn einer Bremsung steuert die Steuer- und Regeleinheit vorteilhafterweise beide Aktuatoren an, um in der
Breitstellungsleitung die Summe beider Abgabevolumenströme zur Verfügung zu stellen. Wenn beide Aktuatoren oder zumindest einer der beiden Aktuatoren einen Verfahrweg zurückgelegt haben, der größer als ein vorgegebener Grenzverfahrweg ist, fährt bevorzugt einer der Aktuatoren zurück, um Druckmittelvolumen aus dem
Druckmittelvorratsbehälter anzusaugen, während der andere
Aktuator mit der Druckbereitstellung fortfährt. Der Verfahrweg des Aktuators bezeichnet hierbei den Verfahrweg des jeweiligen Druckkolbens im Druckraum. Der Grenzverfahrweg ist bevorzugt größer oder gleich dem halben maximalen Verfahrweg des jeweiligen Aktuators.
Die beiden Aktuatoren sind bevorzugt gleich ausgebildet hinsichtlich der Dimensionierung der Druckkammer. Bei speziellen Anforderungen an das Bremssystem können die Aktuatoren auch asymmetrisch gebaut sein. Ein Aktuator mit geringerer
Kolbenquerschnittsfläche kann bei gleicher Aktuatorkraft einen höheren Druck aufbauen, allerdings liefert ein solcher Aktuator aber auch bei gleicher Verfahrgeschwindigkeit einen geringeren Volumenstrom. Mit unterschiedlichen Aktuatoren kann daher der Aktuator mit der kleineren Querschnittsfläche die Aufgabe übernehmen, einen besonders hohen Druck zu stellen. Dieser besonders hohe Druck steht dann allerdings nicht zur Verfügung, während dieser Aktuator Flüssigkeit nachladen muss. Nach dem anfänglichen Druckaufbau führt die Steuer- und
Regeleinheit bevorzugt abwechselnd mit einem der beiden
Aktuatoren die Druckbereitstellung durch, während der jeweils andere Aktuator Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter ansaugt. Das bedeutet, dass immer ein Aktuator zur
Druckbereitstellung zur Verfügung steht, während der andere nachsaugt und danach wieder die Druckbereitstellung übernehmen kann. Auf diese Weise wird das System nicht erschöpft, und ein unterbrechungsfreier Druckaufbau ist möglich. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedem der beiden
Aktuatoren eine separate Steuer- und Regeleinheit zugeordnet, die den Aktuator ansteuert. Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise eine Redundanz geschaffen, da bei dem Ausfall einer der beiden Steuer- und Regeleinheiten die andere Steuer- und Regeleinheit noch den ihr zugeordneten Aktuator ansteuern kann, um aktiv Druck aufzubauen. Dass in diesem Fall die
Druckmittelversorgung nicht länger unterbrechungsfrei, sondern nur noch stoßweise erfolgt, ist insofern vorteilhaft, dass der Fahrer durch dieses unkomfortable Verhalten seines Bremssystems darauf aufmerksam gemacht wird, dass eine Störung vorliegt.
Bevorzugt wird jede der beiden Steuer- und Regeleinheiten von einem separaten Bordnetz gespeist. Bei einem Ausfall eines der beiden Bordnetze kann weiterhin die andere Steuer- und
Regeleinheit betrieben werden.
In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zu Beginn des Druckaufbaus beide elektrohydraulische Aktuatoren gleichzeitig Volumenströme ausstoßen .
Bevorzugt wird nach einem anfänglichen Druckaufbau durch beide Aktuatoren weiter Druck von einem der beiden Aktuatoren aufgebaut, indem dieser Druckmittel ausstößt, während der andere Aktuator Druckmittel ansaugt und keinen Druck aufbaut.
Nach einem anfänglichen Druckaufbau durch beide Aktuatoren bauen vorteilhafterweise die beiden Aktuatoren abwechselnd Druck auf.
Bevorzugt wird der Anhaltevorgang eines Kolbens eines der beiden Aktuatoren zum Zweck der Richtungsumkehr durch einen darauf abgestimmten Beschleunigungsvorgang des Kolbens des anderen Aktuators derart kompensiert, dass sich in Summe ein vorgegebener Summen-Ausstoßvolumenstrom einstellt .
Die aus den beiden elektrohydraulischen Aktuatoren, den ihnen zugeordneten vier Rückschlagventilen und dem Systemdruckventil gebildete Druck- und Volumenbereitstellungseinrichtung, insbesondere in Abhängigkeit von einem Fahrerbremswunsch und/oder einer Bremsanforderung eines Assistenzsystems, baut bei einem Brake-by-Wire-Bremssystem vorzugsweise Druck in wenigstens einer Radbremse auf, indem sie ein entsprechendes Druckmittelvolumen abgibt.
Bei einem Hilfskraftbremssystem baut die Druck- und
Volumenbereitstellungseinrichtung, insbesondere in
Abhängigkeit von einem Fahrerbremswunsch und/oder einer
Bremsanforderung eines Assistenzsystems, bevorzugt Druck in einer Antriebskammer der Betätigungseinheit auf, wodurch der Fahrer bei der Betätigung der Betätigungseinrichtung unterstützt und/oder aufgrund einer Fahrerassistenzfunktion des Fahrzeugs oder des Bremssystems betätigt wird.
Ein erster Vorteil der Erfindung ist, dass durch die
gleichzeitige Bremsmittelabgabe durch beide Aktuatoren ein besonders hoher Volumenstrom bereitgestellt wird, was in vorteilhafter Weise der Überwindung der Lüftspiele der
Radbremsen zugutekommt. Ein zweiter Vorteil der Erfindung ist, dass die vorgeschlagene Aktuatorkombination nicht erschöpfbar ist, solange bei ihrem Betrieb darauf geachtet wird, dass jederzeit wenigstens einer der Aktuatoren dazu bereit ist, ohne eine Richtungsumkehr einen Verdrängungshub durchzuführen bzw. im Umkehrschluss niemals beide Aktuatoren gleichzeitig einen Saughub durchführen. Dies gewährleistet die Verfügbarkeit einer unterbrechungsfreien Druckmittelversorgung. Ein dritter Vorteil der Erfindung ist, dass die die Summe der beiden Aktuatorvolumina deutlich geringer ausgelegt werden kann als das Aktuatorvolumen im Stand der Technik, weil dort das Volumen so dimensioniert wird, dass für eine standardisierte ABS-Bremsung aus einer
Geschwindigkeit von 100 km/h in den Stillstand kein Nachsaugen von Druckmittel mit der damit verbundenen Unterbrechung der
Druckmittelversorgung notwendig ist. Der daraus resultierende Zwang zur Wahl eines ausreichend groß bemessenen
Aktuatorvolumens entfällt durch die Erfindung. Eine Verwendung des gleichen Druckbereitstellungsmoduls für sowohl Simulatorbremssysteme als auch Hilfskraftbremssysteme bietet ökonomische und produktionstechnische Vorteile.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung :
FIG. 1 ein elektrohydraulisches Bremssystem mit zwei
Aktuatoren in einer bevorzugten Ausführungsform; und
FIG. 2 ein Hilfsbremssystem mit zwei Aktuatoren in einer bevorzugten Ausführungsform. Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen .
In FIG. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage bzw. eines erfindungsgemäßen Bremssystems 2 dargestellt. Das Bremssystem 2 ist elektrohydraulisch
ausgebildet im Sinne einer in einer bevorzugten Betriebsart vorgesehenen ausschließlichen Verwendung elektrischer Energie zur Erzeugung der in den Radbremsen benötigten hydraulischen Stellenergie. Das Bremssystem 2 umfasst einen mittels eines Betätigungs- bzw . Bremspedals 6 betätigbaren Hauptbremszylinder 10, eine mit dem Hauptbremszylinder 10 zusammenwirkende
Simulationseinrichtung 16, einen dem Hauptbremszylinder 10 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden
Druckmittelvorratsbehälter 20.
Eine nicht näher bezeichnete Druckmodulationseinrichtung umfasst beispielsgemäß hydraulisch betätigbare Radbremsen 30, 34, 36, 38 und je betätigbarer Radbremse 30, 34, 36, 38 ein
Differenzdruckventil 40, 44, 46, 48 und ein Druckabbauventil 50, 54, 56, 58, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremsen 30, 34, 36, 38 angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der
Differenzdruckventile 40, 44, 46, 48 werden mittels
Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 mit Drücken versorgt, die in einer „Brake-by-Wire"-Betriebsart aus einem Systemdruck abgeleitet werden, der in einer Systemdruckleitung 62 vorliegt.
Den Differenzdruckventilen 40, 44, 46, 48 ist jeweils ein zu den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 hin öffnendes
Rückschlagventil 60, 64, 66, 68 parallel geschaltet. In einer Rückfallbetriebsart werden die Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 über hydraulische Leitungen 70, 76 und die in der Rückfallbetriebsart nicht aktivierten (nicht bestromten)
Trennventile 150, 156 mit den Drücken von Druckräumen 17, 18 des Hauptbremszylinders 10 beaufschlagt. Die Ausgangsanschlüsse der Druckabbauventile 50, 54, 56, 58 sind über eine Rücklaufleitung 90 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 20 verbunden.
Der Hauptbremszylinder 10 weist zwei hintereinander angeordnete Kolben 100, 106 auf, die die hydraulischen Druckräume 80, 86 begrenzen. Die Druckräume 80, 86 stehen einerseits über in den Kolben 100, 106 ausgebildete radiale Bohrungen sowie
entsprechende Druckausgleichsleitungen 110, 116 mit dem
Druckmittelvorratsbehälter 20 in Verbindung, wobei die
Verbindungen durch eine Bewegung der Kolben 100, 106 absperrbar sind. Diese Bewegung ist insbesondere eine Bewegung des Kolbens relativ zum Gehäuse des Hauptbremszylinders 10. Die Druckräume 80, 86 stehen bei Vorliegen der dargestellten Ventilstellungen andererseits mittels der hydraulischen Leitungen 70, 76 mit den bereits genannten Bremskreisversorgungsleitungen 50, 56 in Verbindung. Diese hydraulischen Verbindungen können in der bevorzugten Betriebsart unterbrochen werden.
In die Druckausgleichsleitung 110 ist ein stromlos offenes Ventil 120 geschaltet, zu dem ein Rückschlagventil 126 hydraulisch parallel geschaltet ist, welches den Fluss von Bremsflüssigkeit vom Druckraum 80 in den Druckmittelvorratsbehälter 20 sperrt und in umgekehrter Rücksicht freigibt. Die Druckräume 80, 86 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 100, 106 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 10 in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange 130 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 6 infolge einer Pedalbetätigung mit der
Translationsbewegung des ersten Hauptbremszylinderkolbens 100, dessen Betätigungsweg von einem, vorzugsweise redundant ausgeführten, Wegsensor 140 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch des Fahrzeugführers. Anstelle des Kolbenwegs können auch andere äquivalente Größen, wie beispielsweise der
Bremspedalschwenkwinkel, erfasst werden. Der Kolbenwegsensor wird bevorzugt, weil seine elektrische Verbindung mit der Elektronikeinheit weniger aufwändig ist. Im besonders
bevorzugten Fall ist der Sensor in die Elektronikeinheit integriert . Die an die Druckräume 80, 86 angeschlossenen Leitungsabschnitte 70, 76 sind über jeweils ein elektrisch betätigbares,
vorzugsweise als stromlos offenes, 2/2-Wegeventil ausgebildetes Trennventil 150, 156 mit den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 verbunden. Durch ein Bestromen (Aktivieren) der Trennventile 150, 156 kann die hydraulische Verbindung zwischen den
Druckräumen 80, 86 des Hauptbremszylinders 10 und den
Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt 76 angeschlossener Drucksensor 160 erfasst den im Druckraum 86 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 106 aufgebauten Druck.
Die Simulationseinrichtung 16 ist hydraulisch an den
Hauptbremszylinder 10 ankoppelbar und umfasst beispielsgemäß im Wesentlichen eine Simulatorkammer 166, eine
Simulatorfederkammer 170 sowie einen die beiden Kammern 166, 170 voneinander trennenden Simulatorkolben 174. Der Simulatorkolben 174 stützt sich durch ein in der Simulatorfederkammer 170 angeordnetes elastisches Element 180 (z. B. eine Feder) , welches vorteilhafterweise vorgespannt ist, ab. Die Simulatorkammer 166 ist mittels eines elektrisch betätigbaren
Simulatorfreigabeventils 182 mit dem ersten Druckraum 86 des Hauptbremszylinders 10 verbindbar. Bei Vorgabe eines Pedalhubs und geöffnetem Simulatorfreigabeventil 182 strömt Druckmittel vom Druckraum 80 des Hauptbremszylinders 10 in die
Simulatorkammer 166. Ein hydraulisch antiparallel zum
Simulatorfreigabeventil 182 angeordnetes Rückschlagventil 188 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des
Simulatorfreigabeventils 182 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 166 zum Druckraum 86. Andere Ausführungen und Anbindungen der
Simulationseinrichtung an den Hauptbremszylinder 10 sind denkbar .
Die Bremsanlage 2 umfasst zwei elektrisch ansteuerbare
Aktuatoren 190, 196. Der Aktuator 190 umfasst eine
Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum 198, in den ein Druckkolben 200 durch einen Antrieb 204 verschiebbar ist, der einen elektrischen Motor 208 und ein
Rotations-Translationsgetriebe 210 umfasst, das eine Rotation der Motorwelle in eine Translationsbewegung des Druckkolbens 200 umwandelt. Das Rotations-Translationsgetriebe 210 ist bevorzugt als Kugelgewindetrieb (KGT) ausgebildet. Der Aktuator 196 ist gleichermaßen wie der Aktuator 190 ausgebildet mit einem
Druckraum 220, einem in diesen verschiebbaren Druckkolben 226 und einem Antrieb 230 mit einem elektrischen Motor 236 und einem Rotations-Translationsgetriebe 240. Der Druckraum 198 des Aktuators 190 ist hydraulisch über eine Nachsaugzuleitung 250 mit einer Nachsaugleitung 256 verbunden, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Aktuator 190 und dem Druckmittelvorratsbehälter 20 herstellt. In die
Nachsaugzuleitung 250 ist ein Rückschlagventil 260 geschaltet, welches den Rückfluss aus dem Druckraum 198 in Richtung des
Druckmittelvorratsbehälters 20 verhindert. Der Druckraum 220 des Aktuators 196 ist hydraulisch über eine Nachsaugzuleitung 264 mit der Nachsaugleitung 256 verbunden, die eine hydraulische
Verbindung zwischen dem Aktuator 196 und dem
Druckmittelvorratsbehälter 20 herstellt. In die
Nachsaugzuleitung 264 ist ein Rückschlagventil 268 geschaltet, welches den Rückfluss aus dem Druckraum 220 in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters 20 verhindert. Zur Erfassung der Rotorlage des j eweiligen Elektromotors 208 , 236 ist jeweils ein Rotorlagensensor vorgesehen. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden. Der Druckraum 198 des Aktuators 190 ist über einen Ausstoßhydraulikanschluss 270 mit einer
Druckbereitstellungsleitung 274 verbunden. In den
Ausstoßhydraulikanschluss 270 ist ein Rückschlagventil 276 geschaltet, welches den Fluss von Druckmittel aus dem Druckraum 198 in die Druckbereitstellungsleitung 274 erlaubt und in umgekehrter Richtung sperrt. Der Druckraum 220 des Aktuators 196 ist über einen Ausstoßhydraulikanschluss 278 mit der
Druckbereitstellungsleitung 274, welche ein Abschnitt der Systemdruckleitung 62 ist, verbunden. In den
Ausstoßhydraulikanschluss 278 ist ein Rückschlagventil 268 geschaltet, welches den Fluss von Druckmittel aus dem Druckraum 220 in die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw.
Systemdruckleitung 62 erlaubt und in umgekehrter Richtung sperrt. In Bezug auf die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw.
Systemdruckleitung 62 sind beide Aktuatoren 190, 196 hydraulisch parallel geschaltet. Die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62 fungiert als Volumen- und
Druckbereitstellungsleitung.
Die Bremsanlage bzw. das Bremssystem 2 weist eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 300 auf. Zur Steuerung der
elektronischen Komponenten, die ihrerseits die
elektromechanischen Aktuatoren in Form der Elektromotoren und Ventile steuern, werden bevorzugt Mikroprozessoren (und/oder FPGAs und/oder ASICs) eingesetzt. Das Bremssystem 2 weist weiterhin zwei stromlos geschlossene Zuschaltventile 310, 314 auf, durch die die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw.
Systemdruckleitung 62 hydraulisch mit den
Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 verbunden werden kann. In seinem (in der Zeichnung dargestellten) nicht aktivierten (unbestromten) Zustand trennt das Zuschaltventil 310 die
Bremskreisversorgungsleitung 52 von der Systemdruckleitung 62. In seinem (in der Zeichnung dargestellten) nicht aktivierten (unbestromten) Zustand trennt das Zuschaltventil 314 die
Bremskreisversorgungsleitung 72 von der Systemdruckleitung 62. DruckbereitStellungsleitung . Über ein bevorzugt stromlos offenes Systemdruckventil kann elektronisch gesteuert Druckmittel von der Systemdruckleitung 62 zum Behälter abgelassen werden - zweckmäßigerweise über die Nachsaugleitung 256, oder alternativ über eine separate (nicht dargestellte) Rücklaufleitung zum Behälter 20. Ein Drucksensor 330 misst den in der Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62 vorherrschenden Druck bzw. Systemdruck.
Das Bremssystem 2 ist dazu ausgebildet, bedarfsweise einen zu Beginn des Bremsvorganges hohen Volumenstrom bereitstellen zu können. Es ist weiterhin dazu ausgebildet, bei Bedarf einen unterbrechungsfreien Volumenstrom bereitzustellen, im Sinne dass es im vorgesehenen Betrieb des Bremssystems inklusive der Betriebssituation einer lang anhaltenden ABS-Bremsung nicht zu einer Erschöpfung der Druckmittelversorgung kommt.
Die Steuer- und Regeleinheit 300 ist dazu derart konfiguriert, dass sie bei einer Druckanforderung, die aufgrund der
Pedalbetätigung durch den Fahrer und/oder Anforderungen von einem Fahrsicherheits- und/oder Fahrassistenzsystem gestellt wird, bei einem Druckaufbau zu Beginn einer Bremsung zunächst beide Aktuatoren 190, 196 ansteuert. Das heißt, die Motoren 208, 236 werden derart angesteuert, dass beiden Druckkolben 200, 226 gleichzeitig in den jeweiligen Druckraum 198, 220 verfahren werden. Dabei strömt Druckmittel aus dem Druckraum 198 durch den Ausstoßhydraulikanschluss 270 in die
Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62 und Druckmittel aus dem Druckraum 220 durch den
Ausstoßhydraulikanschluss 278 in die
Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62. Auf diese Weise kann zu Beginn der Bremsung ein hoher
Summen-Volumenstrom bereitgestellt werden. Dies ermöglicht es, das sogenannte Lüftspiel der Radbremsen in der Hälfte der Zeit zu überwinden, die dafür mit nur einem einzelnen Volumenstrom benötigt wird.
Wenn dabei der Verfahrweg wenigstens eines Aktuators 190, 196 größer wird als ein vorgegebener Grenzverfahrweg - zum Beispiel die Hälfte des möglichen Verfahrwegs, steuert die Steuer- und Regeleinheit 300 einen der beiden Aktuatoren 190, 196 derart an, dass dieser den Druckkolben 200, 226 zurückfährt und dabei über die Nachsaugleitung 256 Druckmittel aus dem
Druckmittelvorratsbehälter 20 nachsaugt.
Währenddessen kann der andere Aktuator 190, 196 den Druck halten oder noch weiter Druck aufbauen indem er weiter Druckmittel in die Systemdruckleitung 62 abgibt. Wenn der Nachsaugvorgang abgeschlossen ist, wird bei Volumenbedarf der Druckkolben 200, 226 wieder vorgefahren, so dass durch ihn weiter oder erneut Volumen in die Systemdruckleitung 62 abgegeben und Druck aufgebaut werden kann. Der andere Druckkolben 200, 226 kann nun in einem Nachsaugvorgang zurückgefahren werden. Auf diese Weise werden die beiden Aktuatoren 190, 196 alternierend dazu eingesetzt, das benötigte Druckmittelvolumen unterbrechungsfrei zur Verfügung zu stellen.
Im Gegensatz zu Systemen mit nur einem Aktuator, dessen
Druckmittelvolumen erschöpfbar ist und der deshalb während eines Nachsaugvorganges kein Volumen abgeben und daher auch keinen Druck aufbauen kann, ist das Druckmittelvolumen bei dem dargestellten Bremssystem 2, welches eine auf die zwei Druckräume 198, 220 aufgeteilte Volumenbereitstellung verwendet, effektiv nicht erschöpfbar. Dies liegt insbesondere daran, dass immer einer der beiden Aktuatoren 190, 196 einen
Druckmittelvolumenstrom in die Systemdruckleitung 62 abgeben kann . Der durch die Kraftwirkung der Kolbens 200, 226 auf das in dem jeweiligen Druckraum 198, 220 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die Druckbereitstellungsleitung 274 bzw. Systemdruckleitung 62 eingespeist und mit einem vorzugsweise redundant ausgeführten Drucksensor 330 erfasst. Bei geöffneten Zuschaltventilen 310, 314 und unbestromten
Radventilen 40, 44, 46, 48, 50, 54, 56, 58 gelangt der Druck (Systemdruck) in die Radbremsen 30, 34, 36, 38. Während einer „Normalbremsung" in der
„Brake-by-Wire"-Betriebsart wird zur Erhöhung des Drucks in den Radbremsen 30, 34, 36, 38 durch ein Vorschieben wenigstens eines Kolbens 200, 206 Druckmittel in die Systemdruckleitung 62 eingespeist und für eine Absenkung des Drucks durch ein dosiertes Öffnen des Systemdruckventils 320 aus der Systemdruckleitung 62 in den Behälter 20 abgelassen. Während einer ABS- oder ESC- Bremsung mit dem Bedarf radindividuell unterschiedlicher Drücke wird in der Systemdruckleitung 62 durch ein Vorschieben wenigstens eines Kolbens 200, 206 ein Druck aufgebaut, der gleich oder höher ist als das Maximum der benötigten vier Radbremsdrücke und mit Hilfe der Radventilpaare 40, 50; 44, 54; 46, 56; 48, 58; werden daraus die benötigten radindividuellen Radbremsdrücke abgeleitet. Dabei wird überschüssiges Druckmittel über die Rücklaufleitung 90 in den Behälter 20 abgelassen.
Weil erfindungsgemäß das Einspeisen von Druckmittel in die Systemdruckleitung 62 von zwei Aktuatoren 190, 196
bewerkstelligt wird kann erstens temporär ein erhöhter
Druckmittelvolumenstrom bereitgestellt werden, indem beide
Aktuatoren 190, 196 gemeinsam Volumen ausstoßen und zweitens kann ein regulärer Druckmittelvolumenstrom unterbrechungsfrei bereitgestellt werden, indem phasenweise nur einer der
Aktuatoren 190, 196 den gerade benötigten
Druckmittelvolumenstrom bereitstellt, wodurch dem anderen
Aktuator 190, 196 die Gelegenheit gegeben ist, sein internes Druckmittelvolumen durch ein Nachsaugen aus dem Behälter 20 wieder zu erhöhen. Die dafür benötigte Umkehr der
Bewegungsrichtung der Aktuator-Kolben 200, 206 führt dabei nicht zu einer Pulsation des Gesamtvolumenstroms, weil es vorgesehen ist, dass der Anhaltevorgang eines Kolbens 200, 206 zum Zweck der Richtungsumkehr durch einen darauf abgestimmten
Beschleunigungsvorgang des anderen Kolbens 200, 206 derart kompensiert wird, dass sich in Summe der benötigte
Summen-Ausstoßvolumenstrom einstellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das
Bremssystem mehrere Steuer- und Regeleinheiten 300, 342, 344 auf , , _
die elektrisch voneinander entkoppelt sind, in dem Sinne, dass eine elektrische Störung in einer der Elektronikeinheiten, wie beispielsweise ein Kurzschluss oder eine Leitungsunterbrechung die Funktion der anderen Elektronikeinheiten nicht beeinflusst. Dabei ist jedem der beiden Aktuatoren 190, 196 eine separate ECU bzw. Steuer- und Regeleinheit 342, 344 zugeordnet, die den jeweiligen Aktuator ansteuert. Beispielsgemäß steuert die Steuer- und Regeleinheit 342 den Aktuator 190 an und die Steuer- und Regeleinheit 344 steuert den Aktuator 196 an. Die Ventile werden von der ECU 300 angesteuert. Dabei sind
Kommunikationsverbindungen 322 zwischen den ECUs vorgesehen, über die die Steuerungs-Aktionen der ECUs miteinander
koordiniert werden, wobei die Kommunikationsverbindungen eine galvanische Trennung aufweisen, so dass die oben erwähnte elektrische Entkopplung gewährleistet ist.
Besonders bevorzugt ist dabei, dass jede der beiden Aktuator-ECUs 342, 344 von einem separaten Bordnetz BN1, BN2 elektrisch gespeist wird und ECU 300 aus beiden Bordnetzen.
Selbstverständlich muss auch für die beiden Bordnetze darauf geachtet werden, dass diese voneinander galvanisch getrennt sind. Es muss beispielsweise zuverlässig verhindert werden, dass ein Kurzschluss in einem Bordnetz auf einem elektrischen Wege ein Versagen des anderen Bordnetzes bewirken kann. In Bezug auf die elektrische Energieversorgung der ECU 300 wird dies bevorzugt durch einen DC-DC-Wandler mit zwei Eingängen erreicht, die an die beiden Bordnetze angeschlossen sind. So lange eines der Bordnetze elektrische Energie liefern kann versorgt dieser DC-DC-Wandler die ECU 300 mit elektrischer Energie. Auf diese Weise kann die Verfügbarkeit der Funktionen des Bremssystems 2 noch weiter gesteigert werden.
Die häufigste Ursache für eine Nicht-Verfügbarkeit einer
Teilfunktion eines elektrohydraulischen Bremssystems ist nämlich erfahrungsgemäß, dass eine Elektronikeinheit bzw. ECU nicht betriebsbereit ist - sei es durch einen Ausfall ihrer elektrischen Energieversorgung oder eines diagnostizierten Fehlers. Daher wird hier vorgeschlagen, die beiden Aktuatoren 190 , 196 an separate Elektronikeinheiten anzuschießen und diese aus zwei unterschiedlichen elektrischen Fahrzeugbordnetzen zu versorgen. Wenn eine ECU oder ein Aktuator 190, 196 nicht betriebsbereit ist arbeitet der jeweils andere alleine weiter mit der Folge, dass bei einem Nachsaugprozess die
Druckbereitstellung pausieren muss. Das sich dadurch ergebende ruppige Bremsverhalten des Fahrzeugs gibt den Fahrzeuginsassen eine unmissverständliche Information, dass mit dem Bremssystem etwas nicht in Ordnung ist. Erfahrungsgemäß wird ein solcher, den Komfort vermindernder Effekt wesentlich besser wahrgenommen als ein Warnhinweis in Form einer aufleuchtenden Warnlampe im Armaturenbrett .
Ein Sollwert für den Systemdruck, mit dem bei einer
Normalbremsung alle Radbremsen beaufschlagt werden und der bei ABS- und ESC Bremsungen die Druckversorgung für den
Radbremsdruckmodulator liefert, wird bevorzugt mit Hilfe von Algorithmen berechnet, die den Fahrerbremswunsch und/oder Bremsanforderungen von Assistenzsystemen als Eingangsgrößen verwenden.
Ein Bremssystem 2, welches als Hilfskraftbremssystem ausgebildet ist, ist in einer bevorzugten Ausführungsform in der FIG. 2 dargestellt. Das Bremssystem 2 gliedert sich in ein Kreis- bremsdruckbereitstellungsmodul 4 und ein Radbremsdruckbe- reitstellungsmodul 12. Das Kreisbremsdruckbereitstellungsmodul 4 umfasst einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 6 betätigbaren Hauptbremszylinder 10 und einen dem Hauptbremszylinder 10 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 20.
Das Radbremsdruckbereitstellungsmodul 12 ist zum Einstellen radindividueller Radbremsdrücke für hydraulisch betätigbare Radbremsen 30, 34, 36, 38 eingerichtet und umfasst je
betätigbarer Radbremse 30, 34, 36, 38 ein Differenzdruckventil 40, 44, 46, 48 und ein Druckabbauventil 50, 54, 56, 58, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und über Bremsleitungen und Bremsschläuche an die Radbremsen 30, 34, 36, 38 angeschlossen sind.
Den Differenzdruckventilen 40, 44, 46, 48 ist jeweils ein zu den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 hin öffnendes
Rückschlagventil 60, 64, 66, 68 parallel geschaltet. Die Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 sind über
Staudruckventile 460, 464 mit hydraulischen Leitungen 70, 76 verbunden, die mit den Drücken von Druckräumen 80, 86 des Hauptbremszylinders 10 beaufschlagt sind.
Der Hauptbremszylinder 10 des
Kreisbremsdruckbereitstellungsmoduls 4 weist zwei
hintereinander angeordnete Kolben 100, 106 auf, die die hydraulischen Druckräume 80, 86 begrenzen. Die Druckräume 80, 86 stehen einerseits über in den Kolben 100, 106 ausgebildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen 110, 116 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 20 in Verbindung, wobei die Verbindungen durch eine Bewegung der Kolben 100, 106 relativ zum Gehäuse des Hauptbremszylinders 10 absperrbar sind. Weiterhin weist der Hauptbremszylinder 10 eine hydraulische Antriebsstufe auf, die einen Stufenkolben 420 und eine vom Stufenkolben begrenzte hydraulische Antriebskammer 430 umfasst. Der Stufenkolben prägt über einen mechanischen Kontakt dem Primärkolben 100 seinen Verfahrweg relativ zum Gehäuse des Hauptbremszylinders 10 auf.
Die Druckräume 80, 86 des Hauptbremszylinders 10 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 100, 106 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 10 in einer Ausgangslage positionieren.
Bei einer Kraftbeaufschlagung des Bremspedals drückt die Kolbenstange 130 mit einem dem Hauptbremszylinder 20 zugewandten Endstück 402 über ein Kraftübertragungselement 404 gegen den Stufenkolben 420. Das Kraftübertragungselement 404 hat die
Aufgabe, den Stufenkolben von Schwenkbewegungen der Kolbenstange 130 zu entkoppeln. Der Stufenkolben 420 leitet die Pedalkraft über einen mechanischen Kontakt mit dem Primärkolben bzw. Kolben 100 auf diesen weiter. Bei einer Druckbeaufschlagung der hydraulischen Antriebskammer 430 übt dieser Antriebskammerdruck eine zusätzliche Kraft auf den Stufenkolben 420 aus, so dass im mechanischen Kontakt des Stufenkolbens 420 mit dem Primärkolben 412 die Summe aus Pedalkraft und hydraulischer Antriebskraft wirkt und in den Druckräume 80, 86 des Hauptbremszylinders 10 der Summenkraft entsprechende Drücke aufgebaut werden.
Zur Erfassung der Pedalkraft kann das Kraftübertragungselement 404 als ein Kraftsensor 406 ausgebildet sein. Alternativ ist in die Kolbenstange 130 ein Kraftsensor eingefügt oder die
Kolbenstange selbst dient als Sensorelement, indem ihre elastische Deformation als Maß für ihre Kraftbeaufschlagung erfasst wird. Die von dem Kraftsensor 406 gemessene Kraft repräsentiert die vom Fahrzeugführer auf das Bremspedal ausgeübte Pedalbetätigungskraft.
Zur Erfassung des Verfahrweges des Stufenkolbens 420 relativ zum Gehäuse des Hauptbremszylinders 10 kann ein Wegsensor 408 verwendet werden, der den Weg des Stufenkolbens erfasst.
Alternativ kann auch der Verfahrweg des Primärkolbens 100 oder der Schwenkwinkel des Bremspedals 6 erfasst werden. Das entsprechende Signal repräsentiert den
Bremspedalbetätigungsweg .
Mit dem in FIG. 2 dargestellten Hauptbremszylinder 10 kann die Funktionalität eines Bremskraftverstärkers dargestellt werden. Hierfür steuert eine Boost-ECU 436 die durch die
elektrohydraulischen Aktuatoren 190, 196 und das
Systemdruckventil (320) gebildete
Druckbereitstellungshydraulik so an, dass in der mit der Druckbereitstellungsleitung 274 verbundenen Antriebskammer 430 einer Verstärkungskraft entspricht, die über entsprechende Algorithmen aus den die Bremspedalkraft und den Bremspedalweg repräsentierenden Signalen berechnet wird.
Außerdem kann mit dem in FIG. 2 dargestellten Hauptbremszylinder 10 eine automatisierte Bremsung durchgeführt werden, wie sie beispielsweise für das in der Entwicklung befindliche
Automatisierte Fahren benötigt wird aber auch für heute schon übliche Fahrerassistenzfunktionen wie eine automatische
Abstandsregelung. Für eine solche rein elektronisch gesteuerte Bremsung wird einfach mit Hilfe der
Druckbereitstellungshydraulik ein entsprechender Druck in der Antriebskammer 430 aufgebaut.
Im Unterschied zum Bremssystem 2 gemäß FIG. 1 mit einem Simulator wird hier die vom Fahrzeugführer über das Bremspedal eingebrachte Betätigungsenergie zum Betätigen der Radbremsen genutzt.
Das Bremssystem der FIG. 2 weist ein an sich bekanntes elektrohydraulisches ESC-Modul auf, das eine Hydraulikeinheit und eine Elektronikeinheit umfasst . Die Hydraulikeinheit umfasst Ventile, Pumpen, Niederdruckspeicher und einen Elektromotor zum Antrieb der Pumpen. Die Elektronikeinheit umfasst eine elektronische Signalverarbeitungseinheit und Spulen zum
Aktivieren der Ventile.
Die Hydraulikeinheit weist vier Radbremsdruckanschlüsse auf, an die über Bremsleitungen und Bremsschläuche die Radbremsen 30, 34, 36, 38 angeschlossen sind. Außerdem weist die Hydraulikeinheit zwei weitere Druckanschlüsse auf, die über die
Hydraulikleitungen 70, 76 mit den Kammern 80, 86 des
Hautbremszylinders 10 verbunden sind. Das Bremssystem der FIG. 2 ist zweikreisig aufgebaut, was sich darin manifestiert, dass es in den druckbeaufschlagbaren Abschnitten des Bremssystem keine hydraulische Verbindung zwischen den beiden Bremskreisen 442, 446 gibt, wobei dem Bremskreis 442 die Radbremsen 30, 34 und dem Bremskreis 446 die Radbremsen 36, 38 zugeordnet sind.
Innerhalb der Hydraulikeinheit sind den hydraulisch betätigbaren Radbremsen 30, 34, 36, 38 je ein Differenzdruckventil 40, 44, 46, 48 und ein Druckabbauventil 50, 54, 56, 58, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremsen 30, 34, 36, 38 angeschlossen sind, zugeordnet. Die Eingangsanschlüsse der Differenzdruckventile 40, 44, 46, 48 werden mittels Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 mit Drücken versorgt, die entweder über Hydraulikleitungen 70, 76 vom Hauptbremszylinder 10 geliefert werden oder über die internen Pumpen 480, 482 erzeugt werden. Hierfür münden die Ausgangsseiten der Pumpen 480, 482 über Pulsationsdämpfungselemente 416, 418 in die Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72. Den
Differenzdruckventilen 40, 44, 46, 48 ist jeweils ein zu den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 hin öffnendes
Rückschlagventil 60, 64, 66, 68 parallel geschaltet. Das von den Druckabbauventilen 50, 54, 56, 58, im Rahmen von ABS- oder ESC-Regelungsvorgängen abgelassene Druckmittel wird in
Niederdruckspeichern 470, 472 gesammelt.
Die Pumpensaugseiten sind über Pumpenzufuhrventile 496, 502 mit den Hydraulikleitungen 70, 76 verbindbar. Außerdem fördern zu diesem Zweck federbeaufschlagte Kolben in den
Niederdruckspeichern das gegebenenfalls in den
Niederdruckspeichern angesammelte Druckmittel über
Rückschlagventile 486, 488 zur Pumpensaugseite . Von den Pumpen im Überschuss gefördertes Druckmittel, d. h. Druckmittel das nicht zum Druckaufbau in den Radbremsen benötigt wird strömt von den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 über Staudruckventile 460, 464 zu den Hydraulikleitungen 70, 76. Dabei stellt die ECU den Druck in den Bremskreisversorgungsleitungen 52, 72 kreisweise entsprechend dem momentanen Bedarf über die
Bestromung der Staudruckventile ein.
Während Normalbremsungen, d. h. wenn keine radindividuell unterschiedliche Drücke benötigt werden bleibt das ESC-Modul hydraulisch inaktiv. Eine Ausnahme von dieser Regel gilt für eine Betriebssituation des Bremssystems, in das
Bremskraftverstärkermodul die benötigten Kreisbremsdrücke aufgrund des Vorliegens eines Fehlers nicht liefern kann. In dieser Situation können über die Pumpen des ESC-Moduls alle Radbremsen 30, 34, 36, 38auch mit gleichen Drücken beaufschlagt werden. Weil das ESC-Modul demnach nur in Ausnahmefällen aktiv wird, das Bremskraftverstärkermodul dagegen bei jeder
Normalbremsung ist es für das Bremskraftverstärkermodul wichtiger als für das ESC-Modul, dass es für einen leisen und komfortablen Betrieb ausgelegt wird. Weiterhin ist es sinnvoll, das ESC-Modul räumlich und schwingungstechnisch getrennt vom Bremskraftverstärkermodul anzuordnen. Dass beide Module über lediglich zwei Hydraulikleitungen 70, 76, miteinander verbunden sind kommt dem entgegen.
Ein bevorzugt redundant ausgebildeter Drucksensor 490 misst den Druck in einer der Hydraulikleitungen 70, 76, in der in FIG. 2 dargestellten Ausführung in der Leitung 76.
Das Bremssystem der FIG. 2 weist eine dem ESC-Modul zugeordnete Steuer- und Regeleinheit 520 auf, welche insbesondere bei Regelvorgängen bedarfsweise die Ventile 50, 54, 56, 58, 40, 44, 46, 48 und die Pumpen 480, 482 ansteuert. Die dem
Bremskraftverstärkungsmodul zugeordnete Steuer- und
Regeleinheit 436 steuert die Aktuatoren 190, 196 und das Systemdruckventil 320 an. In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist das Bremssystem zwei Steuer- und Regeleinheiten 528, 526 auf, wobei die Steuer- und Regeleinheit 528 den Aktuator 190 ansteuert und die Steuer- und Regeleinheit 526 den Aktuator 196 ansteuert. Fällt eine der beiden Steuer- und Regeleinheiten 528, 526 aus, kann die andere, noch funktionierende Steuer- und Regeleinheit 528, 526 den anderen Aktuator 190, 196 ansteuern, so dass noch aktiv Druck aufgebaut werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Bremssystem (2) für Kraftfahrzeuge, umfassend:
• hydraulisch betätigbare Radbremsen (30, 34, 36, 38); · zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil (40, 44,
46, 48) je Radbremse (30, 34, 36, 38) zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke;
• eine mit einem Bremspedal (6) betätigbare
Betätigungseinrichtung, umfassend einen
Hauptbremszylinder (10) mit wenigstens einer Druckkammer
(80, 86), in die bei Betätigung des Bremspedals (6) ein Hauptbremszylinderkolben (100, 106) verschoben wird;
• einen Druckmittelvorratsbehälter (20), der mit der
Druckkammer (80, 86) des Hauptbremszylinders (10) in seinem unbetätigtem Zustand hydraulisch verbunden ist;
• zumindest einen Sensor (140) zur Erfassung eines
Fahrerbremswunschs , dessen Signal einen Pedalweg, einen Hauptbremszylinderkolbenweg, eine Pedalkraft, eine Hauptbremszylinderkolbenkraft oder einen durch die Hauptbremszylinderkolbenkraft erzeugten Druck
repräsentiert,
• zwei elektronisch ansteuerbare elektrohydraulische
Aktuatoren (190, 196), welche jeweils durch eine
Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen
Druckraum (198, 220) gebildet sind, und deren Druckkolben
(200, 226) durch einen elektromechanischen Antrieb (204, 230) verschiebbar ist, wobei eine durch das Verschieben des Druckkolbens (200, 226) bewirkte Verkleinerung des Druckraums (198, 220) einen Ausstoßvolumenstrom und eine durch Verschieben des Druckkolbens (200, 226) bewirkte
Vergrößerung des Druckraums (198, 220) einen
Ansaugvolumenstrom bewirkt,
• den Aktuatoren (190, 196) zugeordnete Rückschlagventile (260, 268), die einen hydraulischen Ansaugvolumenstrom vom Druckmittelvorratsbehälter (20) zum jeweiligen Druckraum
(198, 220) zulassen und einen Ausstoßvolumenstrom vom jeweiligen Druckraum (198, 220) zum
Druckmittelvorratsbehälter (20) verhindern; und
• wenigstens eine Steuer- und Regeleinheit (300, 342,
344, 436, 528, 526) zum Ansteuern der Aktuatoren (190, 196); dadurch gekennzeichnet, dass
den beiden elektronisch ansteuerbaren Aktuatoren (190, 196) jeweils ein Ausstoßhydraulikanschluss (270, 278) zugeordnet ist, an den jeweils ein
Ausstoßvolumenstrom-Rückschlagventil (270, 284)
angeschlossen ist, das einen Ausstoßvolumenstrom aus dem Druckraum (198, 220) des Aktuators (190, 196) heraus zulässt und einen Ansaugvolumenstrom durch diesen
Ausstoß-Hydraulikanschluss (270, 278) verhindert, wobei die den beiden Aktuatoren (198, 220) abgewandten
Anschlüsse der Ausstoßvolumenstrom-Rückschlagventile gemeinsam an eine Druckbereitstellungsleitung (274) angeschlossen sind.
Bremssystem (2) nach Anspruch 1, wobei zwischen
Druckbereitstellungsleitung (274) und einem
Behälteranschluss (256) ein hydraulisches Systemdruckventil (320) geschaltet ist, das dazu eingerichtet ist, zum Zwecke eines elektronisch kontrollierten Abbaus des in der
Druckbereitstellungsleitung (274) bereitgestellten Drucks einen Druckmittelvolumenstrom von der
Druckbereitstellungsleitung (274) zum Behälteranschluss (256) analog zu steuern.
Bremssystem (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Drucksensor (330) zur Erfassung des in der Druckbereitstellungsleitung (274) herrschenden Drucks vorgesehen ist. Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend einen Simulator (16) , der in einer Normalbetriebsart von der Betätigungseinheit betätigt wird, wobei die Steuer- und Regeleinheit (300) einen erfassten Fahrerbremswunsch verarbeitet, weiterhin umfassend eine Anordnung aus vier elektrisch angesteuerten Schaltventilen (150, 156, 310, 314), die unbestromt die Druckkammern (80, 86) des
Hauptbremszylinders (10) mit den Radbremsen (30, 34, 36, 38) verbinden und bestromt den Hauptbremszylinder (10) von ihnen hydraulisch abtrennen sowie die Druckbereitstellungsleitung (274) mit den Radbremsen (30, 34, 36, 38) verbinden, wobei die Steuer-und Regeleinheit (300) den bereitgestellten Druck in Abhängigkeit des erfassten Fahrerbremswunsches und/oder eines von wenigstens einem Assistenzsystem berechneten Sollwertes regelt.
Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Betätigungseinheit eine hydraulische Antriebskammer (430) aufweist, und wobei die Antriebskammer (430) mit der Druckbereitstellungsleitung (274) verbunden ist, weiterhin umfassend eine Steuer- und Regeleinheit (436) , die den bereitgestellten Druck in Abhängigkeit des erfassten Fahrerbremswunsches und/oder eines von wenigstens einem Assistenzsystem berechneten Sollwertes regelt.
Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zur Abführung von Druckmittel aus der jeweiligen Radbremse (30, 34, 36, 38) je Radbremse (30, 34, 36, 38) ein stromlos geschlossenes Druckabbauventil (60, 64, 66 ,68) vorgesehen ist .
Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zu Beginn einer Bremsung die Steuer- und Regeleinheit (300, 436) beide Aktuatoren (190, 196) so ansteuert, dass die beiden Druckräume (198, 220) gleichzeitig verkleinert werden, um die Summe beider daraus resultierender Abgabevolumenströme in die Breitstellungsleitung einzuspeisen um Radbremsdrücke aufzubauen .
Bremssystem (2) nach Anspruch 7 , wobei, wenn beide Aktuatoren (190, 196) einen Verfahrweg zurückgelegt haben, der größer als ein vorgegebener Grenzverfahrweg ist, einer der
Aktuatoren (190, 196) zurückfährt, um Druckmittelvolumen aus dem Druckmittelvorratsbehälter (20) anzusaugen, während der andere Aktuator (190, 196) mit der Volumenbereitstellung fortfährt .
Bremssystem (2) nach Anspruch 7 oder 8, wobei nach der Anfangsphase zu Beginn der Bremsung die Steuer- und
Regeleinheit abwechselnd mit einem der beiden Aktuatoren (190, 196) die Volumenbereitstellung durchführt, während der jeweils andere Aktuator (190, 196) Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter (20) ansaugt.
Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei während der Durchführung eines elektronisch kontrollierten Abbaus, insbesondere nach Anspruch 2, des Drucks in der Druckbereitstellungsleitung (274) mit Hilfe des
hydraulischen Systemdruckventils (320) die
Volumenbereitstellung vermindert oder gestoppt wird.
Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jedem der beiden Aktuatoren (190, 196) eine separate Steuer- und Regeleinheit (342, 344; 528, 526) zugeordnet ist, die den Aktuator (190, 196) ansteuert.
Bremssystem (2) nach Anspruch 12, wobei jede der beiden Steuer- und Regeleinheiten (342, 344; 520, 526) von einem separaten Bordnetz gespeist wird. Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems (2), welches umfasst
• hydraulisch betätigbare Radbremsen (30, 34, 36, 38);
• zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil (40, 44, 46, 48) je Radbremse (30, 34, 36, 38) zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke;
• eine mit einem Bremspedal (6) betätigbare
Betätigungseinrichtung, umfassend einen
Hauptbremszylinder (10) mit wenigstens einer Druckkammer (80, 86), in die bei Betätigung des Bremspedals (6) ein Hauptbremszylinderkolben (100, 106) verschoben wird;
• einen Druckmittelvorratsbehälter (20), der mit der
Druckkammer (80, 86) des Hauptbremszylinders in seinem unbetätigtem Zustand hydraulisch verbunden ist;
• zumindest einen Sensor (140) zur Erfassung eines
Fahrerbremswunschs , dessen Signal einen Pedalweg, einen Hauptbremszylinderkolbenweg, eine Pedalkraft, eine Hauptbremszylinderkolbenkraft oder einen durch die Hauptbremszylinderkolbenkraft erzeugten Druck
repräsentiert,
• zwei elektronisch ansteuerbare elektrohydraulische
Aktuatoren (190, 196), welche jeweils durch eine
Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen
Druckraum (198, 220) gebildet sind, und deren Druckkolben (200, 226) durch einen elektromechanischen Antrieb (208, 236) verschiebbar ist, wobei eine durch das Verschieben des Druckkolbens (200, 226) bewirkte Verkleinerung des Druckraums (198, 220) einen Ausstoßvolumenstrom und eine durch Verschieben des Druckkolbens (200, 226) bewirkte Vergrößerung des Druckraums (198, 220) einen
Ansaugvolumenstrom bewirkt,
• den Aktuatoren (190, 196) zugeordnete Rückschlagventile (260, 268), die einen hydraulischen Ansaugvolumenstrom vom Druckmittelvorratsbehälter (20) zum jeweiligen Druckraum (198, 220) zulassen und einen Ausstoßvolumenstrom vom jeweiligen Druckraum (198, 220) zum
Druckmittelvorratsbehälter (20) verhindern; und
• wenigstens eine Steuer- und Regeleinheit (300, 342,
344, 436, 520, 526) zum Ansteuern der Aktuatoren (190, 196); dadurch gekennzeichnet dass
zu Beginn des Druckaufbaus beide elektrohydraulische Aktuatoren (190, 196) gleichzeitig Volumenströme ausstoßen .
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei nach einem anfänglichen Druckaufbau durch beide Aktuatoren (190, 196) weiter Druck von einem der beiden Aktuatoren (190, 196) aufgebaut wird, indem dieser Druckmittel ausstößt, während der andere Aktuator (190, 196) Druckmittel ansaugt und keinen Druck aufbaut .
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei nach einem anfänglichen Druckaufbau durch beide Aktuatoren (190, 196) die beiden Aktuatoren (190, 196) abwechselnd Druck aufbauen.
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