WO2018224457A1 - Bremsanlage und zwei verfahren zum betreiben der bremsanlage - Google Patents

Bremsanlage und zwei verfahren zum betreiben der bremsanlage Download PDF

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WO2018224457A1
WO2018224457A1 PCT/EP2018/064681 EP2018064681W WO2018224457A1 WO 2018224457 A1 WO2018224457 A1 WO 2018224457A1 EP 2018064681 W EP2018064681 W EP 2018064681W WO 2018224457 A1 WO2018224457 A1 WO 2018224457A1
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pressure
brake
pressure chamber
brake system
wheel brakes
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PCT/EP2018/064681
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Harald Biller
Jochen Zimmermann
Marcus Bletz
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Publication date
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    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
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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
    • B60T8/4081—Systems with stroke simulating devices for driver input

Definitions

  • the invention relates to a brake system comprising hydraulically actuated wheel brakes, an operable by means of a brake pedal master cylinder with at least one pressure chamber and a pressure supply device with a driven by means of an electric motor pressure piston for active brake pressure build-up in the wheel brakes. It further relates to a method for operating such a brake system.
  • Brake systems or brake systems are known in motor vehicle technology in which the brake pressure of the driver can be boosted by a vacuum brake booster.
  • a brake booster can also be imaged vacuum-free and hydraulically, for example with the aid of at least one as needed controllable pump or Druckrstel ⁇ treatment device with a controllable pressure piston.
  • Brake pressure can be achieved that the driver actuates an active surface of a pressure piston, and that with the aid of an opposite effective surface of the pressure piston brake fluid is conveyed in the direction of the wheel brakes.
  • a disadvantage of known brake systems with such a hydraulic brake booster is usually the fixed predetermined gain ratio, which is due to design.
  • the volume delivered to the pedal position is in a fixed ratio.
  • volume storage and a second electro-hydraulic pressure source are necessary, as is realized, for example, in a conventional ESC system using low-pressure accumulator and pump.
  • the invention is therefore based on the object to improve a brake system with hydraulic brake booster to the effect that also represent more complex braking to let. Furthermore, a method for operating such a brake system is to be presented.
  • the pressure supply device has a first pressure chamber which is delimited by a first active surface of the pressure piston, and a second hydraulic pressure chamber, which is bounded by a second effective surface of the pressure piston, wherein the first pressure chamber is hydraulically connected to the master cylinder and wherein the second pressure chamber is hydraulically connected to the wheel brakes, and wherein between the master cylinder and wheel brakes, an overflow valve is connected hydraulically in parallel to the pressure supply device.
  • the invention is based on the consideration that it is at
  • Brake systems with hydraulic brake booster is desirable in a robust, precise and reliable way to represent braking processes in which the brake pressure must be controlled independently of the driver, such as ABS or EPS control operations or recuperative braking.
  • the invention thus consists of a brake system with a combination of Overflow valve with a volume booster, which consists of a driven piston with two opposite hydraulic active surfaces, volume booster and overflow are hydraulically connected in parallel between the main ⁇ brake cylinder and wheel brakes.
  • each wheel brake is assigned at least one wheel valve for adjusting wheel-specific wheel brake pressures.
  • a normally open inlet valve and a normally closed outlet valve are provided for each wheel brake.
  • the two active surfaces are different in size.
  • the ratio of the size of the two active surfaces defines a gain ratio between the volume delivered by the driver and the volume with which the wheel brakes are applied.
  • the force to be applied by the driver results freely programmable from the pressure in the wheel brakes, the electromotive force acting on the pistons of the pressure supply device and possibly the activation of the overflow valve.
  • the area ratio of the first active surface to the second surface active ⁇ is for example 1: 3, thereby resulting in three times the volume gain.
  • the first active surface is advantageously formed as an annular surface or end face and / or the second active surface is preferably formed as a circular end face.
  • the master cylinder is advantageously designed as a tandem master cylinder.
  • One of the two pressure chambers preferably the secondary pressure chamber, can be hydraulically connected to the secondary brake circuit in a manner known by by-wire brake systems.
  • the first pressure chamber of the volume amplifier is preferably designed as an annular space. It can be advantageously formed in this way around an axial region of the pressure piston, while an end face of the pressure piston the second pressure chamber be ⁇ limits.
  • the master cylinder is advantageously structurally combined with the pressure supply device such that the pressure piston has two end faces, of which the first limits a pressure chamber of the master cylinder and of which the second limits the hydraulically connected to the wheel brakes pressure chamber.
  • a normally open isolation valve is arranged in a preferred embodiment.
  • the abovementioned object is achieved according to the invention by closing the overflow valve, so that upon actuation of the brake pedal, pressure fluid from a pressure chamber of the master brake cylinder flows completely into the first pressure chamber of the pressure supply device.
  • the overflow valve is opened metered, wherein the pressure piston is driven in such a way that a predetermined volume of brake fluid flows into the wheel brakes.
  • the pressure piston is moved back such that the output from the master cylinder brake fluid volume flows into the two chambers.
  • the overflow valve is flowed on in such a way that a predetermined pressure results at the brake pedal.
  • the pressure is thereby preferably set in such a way as the driver expects it to be at the respective pedal position or at the respective pedal travel traveled.
  • the overflow valve is preferably opened in such a way that braking means are released from the Wheel brakes in the direction of the main cylinder flows or in the reverse direction. In this way, for example, more pressure medium can be promoted in the wheel brakes, as it corresponds to the current pedal position, which is relevant, for example, in ESP operations.
  • the overflow valve and / or the wheel-individual wheel valves are controlled such that the pressure on the brake pedal is constant.
  • the driver is thus not irritated or frightened by movements of the pedal or erroneously concludes a malfunction of the brake system.
  • the isolation valve is closed during braking.
  • wheel brake pressure can be generated with the difference of the piston surfaces or effective surfaces, so that the driving force can be reduced in proportion to the required pressure.
  • FIG. 1 is a hydraulic assembly with a Druckr ⁇ positioning device and an overflow valve
  • FIG. 2 a pressure supply device with a
  • FIG. FIG. 3 shows a brake system with a hydraulic assembly according to FIG. 1 in a first preferred embodiment
  • FIG. 4 shows a brake system with a hydraulic assembly according to FIG. 1 in a second preferred embodiment. Identical parts are provided with the same reference numerals in all figures.
  • FIG. 1 comprises a Druckrkriks adopted 6 for on-demand active pressure build-up in wheel brakes of a brake system and a hydraulically connected in parallel, normally closed overflow valve 10.
  • the spill valve 10 is formed as an analog valve and can be opened dosed, i. it can be continuously opened from the closed state until it is fully open or on passage.
  • Pressure supply device 6 has a first pressure chamber 18 and a second pressure chamber 14.
  • a pressure piston 16 driven by an electric motor 22 is displaceable.
  • the position of the pressure piston 16 is measured by a, preferably redundant, rotor position sensor 26.
  • a, preferably redundantly executed, temperature sensor 28 is provided for measuring the temperature of the motor winding.
  • the rotation of the electric motor 22 is converted by means of a rotational-translation gear, which is preferably designed as a ball screw (KGT), in a translation ⁇ movement of the plunger 16.
  • the first pressure chamber 18 is bounded by a first active surface 36, which is designed as an annular surface.
  • the first pressure chamber 18 is formed annularly around a portion of the pressure piston 16 ⁇ .
  • the second pressure chamber 14 is delimited by an effective surface 32 designed as a circular end surface.
  • Pressure chamber or the first pressure chamber 18 is connected via hydraulic lines 40, 44 with a pressure chamber of a master cylinder 82, not shown, connectable.
  • the second pressure chamber or the second pressure chamber 14 is connected via hydraulic lines 50, 54 with not shown wheel brakes 92, 94, 96, 98 connectable.
  • a hydraulic connection 60 which is provided for the hydraulic connection of the master brake cylinder 82 and the wheel brakes 92, 94, 96, 98, the spill valve 10 is arranged.
  • a structurally combined unit of the Druckrstel ⁇ treatment device 6 (schematically characterized by the curved line 600) and a master cylinder 62 which is actuated by means of a brake pedal 64 and a piston rod 66 is shown in FIG. 2 shown.
  • the first pressure chamber 18 is bounded on the one hand by the first active surface 36 of the pressure piston 16 and on the other hand by a master brake cylinder piston 70 of the master cylinder 62.
  • the pressure piston 16 and booster piston has in this way two end faces 32, 36.
  • the drive 222 (shown very schematically in FIG. 2) of the pressure piston 16 is arranged between the two end faces 32, 36 or pressure chambers 14, 18.
  • the smaller end face 36 of the pressure piston 16 is integrated in the master cylinder 62.
  • the second pressure chamber 14 is hydraulically connected via a line 54 with wheel brakes 92, 94, 96, 98. In this way, a mechanical driver penetration is possible in various cases of errors, ie the driver can build up brake pressure in the wheel brakes by muscle power. Marked in FIG.
  • Fig. 2 are also the hydraulic line 60, in which the spill valve 10 is arranged, and which is provided for the hydraulic connection of the master cylinder 62 and the wheel brakes 92, 94, 96, 98.
  • the Fig. 2 is highly schematic and shows, for example, no pressure fluid reservoir, which at the dashed line, eg via a check valve or an electric operable valve, may be connected or radindi ⁇ viduelle valve (eg intake valves or exhaust valves).
  • FIG. 3 shows a hydraulic circuit diagram of a brake system in a first preferred embodiment shows a possible use of the hydraulic assembly according to FIG. 1 in a braking system.
  • the brake system 80 has a master cylinder 82, which is designed as a tandem master cylinder.
  • the master cylinder 82 has a primary pressure chamber 84 in which upon actuation of the brake pedal 64 a primary piston 86 is displaced, which is coupled to the brake pedal 64 by the piston rod 66.
  • a floating ge ⁇ superimposed secondary piston 88 is slidable in a second pressure chamber, or primary pressure chamber 90th
  • the brake system has four hydraulically actuated wheel brakes 92, 94, 96, 98.
  • the wheel brakes 96, 98 are assigned to a first brake circuit I or primary circuit.
  • the wheel brakes 92, 94 are assigned to a second brake circuit II or secondary circuit II.
  • Each wheel brake 92, 94, 96, 98 is associated with a normally open inlet valve 102, 104, 106, 108, each associated with a check valve which blocks a flow of pressure medium in the direction of the wheel brake and releases in the reverse direction.
  • Each of the wheel brakes 92, 94, 96, 98 is further associated with a normally closed exhaust valve 112, 114, 116, 118, through which pressure medium can flow out of the respective wheel brake 92, 94, 96, 98 into the pressure fluid reservoir 76.
  • the brake system 80 includes the in FIG. 1 shown hyd ⁇ raulische assembly 2 with the pressure supply device 6 and the spill valve 10.
  • the first pressure chamber 18 of the pressure supply device 6 is hydraulically connected through a duct 80 with the primary pressure chamber 84 of the master cylinder 82nd
  • the pressure chamber 14 of the pressure supply device 10 is connected by a suction line 122 to the pressure fluid reservoir 76, in which a check valve 124 is arranged, which a pressure medium flow from the pressure medium reservoir 76 into the pressure chamber 14 and locks in the opposite direction.
  • the pedal position is measured by means of a, preferably redundantly designed, pedal travel sensor 130.
  • the pressure in the primary pressure chamber 84 is measured by means of a, preferably redundantly designed, pressure sensor 134.
  • Pressure chamber 14 and a system pressure line 140 is present, is measured by a, preferably redundantly running, system pressure sensor 142.
  • a pressure supply line 148 in which a normally closed pressure switch valve 152 is arranged, the wheel brakes 92, 94 are supplied with brake pressure.
  • a pressure supply line 162, 160 in which a normally closed pressure switch valve 166 is arranged, the wheel brakes 96, 98 are supplied with brake pressure.
  • the secondary pressure chamber 90 is hydraulically separable via a line 170, in which a normally open release valve 172 is arranged, connected to the wheel brakes 92, 94 of the brake circuit II.
  • the valve circuit shown corresponds to a Normalb ⁇ remsung.
  • the driver master cylinder or. Master cylinder 82 is designed as a tandem master cylinder whose primary circuit is connected to the booster piston or to the pressure supply device 6.
  • the secondary circuit of the brake system 80 corresponds to that of a by-wire brake system.
  • the wheel pressure is conventionally modulated with intake valves 102, 104, 106, 108 and exhaust valves 112, 114, 116, 118.
  • the primary circuit includes normally closed sequence valve 166 and pressure ⁇ Primärdruckzuschaltventil to avoid a loss of volume in the booster piston with electric catastrophic failure under actuation.
  • the secondary circuit accordingly includes the pressure-switching valve 152 or secondary-pressure switching valve.
  • a simulator for simulating a conventional pedal feel and a simulator valve can be dispensed with in the illustrated brake system 80.
  • the force experienced by the driver on the brake pedal 64 during pressure buildup or pressure maintenance can be determined with the aid of targeted control of the pressure piston 16 and / or the selective control of the overflow valve 10 can be adjusted. Namely, in certain operating conditions, a different ratio between the volume flow output by the driver master cylinder and the volume flow to the wheel brakes 92, 94, 96, 98 should be achieved than by the area ratio of the two
  • the overflow valve 10 is opened in a metered manner and the intensifier piston or pressure piston 16 is suitably moved.
  • the overflow valve 10 can be controlled analogously, so that it can be set in intermediate positions, preferably continuously, between completely open and completely closed.
  • the overflow valve 10 is opened dosed and flows through the Fah ⁇ rer master cylinder 82 to the wheel brakes out.
  • the booster piston or pressure piston 6 of the pressure supply device 6 is suitably moved, the desired volume flows can be achieved at both terminals.
  • the booster piston is moved in the loosening direction, that is, in the direction in which the volume receivable from the pressure chamber 14 increases, moving the two chambers 14, 18 record in total exactly the volume delivered by the driver master cylinder.
  • the overflow valve 10 is controlled in such a way that exactly the pressure which the driver expects at the respective pedal position arises at the connection to the driver master cylinder. In particular, should be possible in a release direction Be ⁇ movement from the standby position of the booster piston out.
  • the overflow valve 10 is metered open and flows through the wheel brakes to the driver master cylinder 82 out. If, for example, the driver depresses the pedal 64 holds constant, the booster piston or pressure piston 16 is moved in the direction of actuation, ie in a direction in which pressure medium from the pressure chamber 14, moves that both chambers 14, 18 give the exact total desired volume to the wheel brakes.
  • the overflow valve 10 and, where appropriate, the wheel inlet ⁇ 102-108 are controlled so that the pressure at the connection to the driver remains constant master cylinder 82nd In the in FIG.
  • FIG. 4 illustrated hydraulic circuit diagram of a brake system 80 in a second preferred embodiment, a further isolation valve 200 is added.
  • the separating valve 200 is arranged in the hydraulic connection between the primary pressure chamber 84 and the annular chamber 18 of the pressure supply device 6.
  • wheel brake pressure can be generated with the difference of the piston surfaces or effective surfaces 23, 36. so that the driving force can be reduced in proportion to the required pressure.
  • the primary circuit I can if necessary be generated with the possibly even smaller annular surface 36 pressure.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft - eine Bremsanlage (80), umfassed hydraulisch betätigbare Radbremsen (92, 94, 96, 98), einen mit Hilfe eines Bremspedals (64) betätigbaren Hauptbremszylinder (82; 62) mit wenigstens einer Druckkammer (84, 90; 18) und eine Druckbereitstellungseinrichtung (6) mit einem mit Hilfe eines Elektromotors (22) angetriebenen Druckkolben (16) für aktiven Bremsdruckaufbau in den Radbremsen (92, 94, 96, 98), wobei die Druckbereitstellungsvorrichtung (6) einen ersten Druckraum (18), der von einer ersten Wirkfläche (36) des Druckkolbens (16) begrenzt wird, und einen zweiten hydraulischen Druckraum (14), der von einer zweiten Wirkfläche (32) des Druckkolbens (16) begrenzt wird aufweist, wobei der erste Druckraum (18) hydraulisch mit dem Hauptbremszylinder (82, 62) verbunden ist und wobei der zweite Druckraum (14) hydraulisch mit den Radbremsen (92, 94, 96, 98) verbunden ist, und wobei zwischen Hauptbremszylinder (82, 62) und Radbremsen (92, 94, 96, 98) ein Überströmventil (10) hydraulisch parallel zur Druckbereitstellungseinrichtung (6) geschaltet ist, sowie - zwei Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bremsanlage.

Description

BREMSANLAGE UND ZWEI VERFAHREN ZUM BETREIBEN DER BREMSANLAGE
Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage, umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen, einen mit Hilfe eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder mit wenigstens einer Druckkammer und eine Druckbereitstellungseinrichtung mit einem mit Hilfe eines Elektromotors angetriebenen Druckkolben für aktiven Bremsdruckaufbau in den Radbremsen. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bremsanlage.
In der Kraftfahrzeugtechnik sind Bremsanlagen bzw. Bremssysteme bekannt, bei denen durch einen Vakuumbremskraftverstärker der Bremsdruck des Fahrers verstärkt werden kann. Eine derartige Bremskraftverstärkung kann auch vakuumlos und hydraulisch abgebildet werden, beispielsweise mit Hilfe von wenigstens einer bedarfsweise ansteuerbaren Pumpe oder einer Druckbereitstel¬ lungseinrichtung mit einem ansteuerbaren Druckkolben.
Eine hydraulische Verstärkung des vom Fahrer erzeugten
Bremsdruckes kann dadurch erzielt werden, dass der Fahrer eine Wirkfläche eines Druckkolbens betätigt, und dass mit Hilfe einer entgegengesetzten Wirkfläche des Druckkolbens Bremsflüssigkeit in Richtung der Radbremsen gefördert wird.
Nachteilig bei bekannten Bremsanlagen mit einer derartigen hydraulischen Bremskraftverstärkung ist gewöhnlich das fest vorgegebene Verstärkungsverhältnis, welches bauartbedingt ist. Insbesondere steht das abgegebene Volumen zu der Pedalposition in einem festen Verhältnis. Für eine Raddruckregelung sind deshalb Volumenspeicher und eine zweite elektrohydraulische Druckquelle notwendig, wie dies beispielsweise bei einer konventionellen ESC-Anlage mit Hilfe von Niederdruckspeicher und Pumpe realisiert ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage mit hydraulischer Bremskraftverstärkung dahingehend zu verbessern, dass sich auch komplexere Bremsvorgänge darstellen lassen. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bremsanlage vorgestellt werden.
In Bezug auf die Bremsanlage wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Druckbereitstellungsvorrichtung aufweist einen ersten Druckraum, der von einer ersten Wirkfläche des Druckkolbens begrenzt wird, und einen zweiten hydraulischen Druckraum, der von einer zweiten Wirkfläche des Druckkolbens begrenzt wird, wobei der erste Druckraum hydraulisch mit dem Hauptbremszylinder verbunden ist und wobei der zweite Druckraum hydraulisch mit den Radbremsen verbunden ist, und wobei zwischen Hauptbremszylinder und Radbremsen ein Überströmventil hydraulisch parallel zur Druckbereitstellungseinrichtung geschaltet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es bei
Bremsanlagen mit hydraulischer Bremskraftverstärkung wünschenswert ist, auf robuste, präzise und zuverlässige Art Bremsprozesse darstellen zu können, in denen der Bremsdruck unabhängig vom Fahrer geregelt werden muss, wie beispielsweise ABS- oder EPS-Regelvorgänge oder auch rekuperative Bremsungen.
Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich diese Flexibilität re¬ alisieren, indem zu der Druckbereitstellungseinrichtung ein Überströmventil hydraulisch parallel geschaltet bzw. angeordnet wird, welches einen dosierten bzw. bedarfsweise vorgegebenen Fluss von Bremsflüssigkeit ermöglicht. Das Überströmventil kann in Zusammenhang mit einer gezielten Ansteuerung der Druckbereitstellungseinrichtung zu einem gegenüber dem durch das Flächenverhältnis der beiden Wirkflächen vorgegebene Ver¬ stärkungsverhältnis zusätzlichen oder verminderten Fluss an Druckmittel in die Radbremsen eingesetzt werden. Weiterhin kann durch eine gezielte Ansteuerung beider Komponenten der vom Fahrer erfahrene Pedaldruck eingestellt werden. Die Erfindung besteht somit aus einer Bremsanlage mit einer Kombination eines Überströmventils mit einem Volumenverstärker, der aus einem angetriebenen Kolben mit zwei entgegengesetzten hydraulischen Wirkflächen besteht, wobei Volumenverstärker und Überströmventil hydraulisch parallel geschaltet sind zwischen Haupt¬ bremszylinder und Radbremsen.
Bevorzugt ist jeder Radbremse wenigstens ein Radventil zum Einstellen radindividueller Radbremsdrücke zugeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform sind für jede Radbremse jeweils ein stromlos offenes Einlassventil und ein stromlos geschlossenes Auslassventil vorgesehen.
Vorteilhafterweise sind die beiden Wirkflächen unterschiedliche groß. Das Verhältnis der Größe der beiden Wirkflächen definiert ein Verstärkungsverhältnis zwischen dem vom Fahrer abgegebenen Volumen und dem Volumen, mit dem die Radbremsen beaufschlagt werden. Die vom Fahrer aufzubringende Kraft ergibt sich dagegen frei programmierbar aus dem Druck in den Radbremsen, der auf den Kolben der Druckbereitstelleinrichtung wirkenden elektromotorischen Kraft und ggf. der Ansteuerung des Überströmventils.
Das Flächenverhältnis von erster Wirkfläche zu zweiter Wirk¬ fläche beträgt beispielsweise 1:3, wodurch sich eine dreifache Volumenverstärkung ergibt.
Die erste Wirkfläche ist vorteilhafterweise als Ringfläche oder Stirnfläche ausgebildet und/oder die zweite Wirkfläche ist bevorzugt als kreisförmige Stirnfläche ausgebildet.
Der Hauptbremszylinder ist vorteilhafterweise als Tandem- hauptbremszylinder ausgebildet. Eine der beiden Druckkammern, bevorzugt die Sekundärdruckkammer, kann hydraulisch auf bei By-Wire-Bremsanlagen bekannte Weise mit dem Sekundärbremskreis verbunden werden.
Der erste Druckraum des Volumenverstärkers ist bevorzugt als Ringraum ausgebildet. Er kann auf diese Weise vorteilhaft um einen axialen Bereich des Druckkolbens gebildet werden, während eine Stirnfläche des Druckkolbens den zweiten Druckraum be¬ grenzt .
Der Hauptbremszylinder ist vorteilhafterweise mit der Druckbereitstellungseinrichtung baulich kombiniert derart, dass der Druckkolben zwei Stirnflächen aufweist, von denen die erste einen Druckraum des HauptZylinders begrenzt und von denen die zweite den hydraulisch mit den Radbremsen verbundenen Druckraum begrenzt. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt einen vorteilhaften hydraulisch-mechanischen Durchgriff des Fahrers in einer Rückfallebene und führt zu einer baulich kompakten Ausführung.
In der hydraulischen Verbindung von Hauptbremszylinder und erster Druckkammer ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein stromlos offenes Trennventil angeordnet.
In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem das Überströmventil geschlossen wird, so dass bei der Betätigung des Bremspedals Druckmittel aus einer Druckkammer des Hauptbremszylinders vollständig in die erste Druckkammer der Druckbereitstellungseinrichtung fließt.
Vorteilhafterweise wird das Überströmventil dosiert geöffnet, wobei der Druckkolben derart angetrieben wird, dass ein vorgegebenes Bremsmittelvolumen in die Radbremsen strömt.
Bevorzugt wird der Druckkolben zurückgefahren derart, dass das vom Hauptzylinder abgegebene Bremsmittelvolumen in die beiden Kammern strömt.
Vorteilhafterweise wird dabei das Überströmventil derart an¬ geströmt, dass am Bremspedal ein vorgegebener Druck resultiert. Der Druck wird dabei vorzugsweise derart eingestellt, wie ihn der Fahrer bei der jeweiligen Pedalposition bzw. bei dem jeweils zurückgelegten Pedalweg erwartet.
Das Überströmventil wird in einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens bevorzugt derart geöffnet, dass Bremsmittel aus den Radbremsen in Richtung des HauptZylinders strömt oder in umgekehrter Richtung. Auf diese Weise kann beispielsweise mehr Druckmittel in die Radbremsen gefördert werden, als es der aktuellen Pedalposition entspricht, was beispielsweise bei ESP-Vorgängen relevant ist.
Vorteilhafterweise, wenn der Fahrer das Bremspedal in einer konstanten Position hält, werden das Überströmventil und/oder die radindividuellen Radventile derart angesteuert, dass der Druck am Bremspedal konstant ist. Der Fahrer wird somit nicht durch Bewegungen des Pedals irritiert oder erschreckt bzw. schließt irrtümlich auf eine Fehlfunktion des Bremssystems.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird während einer Bremsung das Trennventil geschlossen. Wenn das Trennventil geschlossen wird, kann Radbremsdruck mit der Differenz der Kolbenflächen bzw. Wirkflächen erzeugt werden, so dass die Antriebskraft im Verhältnis zum geforderten Druck verkleinert werden kann. Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch eine vorgeschlagene Kombination einer Druckbereitstellungs¬ einrichtung und eines parallel geschalteten Überströmventils auch bei Regelvorgängen oder rekuperativen Bremsvorgängen der gewünschte Radbremsdruck eingestellt werden kann, während dem Fahrer das gewohnte Pedalgefühl bzw. der erwartete Pedaldruck bereitgestellt werden kann. Ein separater Simulator zur Simulation eines gewöhnlichen Pedalgefühls kann entfallen.
Die Antriebsleistung bzw. die Dimensionierung der Druckbe- reitstellungseinrichtung kann geringer ausgebildet bzw. vermindert werden als bei By-Wire-Anlagen mit einem Simulator, da während einer Normalbremsung der Fahrer den Druckaufbau unterstützt . Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung : FIG. 1 eine hydraulische Baugruppe mit einer Druckbereit¬ stellungseinrichtung und einem Überströmventil;
FIG. 2 eine Druckbereitstellungseinrichtung mit einem
Hauptbrems zylinder;
FIG. 3 ein Bremssystem mit einer hydraulischen Baugruppe gemäß FIG. 1 in einer ersten bevorzugten Ausführungsform; und
FIG. 4 ein Bremssystem mit einer hydraulischen Baugruppe gemäß FIG. 1 in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen .
Eine in FIG. 1 dargestellte hydraulische Baugruppe 2 umfasst eine Druckbereitbereitstellungseinrichtung 6 zum bedarfsweisen aktiven Druckaufbau in Radbremsen einer Bremsanlage und ein hydraulisch dazu parallel geschaltetes, stromlos geschlossenes Überströmventil 10. Das Überströmventil 10 ist als analoges Ventil ausgebildet und kann dosiert geöffnet werden, d.h. es kann kontinuierlich vom geschlossenen Zustand geöffnet werden bis es vollständig offen bzw. auf Durchlass geschaltet ist. Die
Druckbereitstellungseinrichtung 6 weist einen ersten Druckraum 18 auf und einen zweiten Druckraum 14. In den Druckraum 14 ist ein von einem Elektromotor 22 angetriebener Druckkolben 16 verschiebbar. Die Position des Druckkolbens 16 wird durch einen, bevorzugt redundant ausgebildeten Rotorlagesensor 26 gemessen. Weiterhin ist noch ein, bevorzugt redundant ausgeführter, Temperatursensor 28 zur Messung der Temperatur der Motorwicklung vorgesehen. Die Rotation des Elektromotors 22 wird mittels eines Rotations-Translationsgetriebes , welches bevorzugt als Ku- gelgewindetrieb (KGT) ausgebildet ist, in eine Translations¬ bewegung des Druckkolbens 16 umgewandelt. Der erste Druckraum 18 wird durch eine erste Wirkfläche 36, die als Ringfläche ausgebildet ist, begrenzt. Der erste Druckraum 18 ist ringförmig um einen Abschnitt des Druckkolbens 16 ausge¬ bildet. Der zweite Druckraum 14 wird durch eine als kreisrunde Stirnfläche ausgebildete Wirkfläche 32 begrenzt. Die erste
Druckkammer bzw. der erste Druckraum 18 ist über hydraulische Leitungen 40, 44 mit einem Druckraum eines nicht dargestellten Hauptbremszylinders 82 verbindbar. Die zweite Druckkammer bzw. der zweite Druckraum 14 ist über hydraulische Leitungen 50, 54 mit nicht dargestellten Radbremsen 92, 94, 96, 98 verbindbar. In einer hydraulischen Verbindung 60, die zur hydraulischen Verbindung des Hauptbremszylinders 82 und der Radbremsen 92, 94, 96, 98 vorgesehen ist, ist das Überströmventil 10 angeordnet. Eine baulich kombinierte Einheit aus der Druckbereitstel¬ lungseinrichtung 6 (schematisch gekennzeichnet durch die geschwungene Linie 600) und einem Hauptbremszylinder 62, der mit Hilfe eines Bremspedals 64 und einer Kolbenstange 66 betätigt wird, ist in FIG. 2 dargestellt. Der erste Druckraum 18 wird einerseits von der ersten Wirkfläche 36 des Druckkolbens 16 begrenzt und andererseits von einem Hauptbremszylinderkolben 70 des Hauptbremszylinders 62. Der Druckkolben 16 bzw. Verstärkerkolben weist auf diese Weise zwei Stirnflächen 32, 36 auf. Der Antrieb 222 (stark schematisch in Fig. 2 dargestellt) des Druckkolbens 16 ist zwischen den beiden Stirnflächen 32, 36 bzw. Druckräumen 14, 18 angeordnet. Die kleinere Stirnfläche 36 des Druckkolbens 16 ist in den Hauptbremszylinder 62 integriert. Der zweite Druckraum 14 ist hydraulisch über eine Leitung 54 mit Radbremsen 92, 94, 96, 98 verbunden. Auf diese Weise wird ein mechanischer Fahrerdurchgriff in verschiedenen Fehlerfällen ermöglicht, d.h. der Fahrer kann durch Muskelkraft Bremsdruck in den Radbremsen aufbauen. Eingezeichnet in FIG. 2 sind weiterhin die hydraulische Leitung 60, in der das Überströmventil 10 angeordnet ist, und die zur hydraulischen Verbindung des Hauptbremszylinders 62 und der Radbremsen 92, 94, 96, 98 vorgesehen ist. Die Fig. 2 ist stark schematisch und zeigt z.B. keinen Druckmittelvorratsbehälter, welcher an der gestrichelten Linie, z.B. über ein Rückschlagventil oder ein elektrisch betätigbares Ventil, angeschlossen sein kann, oder radindi¬ viduelle Ventil (z.B. Einlassventile oder Auslassventile).
Ein in FIG. 3 dargestellter hydraulischer Schaltplan einer Bremsanlage in einer ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt eine mögliche Verwendung der hydraulischen Baugruppe gemäß FIG. 1 in einem Bremssystem. Die Bremsanlage 80 weist einen Hauptbremszylinder 82 auf, der als Tandemhauptbremszylinder ausgebildet ist. Der Hauptbremszylinder 82 weist eine Pri- märdruckkammer 84 auf, in der bei Betätigung des Bremspedals 64 ein Primärkolben 86 verschoben wird, der mit dem Bremspedal 64 durch die Kolbenstange 66 gekoppelt ist. Ein schwimmend ge¬ lagerter Sekundärkolben 88 ist in eine zweite Druckkammer bzw. Primärdruckkammer 90 verschiebbar.
Die Bremsanlage weist vier hydraulisch betätigbare Radbremsen 92, 94, 96, 98 auf. Die Radbremsen 96, 98 sind einem ersten Bremskreis I bzw. Primärkreis zugeordnet. Die Radbremsen 92, 94 sind einem zweiten Bremskreis II bzw. Sekundärkreis II zuge- ordnet. Jeder Radbremse 92, 94, 96, 98 ist jeweils ein stromlos offenes Einlassventil 102, 104, 106, 108 zugeordnet, dem jeweils ein Rückschlagventil zugeordnet ist, welches einen Fluss von Druckmittel in Richtung der Radbremse sperrt und in umgekehrter Richtung freigibt. Jeder der Radbremsen 92, 94, 96, 98 ist weiterhin ein stromlos geschlossenes Auslassventil 112, 114, 116, 118 zugeordnet, durch welches aus der jeweiligen Radbremse 92, 94, 96, 98 Druckmittel in den Druckmittelvorratsbehälter 76 abströmen kann. Die Bremsanlage 80 umfasst die in FIG. 1 dargestellte hyd¬ raulische Baugruppe 2 mit der Druckbereitstellungseinrichtung 6 und dem Überströmventil 10. Die erste Druckkammer 18 der Druckbereitstellungseinrichtung 6 ist hydraulisch durch eine Leitung 80 mit der Primärdruckkammer 84 des Hauptbremszylinders 82 verbunden. Die Druckkammer 14 der Druckbereitstellungseinrichtung 10 ist durch eine Saugleitung 122 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 76 verbunden, in der ein Rückschlagventil 124 angeordnet ist, welches einen Druckmittelfluss aus dem Druckmittelvorratsbehälter 76 in die Druckkammer 14 erlaubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt. Die Pedalstellung wird mit Hilfe eines, bevorzugt redundant ausgeführten, Pedalwegsensors 130 gemessen. Der Druck in der Primärdruckkammer 84 wird mit Hilfe eines, bevorzugt redundant ausgeführten, Drucksensors 134 gemessen. Der Systemdruck, der in der
Druckkammer 14 bzw. einer Systemdruckleitung 140 vorliegt, wird von einem, bevorzugt redundant ausgeführten, Systemdrucksensor 142 gemessen. Über eine Druckzufuhrleitung 148, in der ein stromlos geschlossenes Druckzuschaltventil 152 angeordnet ist, werden die Radbremsen 92, 94 mit Bremsdruck versorgt. Über eine Druckzufuhrleitung 162, 160, in der ein stromlos geschlossenes Druckzuschaltventil 166 angeordnet ist, werden die Radbremsen 96, 98 mit Bremsdruck versorgt. Die Sekundärdruckkammer 90 ist hydraulisch trennbar über eine Leitung 170, in der ein stromlos offenes Trennventil 172 angeordnet ist, mit den Radbremsen 92, 94 des Bremskreises II verbunden.
Die dargestellte Ventilschaltung entspricht einer Normalb¬ remsung. Der Fahrer-Hauptzylinder bzw . Hauptbremszylinder 82 ist als ein Tandem-Hauptzylinder ausgeführt, dessen Primärkreis mit dem Verstärkerkolben bzw. mit der Druckbereitstellungseinrichtung 6 verbunden ist. Der Sekundärkreis der Bremsanlage 80 entspricht der einer By-Wire-Bremsanlage . Der Raddruck wird konventionell mit Einlassventilen 102, 104, 106, 108 und Auslassventilen 112, 114, 116, 118 moduliert. Der Primärkreis umfasst das stromlos geschlossene Druck¬ zuschaltventil 166 bzw. Primärdruckzuschaltventil , um bei elektrischem Totalausfall unter Betätigung einen Volumenverlust in den Verstärkerkolben zu vermeiden. Der Sekundärkreis umfasst entsprechend das Druckzuschaltventil 152 bzw. Sekundärdruck- zuschaltventil .
Im Gegensatz zu bekannten By-Wire-Bremssystemen kann bei der dargestellten Bremsanlage 80 auf einen Simulator zur Simulation eines konventionellen Pedalgefühls und ein Simulatorventil verzichtet werden. Die vom Fahrer am Bremspedal 64 erfahrene Kraft beim Druckaufbau bzw. Druckhalten kann mit Hilfe der gezielten Ansteuerung des Druckkolbens 16 und/oder der gezielten Ansteuerung des Überströmventils 10 eingestellt werden. In gewissen Betriebszuständen soll nämlich ein anderes Verhältnis zwischen dem vom Fahrer-Hauptzylinder abgegebenen Volumenstrom und dem Volumenstrom zu den Radbremsen 92, 94, 96, 98 erreicht werden, als dies durch das Flächenverhältnis der beiden
Wirkflächen 32 und 36 vorgegeben ist. Dazu wird das Überströmventil 10 dosiert geöffnet und der Verstärkerkolben bzw. Druckkolben 16 geeignet bewegt. Das Überströmventil 10 ist analog ansteuerbar, so dass es in Zwischenstellungen, bevorzugt kontinuierlich, zwischen ganz offen und ganz geschlossen eingestellt werden kann.
Beispielhaft soll während eines ABS-Manövers oder einer re¬ generativen Bremsung weniger Volumen, als der Pedalbetätigung entspricht, an die Radbremsen 92-98 abgegeben werden. Dann wird das Überströmventil 10 dosiert geöffnet und vom Fah¬ rer-Hauptzylinder 82 zu den Radbremsen hin durchströmt . Indem der Verstärkerkolben bzw. Druckkolben 6 der Druckbereitstellungseinrichtung 6 geeignet bewegt wird, können die gewünschten Volumenströme an beiden Anschlüssen erreicht werden. Wenn zum Beispiel der Fahrer das Pedal 64 betätigt und kein Volumen an die Radbremsen abgegeben werden soll, wird der Verstärkerkolben so in Löserichtung, d.h. in der Richtung bewegt, in dem das von der Druckkammer 14 aufnehmbare Volumen größer wird, bewegt, dass die beiden Kammern 14, 18 insgesamt genau das vom Fahrer-Hauptzylinder abgegebene Volumen aufnehmen. Das Überströmventil 10 wird so angesteuert, dass am Anschluss zum Fahrer-Hauptzylinder genau der Druck entsteht, den der Fahrer bei der jeweiligen Pedalposition erwartet. Insbesondere soll aus der Bereitschaftsposition des Verstärkerkolbens heraus eine Be¬ wegung in Löserichtung möglich sein.
Als weiteres Beispiel soll während eines ESP-Manövers mehr Volumen als der Pedalbetätigung entspricht an die Radbremsen 92, 94, 96, 98 abgegeben werden. Dazu wird das Überströmventil 10 dosiert geöffnet und von den Radbremsen zum Fahrer-Hauptzylinder 82 hin durchströmt. Wenn zum Beispiel der Fahrer das Pedal 64 konstant hält, wird der Verstärkerkolben bzw. Druckkolben 16 derart in Betätigungsrichtung, d.h. in einer Richtung, in der Druckmittel aus der Druckkammer 14 bewegt wird, bewegt, dass beide Kammern 14, 18 insgesamt genau das gewünschte Volumen an die Radbremsen abgeben. Das Überströmventil 10 und gegebe¬ nenfalls die Radeinlassventile 102-108 werden so angesteuert, dass der Druck am Anschluss zum Fahrer-Hauptzylinder 82 konstant bleibt . In dem in FIG. 4 dargestellten hydraulischen Schaltplan einer Bremsanlage 80 in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist ein weiteres Trennventil 200 hinzugefügt. Abgesehen davon ist die Bremsanlage identisch mit der in FIG. 3 dargestellten Bremsanlage 80. Das Trennventil 200 ist angeordnet in der hydrau- lischen Verbindung zwischen Primärdruckkammer 84 und ringförmiger Kammer 18 der Druckbereitstellungseinrichtung 6. Wenn das Trennventil 200 geschlossen wird, kann Radbremsdruck mit der Differenz der Kolbenflächen bzw. Wirkflächen 23, 36 erzeugt werden, so dass die Antriebskraft im Verhältnis zum geforderten Druck verkleinert werden kann . Im Primärkreis I kann bedarfsweise mit der gegebenenfalls noch kleineren Ringfläche 36 Druck erzeugt werden .

Claims

Patentansprüche
1. Bremsanlage (80), umfassend
• hydraulisch betätigbare Radbremsen (92, 94, 96, 98); einen mit Hilfe eines Bremspedals (64) betätigbaren Haupt¬ bremszylinder (82; 62) mit wenigstens einer Druckkammer (84, 90; 18);
• eine Druckbereitstellungseinrichtung (6) mit einem mit Hilfe eines Elektromotors (22) angetriebenen Druckkolben (16) für aktiven Bremsdruckaufbau in den Radbremsen (92,
94, 96, 98),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Druckbereitstellungsvorrichtung (6) aufweist einen ersten Druckraum (18), der von einer ersten Wirkfläche (36) des Druckkolbens (16) begrenzt wird, und einen zweiten hydraulischen Druckraum (14), der von einer zweiten
Wirkfläche (32) des Druckkolbens (16) begrenzt wird, wobei der erste Druckraum (18) hydraulisch mit dem Hauptbremszylinder (82, 62) verbunden ist und wobei der zweite Druckraum (14) hydraulisch mit den Radbremsen (92, 94, 96,
98) verbunden ist, und wobei zwischen Hauptbremszylinder (82, 62) und Radbremsen (92, 94, 96, 98) ein Überströmventil (10) hydraulisch parallel zur Druckbereit¬ stellungseinrichtung (6) geschaltet ist.
2. Bremsanlage (80) nach Anspruch 1, wobei die beiden Wirkflächen (32, 36) unterschiedlich groß sind.
3. Bremsanlage (80) nach Anspruch 2, wobei das Flächenver- hältnis von erster Wirkfläche (32) zu zweiter Wirkfläche (36)
1:3 beträgt.
4. Bremsanlage (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Wirkfläche (32) als Stirn- oder Ringfläche ausgebildet ist und/oder wobei die zweite Wirkfläche (36) als kreis¬ förmige Stirnfläche ausgebildet ist. Bremsanlage (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hauptbremszylinder (82) als Tandemhauptbremszylinder ausgebildet ist.
Bremsanlage (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Druckraum (18) ringförmig ausgebildet ist.
Bremsanlage (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hauptbremszylinder (62) mit der Druckbereitstellungseinrichtung (6) baulich kombiniert ist derart, dass der Druckkolben (16) zwei Stirnflächen aufweist, von denen die erste (36) einen Druckraum (18) des HauptZylinders (62) begrenzt und von denen die zweite (32) den hydraulisch mit den Radbremsen (92, 94, 96, 98) verbundenen Druckraum (14) begrenzt .
Bremsanlage (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in der hydraulischen Verbindung von Hauptbremszylinder (82) und erster Druckkammer (18) ein stromlos offenes Trennventil (200) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Überströmventil (10) geschlossen wird, so dass bei der Betätigung des Bremspedals (64) Druckmittel aus einer Druckkammer (84) des Hauptbremszylinders (82) vollständig in die erste Druckkammer (18) der Druckbereitstellungseinrichtung fließt .
Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Überströmventil
(10) dosiert geöffnet wird und wobei der Druckkolben (16) derart an¬ getrieben wird, dass ein vorgegebenes Bremsmittelvolumen in die Radbremsen (92, 94, 96, 98) strömt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Druckkolben (16) zurückgefahren wird derart, dass das vom Hauptzylinder (82) abgegebene Bremsmittelvolumen in die beiden Kammern (14, 18) strömt .
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Überströmventil (10) derart angeströmt wird, dass am Bremspedal (64) ein vor¬ gegebener Druck resultiert.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Überströmventil (10) derart geöffnet wird, dass ein vor¬ gegebener Volumenstrom von Bremsmittel aus dem Hauptbremszylinder (82) in Richtung der Radbremsen (92, 94, 96, 98) oder in umgekehrter Richtung strömt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei, wenn der Fahrer das Bremspedal in einer konstanten Position hält, das Überströmventil (10) und/oder die radindividuellen Rad¬ ventile (102-108) derart angesteuert werden, dass der Druck am Bremspedal (64) konstant ist.
15. Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage nach Anspruch 8, wobei während einer Bremsung das Trennventil (200) ge¬ schlossen wird.
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