WO2024056648A1 - Bremssystem sowie ventil mit zuschaltbarer haltekraft - Google Patents

Bremssystem sowie ventil mit zuschaltbarer haltekraft Download PDF

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WO2024056648A1
WO2024056648A1 PCT/EP2023/074990 EP2023074990W WO2024056648A1 WO 2024056648 A1 WO2024056648 A1 WO 2024056648A1 EP 2023074990 W EP2023074990 W EP 2023074990W WO 2024056648 A1 WO2024056648 A1 WO 2024056648A1
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pressure
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pressure supply
brake
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Heinz Leiber
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Heinz Leiber
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    • B60T17/221—Procedure or apparatus for checking or keeping in a correct functioning condition of brake systems

Definitions

  • DE 10 20 2018 213 306 describes a system with detection of brake circuit failure due to leakage in the brake circuit by evaluating the pressure gradient.
  • each wheel brake cylinder is connected to at least one or two electromagnetically controlled control valves, which are electrically controlled by an electrical control unit (ECU), for example to prevent the wheel from locking.
  • ECU electrical control unit
  • each wheel brake cylinder is usually assigned an inlet and an outlet valve, with the inlet valve usually having a check valve connected in parallel so that the inlet valve, which is often also referred to as a switching valve, does not occur when the pressure is reduced quickly closes due to the dynamic pressure.
  • the object of the invention is to prevent the failure of an entire brake circuit if only one wheel circuit fails or becomes leaky.
  • the wheel circuit here means the wheel brake cylinder including its hydraulic connection to the valve, e.g. inlet valve, up to the wheel brake cylinder.
  • a four-circuit brake system is understood here as a braking system in which, if one wheel circuit or two or three wheel circuits fails, the other three or two wheel circuits or one wheel circuit are still functional.
  • the valve SV2k is understood to mean the valve assigned to a wheel brake cylinder, through which hydraulic medium flows to build up pressure in only this wheel brake cylinder.
  • the wheel circuit here means the wheel brake cylinder including the hydraulic connection from the valve to the wheel brake cylinder.
  • the hydraulic medium can also flow from the associated wheel brake cylinder through the valve SV2k back into the brake circuit BK1 or BK2 to reduce pressure.
  • the invention uses a valve SV2k or a switching valve of the "normally open” type, the valve actuator of which moves from the open valve position to the closed valve position by means of a first electromagnetic drive, in which the valve actuator is pressed against a valve seat , is adjusted. If the electromagnetic drive is not energized or is not sufficiently energized, a valve spring pushes the valve actuator into the starting position, i.e. into the open valve position. In the open valve position, the invention provides an additional force device which generates an additional force on the valve actuator, which is directed in the direction of the open valve position and thus supports or replaces the valve spring, so that there is an increased resulting force with which the valve actuator in the open valve position is subjected to force.
  • the additional power device can be switchable, for example formed by an electromagnet in addition to the actual valve drive. It can therefore also be referred to as an active additional force device, since the additional force generated on the valve actuator can be switched on or off optionally and depending on the state of the brake system. However, it is also possible for the additional power device to act passively, for example by using a permanent magnet. It is also within the meaning of the invention if the additional power device has an electromagnet and a permanent magnet. In all of the above-described embodiments, a force supporting the valve spring is advantageously exerted on the valve actuator by means of the additional force device in order to hold it in its open position so that the valve does not close unintentionally.
  • valve SV2k With a merely active additional force device, in order to close the valve SV2k, its drive only has to act against the force of the valve spring, which can be dimensioned smaller due to the switchable additional force device, so that the valve SV2k closes securely and the tightness is guaranteed by a high pressure force.
  • the actual actuator of the SV2k valve only has to apply an increased force at the beginning of the stroke movement from the open towards the closed position in order to overcome the passive and therefore permanently acting additional force.
  • the force of the passive power additional device will decrease quickly and will have less of an impact in the closed position of the valve.
  • valve SV2k is the safety gate for the brake circuits BK to the wheel brake cylinder RZ. If one of the four hydraulic connections from the hydraulic control unit to a wheel brake cylinder fails in the brake system according to the invention, or if the wheel brake cylinder leaks, the valve SV2k according to the invention can be used to decouple the faulty hydraulic connection or the faulty wheel brake cylinder from the rest of the brake system with a high degree of security .
  • the additional power device only needs to be switched on or act when the pressure needs to be reduced quickly. In all other operating states of the brake system, the additional holding or supporting force of the additional power device is not required, so that energy can be advantageously saved.
  • valve described above is used both alone and in combination with the brake system described below.
  • the brake system according to the invention described below should advantageously be equipped with the valve described above.
  • the brake system according to the invention is operated with a different type of valve.
  • the braking system according to the invention thus has four wheel circuits, in which two wheel circuits are assigned to a brake circuit. If one wheel circuit fails, three wheel circuits are advantageously available for the braking effect.
  • the functional reliability of the brake system according to the invention can be additionally increased by installing at least one filter with a small mesh size at the inlet and/or outlet of the valve.
  • the mesh size should be chosen so small that when the SV2k valve is closed, these small dirt particles only produce small leaks and therefore only small flow rates, which can be compensated for by the pressure supply, but which are dependent on the diagnosis, both via the flow rate of the pressure supply and via the Level in the storage container can be detected.
  • a measurement of the volume intake and the time course of the pressure in the respective wheel circle and a comparison with the previously determined pressure-volume characteristic curve of the wheel circle can be carried out during the diagnosis.
  • the diagnosis can be carried out every time you brake and/or even when the vehicle is at a standstill or during service.
  • the SV2k valve does not require a check valve, but still meets a wide range of requirements. So it must remain safely open in both directions even at high flow rates, i.e. the weak point typical of today's valves, that at high flow rates due to effects on the valve seat, a force acts on the valve cone and valve spring and the valve closes automatically, must not occur.
  • the valve SV2k can advantageously be optimized by appropriately designing the sealing cone, the dimensions of the return spring and the valve tappet, in addition to the additional power device.
  • the pressing force should be significantly smaller than when using a progressive spring, which has a higher force in this position than in the open position , which is unfavorable for the dimensioning of the magnetic circuit due to the correspondingly higher power requirement.
  • the brake system according to the invention can have different valve circuits: a) four valves SV2k for four wheel brake cylinders each, via which both the pressure build-up and the pressure reduction for the respectively assigned wheel brake cylinders takes place; b) four valves SV2k for four wheel brake cylinders each and two exhaust valves; c) four valves SV2k and four exhaust valves.
  • a diagnostic circuit can advantageously identify the faulty wheel circuit both when braking and parking and close the valve SV2k belonging to the wheel circuit, so that in the case of this single error, three wheel circuits continue to operate and in the case of a double error, i.e. if two wheel circuits fail at the same time, Two wheel circles are available in the “worst case”. With conventional braking systems, however, in the worst case scenario, the brakes fail completely.
  • the brake system according to the invention can also be designed in such a way that instead of four hydraulic wheel circuits, there is a mixed hydraulic-electric brake system, in which, for example, hydraulic lines to the hydraulically operating front wheel brakes and only electrical connections to the electromotively operating brakes (EMB) are present on the rear axle Structure is known.
  • EMB electromotively operating brakes
  • a single pressure supply for level 2 of automated driving or two pressure supplies for levels 3 to level 5 of automated driving whereby the second, redundant pressure supply can contain a piston pump or a rotary pump.
  • the rotary pumps have a clear cost advantage.
  • a simple check valve can be used at the outlet of the pressure supply instead of the solenoid valve, which has the same advantages in the event of a pressure supply failure and is more cost-effective.
  • the pressure reduction during normal braking cannot take place by controlling the piston of the pressure supply, but rather by controlling the exhaust valves using the pressure sensor signal from the pressure sensor or the pressure sensor. Since at least two outlet valves AV are used, there is also redundant pressure reduction. Depending on the pressure reduction speed requirement and the number of outlet valves AV, one, two or more outlet valves AV can be opened.
  • Solenoid valves can be provided to separate the pressure supply from the brake circuits. However, it is also possible to dispense with such isolation valves if the pressure supply is provided with a drive with redundant winding wiring, for example 2x3 phases and/or redundant control, in such a way that between the switching valves SV2K1-4 and the SV2K1-4 assigned to the wheel circuits Pressure supply DV none additional valves are provided. In order to prevent a failure of the brake system, for example due to a leaky piston seal or small piston play, compensation is carried out through additional delivery and a sufficient delivery rate from the pressure supply device.
  • the usual vehicle coordination and also the brakes can be simplified in various areas such as logistics, service and homologation.
  • the following double faults can occur in brake systems: a) Failure of the pressure supply with plunger and simultaneous failure of the isolating valve (MVD1), with which the pressure supply can be decoupled from the brake circuit(s); b) Failure of the drive motor of the pressure supply at, for example, full stroke and simultaneous failure of the isolating valve (MVD1), so that during the return stroke of the piston of the pressure supply there is a pressure reduction with a loss of volume of hydraulic medium in the brake circuit or brake circuits; c) Failure of the pressure supply device equipped with a double-stroke piston, the piston of which separates two working spaces from one another and which delivers in both piston stroke directions; d) Failure or leakage of the 2/2-way valve (MV/DV1), via which at least one brake circuit can be connected to the storage container, so that the hydraulic medium can get from the brake circuit into the storage container via the 2/2-way valve.
  • the motor windings of the drive motor to be redundant and/or to provide a redundant, i.e. additional, isolating valve to the isolating valve MVD1.
  • an additional redundant valve MVredl can be connected in series to the isolating valve MVD1 and/or an additional redundant isolating valve MVred2 can be connected in series to the isolating valve, which is used to shut off the hydraulic line between the brake circuit and the storage container serves.
  • the main causes of brake circuit failure lie in the wheel brake cylinder, the switching valve assigned to the wheel brake, which functions in particular as an inlet valve, the pressure supply and the master brake cylinder with isolating valve.
  • these main causes can be advantageously controlled, while at the same time, in the event of a fault, less loss of braking effect and better driving stability and pedal characteristics are achieved with the measures according to the invention.
  • Fig. 1 shows the structure of a brake system according to the invention with four hydraulic wheel brakes, which are connected to the hydraulic unit via four hydraulic lines, which has additional valves in addition to the four valves SV2k according to the invention assigned to the wheel brakes;
  • Fig. la shows a typical brake pressure curve in an ABS control cycle
  • Fig. lb shows the structure of a mixed braking system with hydraulically operated brakes on the front axle and electrically operated brakes on the rear axle;
  • Fig. 2 shows the basic structure of a valve SV2k with a
  • Fig. 2a shows the force curve of the additional power device over the
  • Fig. 2b shows the force curve of the electromagnetic valve force and the force of the return spring over the valve armature stroke
  • Fig. 2c shows the electrical valve current with current control
  • Fig. 2d shows the valve SV2k according to Figure 2 in a structural representation as a modification of a standard valve
  • Fig. 2e shows a further possible embodiment of the valve SV2k in a structural representation as a modification of a standard inlet valve
  • 3a to 3c various possible valve circuits for the brake system according to the invention with four wheel circuits;
  • Fig. 3d2 Extensions of the brake system shown in Figure 3d with a redundant solenoid valve to improve double-fault safety and an optional drive motor of the pressure supply device with redundant phase windings;
  • Fig. 3d4 Brake system with redundant pressure supply device with plunger piston and double-stroke piston and optionally additional motor with 2x3 phase winding.
  • Fig. 4 Brake system with additional seal and throttle for diagnosis.
  • Fig.l shows the simplified structure of a brake system according to the invention with four wheel circuits with the hydraulic connections HL1 - HL4 between the wheel brake cylinders RZ1 - RZ4 and the valves SV2kl - SV2k4.
  • wheel circuit 1 consists of wheel brake cylinder RZ1 and hydraulic line HL1.
  • the exhaust valves can be provided optionally, whereby one, two or even four exhaust valves can be provided.
  • the hydraulic connections between the optional outlet valves AV and the reservoir VB are shown in dashed lines.
  • the SV2k valves have a hydraulic connection to the pressure supply DV via the brake circuits BK1 and BK2.
  • the brake circuits BK1 and BK2 can optionally be connected to one another via a normally open circuit isolating valve KTV, which is shown in more detail in the structure in Fig. 3a - Fig. 3c with the designation BP1.
  • this circuit isolating valve KTV can also be designed as a 3/2-way valve, with the pressure supply DV being connected to one connection of the valve and the other two connections being connected to the two brake circuits, so that the pressure supply can be connected either can be connected to one or the other brake circuit BK1 or BK2.
  • DV piston pumps with so-called unstaged single-stroke pistons and stepped pistons as double-stroke pistons with forward and return strokes are used as pressure supply.
  • the pressure supply DV with single-stroke piston has only one pressure output while the pressure supply DV with double-stroke piston has two pressure outputs.
  • a pressure supply DV with only one pressure outlet can be formed, for example, by a motor-driven piston-cylinder unit with only one pressure chamber or, for example, by a rotary pump.
  • a pressure supply DV with two pressure outputs can be formed, for example, by a motor-driven double-reciprocating piston pump with two pressure chambers, in which case each pressure or working chamber is connected to or forms an output.
  • the DV pressure supply with double-stroke piston is advantageously used for continuous delivery and also has advantages in the event of a fault in the four-circuit brake system when it comes to additional delivery to compensate for leaks.
  • the DV pressure supply with double-stroke piston requires a valve circuit for the back and forth stroke. Both piston types also optionally use the circuit isolating valve KTV to separate the two brake circuits BK1 and BK2.
  • the KTV valve is used to either connect the pressure supply to the brake circuits BK1 and BK2 or to disconnect it from them. If, on the other hand, a pressure supply with two outputs is used, a brake circuit BK1 or BK2 is connected to each output of the pressure supply DV, in which case the circuit isolating valve KTV is then used to selectively connect or disconnect the two brake circuits BK1 and BK2, as shown in Figure 1 is shown.
  • the pressure supply DV preferably has an EC motor with one or two phases and a corresponding number of winding controls, so that redundant operation is guaranteed.
  • One or two pressure sensors DG can be provided to determine the actual pressure, Rist, in the two brake circuits BK1, BK2.
  • the master brake cylinder can be designed either as a single master brake cylinder SHZ or as a tandem master brake cylinder THZ, via which pressure can be generated by means of the brake pedal if the pressure supply DV fails.
  • the storage container VB can be connected or arranged, which has a float with a sensor target 2 arranged thereon, with a sensor element 1 being provided in the control and regulation unit ECU in order to detect the fill level of the storage container.
  • Fig. la shows the typical brake pressure curve PRZ in a standard ABS control cycle in a wheel brake cylinder.
  • the brake pressure is kept constant until time 2 so that stable wheel slip can occur.
  • stable wheel slip is achieved and the brake pressure is increased quickly, ie with a large gradient, with the aim of quickly reaching the maximum braking force between the tires and the road again.
  • the braking force is just below the maximum braking force between the tire and the road.
  • the brake pressure is now increased slowly, ie with a small gradient, so that the braking force remains close to the maximum braking force between the tire and the road for a long time.
  • the braking force between the tires and the road has decreased despite increasing brake pressure.
  • the brake pressure must be reduced very quickly, ie with a large gradient, since the wheel slip is unstable in this time period and can increase very quickly.
  • the wheel accelerates again, with the pressure being kept constant so that stable wheel slip can occur again.
  • stable wheel slip is achieved and the brake pressure can be increased again.
  • the small gradient of the brake pressure between times 3 and 4 is achieved with electrical current control or current regulation of the valves SV2k.
  • the connections of the valves, as shown in Fig. 1, are absolutely necessary.
  • the brake pressure gradient between times 4 and 5 depends on the brake pressure in the wheel brake cylinder, ie when the pressure in the wheel brake cylinder PRZ is high, the gradient is large and when the pressure in the wheel brake cylinder PRZ is low, the gradient is small.
  • PRZ 10bar
  • the hydraulic resistance of the outlet valve AV should be low for a large gradient.
  • PRZ 100 bar
  • the gradient should not be too large and the hydraulic resistance of the outlet valve AV should be greater for precise pressure adjustment and low noise. It follows from this that the hydraulic resistance of the exhaust valve can only ever be a compromise.
  • valves SV2k As already mentioned, the small gradient of the brake pressure build-up in the wheel brake cylinder between times 3 and 4 is achieved with an electrical current control or current regulation of the valves SV2k.
  • the hydraulic connections of the valves SV2k as shown in Fig. 1, e.g. SV2kl, are absolutely necessary.
  • valve SV2kl When controlling the gradient of the brake pressure build-up in, for example, wheel brake cylinder RZ1, the hydraulic resistance of the valve SV2kl is influenced by means of electrical current control or current regulation.
  • valve SV2kl When valve SV2kl is open, volume flows from brake circuit BK1 into wheel brake cylinder RZ1 when brake pressure builds up in wheel brake cylinder RZ1. The volume flows through the narrow valve gap between the valve armature (ball in the figure of SV2kl) and the valve seat of the valve SV2kl.
  • the brake pressure in front of the valve gap i.e. on the side of the brake circuit BK1 is greater than after the valve gap.
  • This pressure difference acts on the valve armature, whereby a pressure difference force is exerted on the valve armature, which acts in the direction of the valve opening.
  • a magnetic force is created on the valve armature in the direction of the closed position of the valve. This magnetic force causes the armature to move in the “valve closing” direction and the valve gap becomes smaller, which reduces the volume flow and thus the pressure build-up gradient in wheel brake cylinder RZ1.
  • the greater the electrical current on the valve SV2kl the smaller the brake pressure build-up gradient in the wheel brake cylinder RZ1. In this way, the brake pressure build-up gradient in wheel brake cylinder RZ1 can be influenced by current control or current regulation of the valve SV2kl.
  • Fig. lb shows a mixed braking system with hydraulically operated brakes on the front axle and electrically operated EMB brakes on the rear axle.
  • the hydraulic circuit of the front axle is with the SV2k valves identical to the embodiment according to Figure 1, with simple connections to the pressure supply DV.
  • An additional isolating valve for the single master cylinder SHZ is arranged in the connecting line HL5, which can also be provided in the embodiment shown in FIG. This valve is closed during normal operation.
  • the pressure supply DV is driven by an EC motor, which is preferably driven redundantly via a 2x3 phase winding control. This means that approx. 70% of the braking effect can still be provided in the event of a single fault in a winding.
  • Fig. 2 shows the special valve SV2k required for the previously described embodiments, which functions reliably in both flow directions, ie even with large flow rates, such as 100cm 3 /s - 120cm 3 /s, and large pressure differences across the valve, such as e.g. 160bar - 220bar.
  • This valve SV2k ensures that it does not close automatically, especially for the areas described above.
  • the valve SV2k according to the invention has the typical structure of a solenoid valve with an electromagnetic circuit EMI with an armature 6, a valve actuator or valve tappet 7 and a valve seat 8 as well as the return spring 13.
  • the return spring 13 can be dispensed with if the additional force device, which is shown in Figure 2 by the electromagnetic Circle EM2 is formed, is designed accordingly.
  • the valve drive EMI generates (see Figure 2a) a strong progressive force FM1 over the stroke h and the return spring 13 to reset the armature produces a restoring force FRF that is progressive over the stroke h.
  • the anchor 6 is coupled to a second force-generating element, which forms the additional force device according to the invention.
  • This can consist of a second electromagnetic circuit EM2 with an armature 6a, the switchable force FM2 of which counteracts the force FM1 of the first magnetic circuit EMI.
  • a permanent magnetic circuit can also be used as a passive additional force device, consisting of a small permanent magnet 9 with a pole plate 10.
  • the force effect of FM2 counteracts FM1 and acts with a relatively strong force when the valve is open with a strong desired drop in force over the stroke h.
  • the force FM2 is (see Figure 2b) still large enough at the end of the stroke to take over the usual armature reset and can therefore replace the usual return spring 13.
  • Figure 2c shows the interaction of all power sources FM1 as a function of current strength and FM2 for permanent magnets.
  • the pressure difference P2-P1 acts on the valve seat with the force FP, which is directed in the direction of the valve opening if the pressure P2 is greater than the pressure PI.
  • the hydraulic force on the valve armature FH which acts when flow through the valve with volume flow Q, acts in the open position of the valve. Therefore, the force of the additional force device FM2 should act primarily in this position and therefore, due to the decreasing force of FM2 over the armature movement in the direction of "close the valve", and therefore in the open position, it can be dimensioned higher than when using a spring with increasing force FRF during the armature movement in the direction of “Close valve”.
  • the valve tappet 7 can also have a special shape, which provides the counterforce through hydraulic flow forces and can reduce the closing force.
  • Figure 2c shows the electrical control of the valve.
  • the current intensity il is selected in the closed valve position so that FM1 is greater than FM2.
  • the current can then be varied in the closed position of the valve, i2, depending on the hydraulic differential pressure P2-P1 across the valve. Since the force FM2 is in the range of the usual spring force in this position for the reasons described, the valve can also be operated with a current control or current regulation, for example. In order to keep the valve in the closed position, the differential force must be used
  • FV,to FMl,to - FM2,to be greater than the force FP, which results from the differential pressure P2-P1 across the valve in the closed position.
  • Fig. 2d shows the structural design of the switching valve SV2k according to the invention based on a series inlet valve.
  • the corresponding parts in the series part are all labeled S.
  • the check valve integrated into the standard valve is no longer required. Only four additional parts are required for the power auxiliary device. these are
  • Fig. 2e shows a further possible embodiment of the special switching valve SV2k required for the previously described embodiments, which functions reliably in both flow directions, ie even with large flow rates, such as 100cm 3 /s - 120cm 3 /s, and large pressure differences the switching valve, such as 160bar - 220bar. Especially for the areas described above, this valve SV2k ensures that it cannot close unintentionally on its own.
  • the switching valve SV2k according to the invention has the typical structure of a solenoid valve with an electromagnetic circuit EMI with armature 6, valve actuator or valve tappet 7 and valve seat 8 as well as the return spring 13 (see also Fig. 2a).
  • the return spring 13 can be dispensed with if the additional force device, which is formed in Figure 2 by the permanent magnetic circuit EM2, is designed accordingly (see also Figures 2a - 2c).
  • the switching valve SV2k is shown conventionally with a single coil on the left and with a redundant coil on the right.
  • the background is the analysis of the valve function “valve closing”. Essentially only the mechanical fault function “armature stuck” needs to be considered, with the switching valve SV2k is protected against dirt particles by filter F at the inlet and outlet. However, many influencing factors can occur, such as electrical wire breakage, malfunctions in the electrical connections EA (more than 4 connections) and in the ASIC.
  • the switching valve SV2k Since the switching valve SV2k is only relevant, for example, in the event of double faults in the wheel circuit, a redundant design brings an enormous increase in safety, which is of great importance for Level 3 automated driving, e.g. systems with electronic brake pedals. This means that the switching valve SV2k is double-fault-proof for various applications. To save installation space, the two coils only have 50% flow (ixn), so only both coils can switch the maximum pressure load of >200bar together. This means that in the normal case, where the blocking limit is 100 bar, in the rare case of a fault, a single coil appears to be sufficient.
  • the valve drive EMI generates (see Figure 2b) a strong progressive force FM1 over the armature stroke h and the return spring 13 to reset the armature produces a restoring force FRF that is progressive over the stroke h.
  • the anchor 6 is coupled in the left part of the image of FIG. 2a with a second force-generating element, which forms the additional force device according to the invention.
  • This can consist of a second electromagnetic circuit EM2 with an armature 6a, the switchable force FM2 of which counteracts the force FM1 of the first magnetic circuit EMI.
  • a permanent magnetic circuit can also be used as a passive additional force device, consisting of a small permanent magnet 9 with a pole plate 10.
  • the force effect of FM2 counteracts FM1 and acts with a relatively strong force when the valve is open with a strong desired drop in force over the stroke h.
  • the force FM2 is (see Figure 2c) at the end of the stroke still large enough to take over the usual armature reset and can therefore replace the usual return spring 13.
  • the pressure difference P2-P1 acts on the valve seat with the force FP, which is directed in the direction of the valve opening if the pressure P2 is greater than the pressure PI.
  • the described hydraulic force FH acts on the valve seat due to the volume flow Q through the valve, which can close the valve without countermeasures, both when the pressure builds up Pauf and also when the pressure drops Pab, depending on how the valve SV2k is connected to the pressure supply DV and the wheel brake cylinder RZ is connected, and depending on which direction the volume flow is running.
  • the hydraulic force on the valve armature FH which acts when flow through the valve with volume flow Q, acts in the open position of the valve.
  • the force of the additional force device FM2 should act primarily in this position and therefore, due to the decreasing force of FM2 over the armature movement in the direction of “valve closing”, it can be dimensioned higher in the open position than when using a spring with increasing force FRF during the armature movement in the direction of “valve closing”.
  • the valve tappet 7 can also have a special shape, which provides the counterforce through hydraulic flow forces and can reduce the closing force.
  • the design of the switching valve SV2k according to the invention can be based on a series inlet valve.
  • the corresponding parts in the series valve are all labeled S in Fig. 2e.
  • the check valve integrated into the standard valve is no longer required. Only four additional parts are required for the power auxiliary device. these are
  • valve circuits for the ABS/ESP functions which are dependent on the pressure control system for pressure build-up Petz and pressure reduction Pab.
  • the respective embodiments differ in the number of valves, with the differentiating feature being the outlet valve AV and thus the pressure reduction control.
  • the arrows show the volume flows at which there is a risk of the valve SV2kl, ..., SV2k4 closing. Closing or tearing the valve means the automatic closing of the normally open valve by a volume flow through the valve.
  • the pressure build-up Pauf in wheel brake cylinder 2, RZ2 is shown in Fig. 3a, in which hydraulic volume from the Brake circuit BK1 flows through the open valve SV2k2 into the wheel brake cylinder 2, RZ2.
  • Fig. 3b shows a valve circuit similar to that shown in Fig. la, with which a standard ABS control, as described in Fig. la, is possible.
  • Fig. 3c shows a possible embodiment with diagonal brake circuit distribution, in which outlet valves AV are only used in the wheel brake cylinders on the front axle VA.
  • the front wheel brake cylinders can be operated with the standard ABS control, as described in Fig. la.
  • the pressure reduction Pab on the two rear wheel brake cylinders is only possible if pressure is not built up on any of the front wheel brake cylinders at the same time. Since the pressure reduction is time-critical, as described in detail in Fig. la, the mixed operation is standard ABS control, e.g. on the front wheel brake cylinders and up and down control via the valve SV2k on the rear wheel brake cylinders with disadvantages in the ABS control connected to the rear wheel brake cylinders.
  • Fig. 3c shows an application in which pressure build-up Pauf and pressure reduction Pab on the rear axle is possible via the valves SV2k3 and SV2k4 by changing the ABS control.
  • the pressure gradient can be adjusted when the pressure is reduced because the connections of the valves make this possible.
  • the current control or current regulation is similar to the regulation of the pressure build-up gradient, as described in FIG. la. The one described in Fig. la Compromise of the gradients when reducing pressure via the outlet valve AV is not necessary here.
  • Fig. 3d corresponds to this.
  • Fig. la and Fig. 3b with additions of the single master brake cylinder SHZ, the isolating valve 9, the optional circuit isolating valve BP1, the optional safety valve MVDV1 and, in the case of a double-circuit pump, the safety valve MVDV2, and the pressure supply DV.
  • the normally closed safety valve MVDV1/MVDV2 is used at the output of the pressure supply DV.
  • the safety valves MVDV1/MVDV2 are normally closed valves and correspond in structure to the outlet valve AV in Fig. 3b.
  • This safety valve MVDV1/MVDV2 is closed in the event of a failure of the pressure supply DV, for example in the event of a failure of the pressure supply motor or failure of the piston seal Dl during a pressure build-up, in order to prevent an uncontrolled backflow of volume from the wheel brake cylinders into the pressure supply DV and thus an unwanted and uncontrolled pressure reduction in the wheel brake cylinders.
  • two solenoid valves MVDV and MVDV2 can be used in the hydraulic connections, which connect the two outputs of the working chambers with the brake circuits BK1 and BK2, to selectively shut off and open them.
  • both brake circuits BK1 and BK2 can optionally be connected via a valve BP1.
  • a rotary pump such as a gear pump, can also be used instead of a piston pump, whereby a simple check valve RVDV1 can be provided at the outlet of the pump instead of a solenoid valve MVDV1.
  • This check valve RVDV1 fulfills the same function as the solenoid valve MVDV1 if the pressure supply DV fails.
  • the solenoid valve MVDV1 where pressure can be reduced via the pressure supply DV via the open valve, this is not possible with the check valve RVDV1.
  • the pressure reduction Pab in a system with a rotary pump therefore occurs via the outlet valves AV.
  • the outlet valves AV can be controlled individually or all together via the pressure transmitter DG1 to reduce pressure Pab.
  • the combination of a rotary pump with a check valve RVDV1 at the pump outlet represents a cost-minimum solution for a pressure supply DV.
  • the combination of a pressure supply with a solenoid valve MVDV1 is also possible, with advantages in the easily controllable pressure reduction rate via the rotary pump, e.g. in gear pumps.
  • the optional switching valves BP1 and MVDV1 can be used in different embodiments:
  • Embodiment No. 1 is the most expensive brake system of all three embodiments, with the advantage of high safety in the event of failure of the pressure supply DV or a brake circuit BK1 or BK2, as has already been described previously.
  • the failure of a brake circuit e.g. leakage of the brake circuit BK1
  • a diagnosis e.g. diagnostics can be used to determine which wheel circuit has failed, e.g. a leak in the wheel brake cylinder RZ1, whereupon the associated valve SV2kl can be closed.
  • the other wheel brake cylinders RZ2, RZ3 and RZ4 can continue to be pressurized via the pressure supply DV.
  • Fig. 3dl shows an extension of the brake system according to the invention.
  • the extension is intended to provide security against double errors, which is particularly important for levels 3-5.
  • This measure is intended to protect against a fault in the pressure supply, e.g. failure of the motor or piston seal, by placing a red in the line to the pressure supply.
  • Valve MV redl is installed to MVDV or an MV red is installed in the line to VB. 2 in the event of failure of MV DV1 and SV to VB.
  • the MV DV1 can possibly be saved if the return line RVB from the piston to the VB can be blocked via the MV red 2.
  • Fig. 3d2 shows a pedal piston with 2 x 3/2 MV.
  • a red can be used for the error case described.
  • MV red 1 in front of the 3/2 MV or in the return line to the VB an MV red. 2 can be used.
  • a motor with redundant winding, e.g. 2 x 3 phases, can also be used as redundancy.
  • Fig. 3dl and Fig. 3d2 apply to solutions with 1 DV.
  • Fig. 3d3 and Fig. 3d4 apply to concepts with 2 DV (DV red.) for L3 - L5 with increased security.
  • MV redl or MV red2 are used as an alternative, or an additional motor with red. winding.
  • Fig. 4 shows another possibility of making the brake system even more secure against failure.
  • a possible failure occurs if the seals of the spindle piston of the pressure supply DV are leaking.
  • the brake system according to the invention can have three seals D4, D5 and D6, which are arranged parallel to one another.
  • a hole is provided between the seals D4 and D5 and is connected to a hydraulic return line which leads to the reservoir VB and in which a throttle Dr is arranged. If the seal D6 leaks, the pressure drop due to the leaking seal D6 can be determined, for example during the return stroke of the spindle piston with the pressure supply.
  • the throttle Dr is dimensioned such that with a leakage current of 20% of the delivery capacity of the pressure supply is still sufficient for braking without having an effect on the braking effect.
  • a further redundant seal can be provided parallel to D6 and/or a clearance fit can be provided between the spindle piston and the cylinder inner wall so that a lower leakage flow is achieved. iste
  • DV/TV specific valve circuit: SG, possibly with spring-assisted valve closure for BK failure (can be omitted for SVv)
  • KTV SO, if necessary in the case of a special application in Fig. 1 also SG depending on the requirements for residual braking effect in the event of a vehicle electrical system failure

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Abstract

Bremssystems mit Radbremszylindern (RZ1-4), die jeweils Bestandteil von getrennten Radkreisen (RK1-4) sind, mindestens einer Druckversorgung (DV), Schaltventile (SV2K1-4), wobei eine hydraulische Verbindungsleitung einen Radbremszylinder (RZ1-4) mit einem Schaltventil (SV2K1-4) verbindet, wobei diese drei Komponenten Bestandteil eines Radkreises (RK1-4) sind, wobei das Bremssystem mindestens eines der nachfolgenden Merkmale a) bis g) aufweist: a) die Druckversorgung (DV) über eine Hydraulikleitung mit dem Vorratsbehälter (VB) verbunden ist, in der ein erstes Ventil sowie ein dazu in Reihe geschaltetes Ventil angeordnet ist; b) die Druckversorgung (DV) über eine Hydraulikleitung mit dem mindestens einen Bremskreis (BK) verbunden ist, in der ein erstes Ventil sowie ein dazu in Reihe geschaltetes Ventil angeordnet ist; c) das Schaltventil (SV2K 1-4) eine zusätzliche redundante Antriebsspule aufweist; d) die Druckversorgung (DV) einen Doppelhubkolben aufweist, wobei zwischen dem Kolben und der Zylinderinnenwandung des Zylinders eine Spielpassung zur Reduzierung des üblichen Leckflusses ist; e) der Antrieb der Druckversorgung einen elektrisch kommutierenden Motor bzw. ECE-Motor mit redundanter elektrischer Wicklung aufweist; f) das Bremssystem eine zusätzliche redundante Druckversorgung aufweist; g) die zusätzliche Druckversorgung eine redundante Ansteuerwicklung aufweist.

Description

Bremssystem sowie Ventil mit zuschaltbarer Haltekraft
Stand der Technik
Seit fast 80 Jahren hat sich das heutige 2- Kreis- Bremssystem mit zwei Bremskreisen aus Sicherheitsgründen durchgesetzt und wird abhängig von der Fahrzeug-Konzeption in einer Bremskreisaufteilung a) diagonal und b) schwarz/weiß bzw. Vorderachse/Hinterachse angewendet. Bei einem Bremskreisausfall reduziert sich die Bremswirkung bei a) um 50% und bei b) sogar um bis ca. 70%. In der Statistik wird mit 10 ppm/J für einen Bremskreis-Ausfall gerechnet. Aufgrund der verminderten Bremswirkung bzw. Totalausfall der Bremse ist eine erhebliche Unfallgefährdung gegeben.
In DE 10 20 2018 213 306 wird ein System mit Erkennung von Bremskreisausfall durch Undichtigkeit des Bremskreises beschrieben, indem der Druckgradient ausgewertet wird.
Fast alle Fahrzeuge haben elektronische Bremsregelsysteme für alle vier Fahrzeugräder, die meistens hydraulisch gebremst sind. Jeder Radbremszylinder ist mit mindestes einem oder zwei elektromagnetisch gesteuerten Regelventilen verbunden, welche von einer elektrischen Steuereinheit (ECU) elektrisch angesteuert werden, um z.B. das Rad am Blockieren zu hindern. Bei heute üblichen Bremssystemen mit ABS/ESP-Funktion sind in der Regel jedem Radbremszylinder jeweils ein Einlass und ein Auslassventil zugeordnet, wobei das Einlassventil meist ein parallel geschaltetes Rückschlagventil aufweist, damit beim schnellen Druckabbau das Einlassventil, welches oft auch als Schaltventil bezeichnet wird, nicht durch den Staudruck schliesst.
Sofern ein Einlassventil mit seinem zugehörigen Rückschlagventil ausfällt und undicht wird, so fällt bei den heutigen 2-Kreis-Bremssystemen bei Ausfall des Radbremszylinders meist ein ganzer Bremskreis aus, so dass sich die Bremswirkung um mindestens 30% reduziert.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist, den Ausfall eines ganzen Bremskreises zu verhindern, sofern lediglich ein Radkreis ausfällt bzw. undicht wird. Unter Radkreis wird hier der Radbremszylinder inklusive dessen hydraulischer Verbindung zum Ventil, z.B. Einlassventil, bis zum Radbremszylinder verstanden. Unter Vierkreisbremssystem wird hier verstanden ein Bremssystem, bei dem bei Ausfall eines Radkreises oder zwei oder drei Radkreisen, die anderen drei bzw. zwei Radkreise bzw. ein Radkreis noch funktionsfähig sind bzw. ist.
Vorteile der Erfindung
Um oben Genanntes zu erreichen, müssen möglichst wenig ausfallende Komponenten zwischen der Druckeinspeisung in die Leitungsverbindung bis zum Ausgang der hydraulischen Steuereinheit eingesetzt werden. Hierzu zählen z.B. Ventile, magnetisch oder auch mechanisch betätigt. Letztlich ist entscheidend, dass am Ende der Leitungsverbindung von der Druckeinspeisung zum jeweiligen Radbremszylinder nur ein einziges Ventil in der Auslegung "normal stromlos offen" verwendet wird. Ein üblich für ABS/ESP eingesetztes Einlassventil hat ein paralleles Rückschlagventil, welches als unsicher in der Dichtigkeit gilt, und kann daher keine Verwendung mehr finden. Wie oben beschrieben, wurde das Rückschlagventil vorgesehen, damit beim schnellen Druckabbau das Einlassventil nicht durch den Staudruck schliesst. Unter dem erfindungsgemäßen Ventil SV2k wird das einem Radbremszylinder zugeordnete Ventil verstanden, über das zum Druckaufbau in nur diesem Radbremszylinder Hydraulikmedium fließt. Unter Radkreis wird hier dann der Radbremszylinder inklusive der hydraulischen Verbindung vom Ventil bis zum Radbremszylinder verstanden. Selbstverständlich kann auch zum Druckabbau das Hydraulikmedium aus dem zugeordneten Radbremszylinder durch das Ventil SV2k zurück in den Bremskreis BK1 bzw. BK2 strömen.
Die Erfindung setzt zur Vermeidung der oben beschriebenen Probleme ein Ventil SV2k bzw. ein Schaltventil vom Typ "normal stromlos offen" ein, dessen Ventilstellglied mittels eines ersten elektromagnetischen Antriebes von der geöffneten Ventilstellung in die geschlossene Ventilstellung, bei der das Ventilstellglied gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, verstellt wird. Bei nicht bzw. nicht hinreichend bestromten elektromagnetischem Antrieb, drückt eine Ventilfeder das Ventilstellglied in die Ausgangsposition, d.h. in die geöffnete Ventilstellung. In der geöffneten Ventilstellung sieht die Erfindung eine Kraftzusatzeinrichtung vor, die eine zusätzliche Kraft auf das Ventilstellglied erzeugt, welche in Richtung der geöffneten Ventilstellung gerichtet ist und somit die Ventilfeder unterstützt oder ersetzt, so dass sich eine erhöhte resultierende Kraft ergibt, mit der das Ventilstellglied in die geöffnete Ventilstellung kraftbeaufschlagt ist.
Die Kraftzusatzeinrichtung kann schaltbar, z.B. durch einen zum eigentlichen Ventilantrieb zusätzlichen Elektromagneten gebildet sein. Sie kann damit auch als aktive Kraftzusatzeinrichtung bezeichnet werden, da die zusätzlich auf das Ventilstellglied erzeugte Kraft wahlweise und je nach Zustand des Bremssystems zu- oder abgeschaltet werden kann. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die Kraftzusatzeinrichtung passiv wirkt, z.B. durch Verwendung eines Permanentmagneten. Es ist auch im Sinne der Erfindung, wenn die Kraftzusatzeinrichtung über einen Elektromagneten sowie einen Permanentmagneten verfügt. In allen vorbeschriebenen Ausführungsformen wird vorteilhaft mittels der Kraftzusatzeinrichtung eine die Ventilfeder unterstützende Kraft auf das Ventilstellglied ausgeübt, um dieses in seiner geöffneten Stellung zu halten, damit das Ventil nicht ungewollt zuzieht. Bei einer lediglich aktiven Kraftzusatzeinrichtung muss zum Schließen des Ventils SV2k dessen Antrieb somit lediglich gegen die Kraft der Ventilfeder wirken, die aufgrund der schaltbaren Kraftzusatzeinrichtung kleiner dimensioniert werden kann, womit das Ventil SV2k sicher schließt und die Dichtheit durch eine hohe Andruckkraft gewährleistet ist.
Bei einer rein passiven Kraftzusatzeinrichtung muss der eigentliche Stellantrieb des Ventils SV2k lediglich am Anfang der Hubbewegung aus der geöffneten in Richtung geschlossener Stellung eine erhöhte Kraft aufbringen, um die passiv und damit dauerhaft wirkende Zusatzkraft zu überwinden. Mit zunehmend größer werdendem Luftspalt wird die Kraft der passiven Kraftzusatzeinrichtung schnell abnehmen und sich in der geschlossenen Stellung des Ventils weniger stark auswirken.
Denn das Ventil SV2k ist das Sicherheitstor für die Bremskreise BK zum Radbremszylinder RZ. Fällt bei dem erfindungsgemäßen Bremssystem eine der vier hydraulischen Verbindungen von der hydraulischen Steuereinheit zu einem Radbremszylinder aus, oder bei Undichtigkeit des Radbremszylinders, so kann durch das erfindungsgemäße Ventil SV2k die fehlerhafte hydraulische Verbindung bzw. der fehlerhafte Radbremszylinder, vom restlichen Bremssystem mit hoher Sicherheit abgekoppelt werden.
Die Kraftzusatzeinrichtung muss nur dann eingeschaltet werden bzw. wirken, wenn ein schneller Druckabbau erfolgen muss. In allen anderen Betriebszuständen des Bremssystems ist die zusätzliche Halte- bzw. Unterstützungskraft der Kraftzusatzeinrichtung nicht erforderlich, so dass vorteilhaft Energie eingespart werden kann. Damit fällt beim erfindungsgemäßen Bremssystem bei Ausfall eines Radkreises lediglich die Bremswirkung dieses einen ausgefallenen Radkreises weg, wobei die Bremswirkung der restlichen drei Radkreise weiter zur Verfügung steht. Es ergibt sich somit nur noch eine Reduktion der Bremswirkung von vier auf drei intakte Radkreise, so dass im Falle des Ausfalls eines Radkreises an der Vorderachse nur ca. 35% Verlust an Bremswirkung zu verzeichnen ist im Gegensatz zu 70%, wie oben beschrieben, für eine schwarz/weiß Bremskreisaufteilung, wenn stets ein ganzer Bremskreis und somit zwei Radkreise ausfallen. Das zuvor beschriebene Ventil wird sowohl alleine als auch in Kombination mit dem nachfolgend beschriebenen Bremssystem beansprucht. Das nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Bremssystem sollte vorteilhaft mit dem zuvor beschriebenen Ventil ausgestattet werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass das erfindungsgemäße Bremssystem mit einem andersartigen Ventil betrieben wird.
Das erfindungsgemäße Bremssystem weist somit vier Radkreise aus, bei denen jeweils zwei Radkreise einem Bremskreis zugeordnet sind. Fällt ein Radkreis aus, so stehen vorteilhaft weiter drei Radkreise für die Bremswirkung zur Verfügung.
Die Funktionssicherheit des erfindungsgemäßen Bremssystems kann bei Schmutzpartikeln in der Bremsflüssigkeit zusätzlich durch den Einbau mindestens eines Filters mit kleiner Maschenweite am Ein- und/oder Ausgang des Ventils erhöht werden. Die Maschenweite sollte so klein gewählt werden, dass diese kleinen Schmutzpartikel bei geschlossenem Ventil SV2k nur kleine Undichtigkeiten und damit nur kleine Durchflussmengen erzeugen, welche von der Druckversorgung ausgeglichen werden können, aber welche von der Diagnose, sowohl über die Fördermenge der Druckversorgung als auch über das Niveau im Vorratsbehälter, erkannt werden können.
Um die Funktion des erfindungsgemäßen Ventils SV2k zu überprüfen, kann z.B. bei der Diagnose eine Messung der Volumenaufnahme und des zeitlichen Verlaufs des Druckes in dem jeweiligen Radkreis und ein Vergleich mit der zuvor ermittelten Druck-Volumen-Kennlinie des Radkreises durchgeführt werden. Die Diagnose kann dabei bei jeder Bremsung und/oder auch im Stillstand oder beim Service durchgeführt werden.
Das Ventil SV2k kommt, wie oben beschrieben, ohne Rückschlagventil aus, und wird dennoch den verschiedensten Anforderungen gerecht. So muss es auch bei grossen Durchflussraten in beiden Richtungen sicher geöffnet bleiben, d.h. die heutige Ventil-typische Schwachstelle, dass bei grossen Durchflussraten durch Effekte am Ventilsitz eine Kraft auf den Ventilkegel und Ventilfeder wirkt und das Ventil selbsttätig schliesst, darf nicht auftreten. Vorteilhaft kann durch eine entsprechende Gestaltung des Dichtkegels, der Dimensionen der Rückstellfeder und des Ventilstößels, zusätzlich zu der Kraftzusatzeinrichtung das Ventil SV2k optimiert werden. In der Schliessstellung des Ventils, welches auch Einlassventil genannt werden kann, über das aber auch der Druck im Radbremszylinder abgebaut werden kann, sollte die Aufdrückkraft deutlich kleiner als bei Einsatz einer progressiven Feder sein, die in dieser Stellung eine höhere Kraft als in der Öffnungsstellung besitzt, was für die Dimensionierung des Magnetkreises wegen entsprechend höherem Kraftbedarf ungünstig ist.
Das erfindungsgemäße Bremssystem kann verschiedene Ventilschaltungen aufweisen: a) Vier Ventile SV2k für jeweils vier Radbremszylinder, über die sowohl der Druckaufbau als auch der Druckabbau für die jeweils zugeordneten Radbremszylinder erfolgt; b) vier Ventile SV2k für jeweils vier Radbremszylinder sowie zwei Auslassventilen; c) vier Ventile SV2k und vier Auslassventile.
Bei Verwendung eines Auslassventils für einen Radkreis ist eine radindividuelle Regelung von Druckaufbau Pauf und Druckabbau Pab möglich. Sollte eine Undichtigkeit in einem Radkreis auftreten, kann vorteilhaft eine Diagnoseschaltung den fehlerhaften Radkreis sowohl beim Bremsen als auch beim Parken identifizieren und das zum Radkreis gehörende Ventil SV2k schließen, sodass bei diesem Einfachfehler weiter drei Radkreise und beim Doppelfehler, d.h. wenn zwei Radkreise gleichzeitig ausfallen, zwei Radkreise im "Worst Case" zur Verfügung stehen. Bei herkömmlichen Bremssystemen folgt hingegen im "Worst Case" ein Totalausfall der Bremse.
Zusammenfassend lässt sich somit festhalten, dass durch geringe Änderungen am Einlassventil und den Wegfall des Rückschlagventils mit dem Ventil SV2k vorteilhaft ein hoher Sicherheitsgewinn erzielbar ist. Bei entsprechend konstruktiver Gestaltung des Ventils SV2k ist zusätzlich zu dem Sicherheitsgewinn eine Kostenreduzierung möglich.
Das erfindungsgemäße Bremssystem kann auch derart ausgebildet sein, dass anstatt vier hydraulischen Radkreisen ein gemischtes hydraulisch-elektrisches Bremssystem, bei dem z.B. hydraulische Leitungen zu den hydraulisch arbeitenden Vorderradbremsen und lediglich elektrische Verbindungen zu den elektromotorisch arbeitenden Bremsen (EMB) an der Hinterachse vorhanden sind, deren Aufbau bekannt ist. Auch hier ergeben sich die gleichen Vorteile, wenn die hydraulischen Radkreise entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungen ausgebildet werden.
Neben den beschriebenen Ventilkonzepten sind auch unterschiedliche Konzepte der Druckversorgung möglich, z.B. eine einzelne Druckversorgung für Level 2 des automatisierten Fahrens oder zwei Druckversorgungen für Level 3 bis Level 5 des automatisierten Fahrens, wobei die zweite, redundante Druckversorgung eine Kolbenpumpe oder eine Rotationspumpe enthalten kann. Die Rotationspumpen haben einen deutlichen Kosten vorteil. Bei der Kolbenpumpe kann am Ausgang der Druckversorgung anstelle des Magnetventils ein einfaches Rückschlagventil verwendet werden, welches dieselben Vorteile bei Ausfall der Druckversorgung hat und kostengünstiger ist. Bei diesem Bremssystem kann der Druckabbau bei der Normalbremsung nicht über die Steuerung des Kolbens der Druckversorgung erfolgen, sondern über die Steuerung der Auslassventile mit Verwendung des Druckgebersignals des Druckgebers oder auch des Druckgebers. Da mindestens zwei Auslassventile AV verwendet werden, ist auch ein redundanter Druckabbau gegeben. Je nach Anforderung der Druckabbaugeschwindigkeit und nach der Anzahl der Auslassventile AV können ein, zwei oder mehr Auslassventile AV geöffnet werden.
Zur Abtrennung der Druckversorgung von den Bremskreisen können Magnetventile vorgesehen werden. Es ist jedoch auch möglich, auf derartige Abtrennungsventile zu verzichten, wenn die Druckversorgung mit einem Antrieb mit redundanter Wicklungsbeschaltung, z.B. 2x3-Phasen und/oder redundanter Ansteuerung, versehen ist, derart, dass zwischen den, den Radkreisen zugeordneten Schaltventilen SV2K1-4 und der Druckversorgung DV keine weiteren Ventile vorgesehen sind. Um hierbei einen Ausfall des Bremssystems, z.B. durch eine undichte Kolbendichtung oder kleines Kolbenspiel zu verhindern, erfolgt eine Kompensation durch Nachförderung und ausreichende Fördermenge der Druckversorgungseinrichtung.
Vorteilhaft kann bei den vorbeschriebenen Bremssystemen die übliche Fahrzeugabstimmung und auch der Bremsen in verschiedenen Bereichen wie Logistik, Service und Homologation vereinfacht werden.
Die Fehlerbetrachtungen sind im Wesentlichen auf Einzelfehler fokussiert, da ein Doppelfehler, z.B. Ausfall beider Bremskreise, mit einer Wahrscheinlichkeit von AW = 10 • 10 6 x 10 6 = 10 10/J angenommen wird. D.h. bei 100 Mio. Fahrzeugen tritt der Doppelfehler nur einmal pro Jahr auf, was zurzeit als ausreichend sicher angenommen wird.
In Verbindung mit L3 Systemen (nach VDA oder SAE) und erhöhten Sicherheitsanforderungen kann der oben genannte Wert gegebenenfalls nicht mehr ausreichen.
Folgende Doppelfehler können bei Bremssystemen auftreten: a) Ausfall der Druckversorgung mit Plunger sowie gleichzeitiger Ausfall des Trennventils (MVD1), mit dem die Druckversorgung von dem bzw. den Bremskreisen abkoppelbar ist; b) Ausfall des Antriebsmotors der Druckversorgung bei z.B. vollem Hub und gleichzeitiger Ausfall des Trennventils (MVD1), so dass beim Rückhub des Kolbens der Druckversorgung ein Druckabbau mit Volumenverlust von Hydraulikmedium im Bremskreis bzw. den Bremskreisen erfolgt; c) Ausfall der mit Doppelhubkolben ausgestatteten Druckversorgungseinrichtung, deren Kolben zwei Arbeitsräume voneinander trennt und die in beide Kolbenhubrichtungen fördert; d) Ausfall oder Undichtigkeit des 2/2-Wegeventils (MV/DV1) , über das zumindest ein Bremskreis mit dem Vorratsbehältnis verbindbar ist, so dass das Hydraulikmedium über das 2/2-Wegeventil vom Bremskreis in das Vorratsbehältnis gelangen kann.
Zur Reduzierung der Wahrscheinlichkeit einer der beiden möglichen Doppelfehler a) oder b) reicht es bereits aus, die Motorwicklungen des Antriebsmotors redundant auszubilden und/oder ein redundantes, d.h. zusätzliches Trennventil zum Trennventil MVD1 vorzusehen.
Zur Reduzierung der Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Doppelfehler c) oder d) kann z.B. ein zusätzliches redundantes Ventil MVredl zum Trennventil MVD1 in Reihe geschaltet werden und/oder ein zusätzliches redundantes Trennventil MVred2 in Reihe zu dem Trennventil, welches zur Absperrung der Hydraulikleitung zwischen Bremskreis und Vorratsbehältnis dient, vorgesehen werden.
Damit wird auch für die möglichen Doppelfehler a) bis d) eine hinreichend kleine Auftrittswahrscheinlichkeit AW< 10 15/J erzielt. D.h. bei 300 Mio. Fahrzeugen erfolgt in einem Jahr maximal nur ein einziger Ausfall. Zurzeit sind ca. 1 Milliarde Fahrzeuge weltweit auf den Straßen mit Bremssystemen, die zwei Bremskreise aufweisen.
Wie beschrieben, liegen die Hauptursachen für einen Bremskreisausfall beim Radbremszylinder, dem der Radbremse zugeordneten Schaltventil, welches insbesondere als Einlassventil fungiert, der Druckversorgung und dem Hauptbremszylinder mit Trenn ventil. Mit den vorbeschriebenen Mitteln können diese Hauptursachen vorteilhaft beherrscht werden, wobei gleichzeitig im Fehlerfall weniger Verlust an Bremswirkung sowie eine bessere Fahrstabilität und Pedalcharakteristik mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen erzielt wird.
Figurenbeschreibung
Nachfolgend werden anhand von Zeichnungen verschiedene mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bremssystems und der eingesetzten Ventile näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : zeigt den Aufbau eines erfindungsgemäßen Bremssystems mit vier hydraulischen Radbremsen, die über vier hydraulische Leitungen mit der Hydraulikeinheit verbunden sind, wobei diese neben den vier den Radbremsen jeweils zugeordneten erfindungsgemäßen Ventilen SV2k noch zusätzliche Ventile aufweist;
Fig. la: zeigt einen typischen Bremsdruckverlauf in einem ABS-Regel- zyklus;
Fig. lb: zeigt den Aufbau eines gemischten Bremssystems mit hydraulisch betätigten Bremsen an der Vorderachse und elektrisch betätigten Bremsen an der Hinterachse;
Fig. 2: zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Ventils SV2k mit einer
Kraftzusatzeinrichtung;
Fig. 2a: zeigt den Kraftverlauf der Kraftzusatzeinrichtung über den
Ventilankerhub;
Fig. 2b: zeigt den Kraftverlauf der elektromagnetische Ventilkraft und die Kraft der Rückstellfeder über den Ventilankerhub;
Fig. 2c: zeigt den elektrischen Ventilstrom bei Stromsteuerung, den
Kraftverlauf der elektromagnetische Ventilkraft bei der Stromsteuerung und die Kraft der Kraftzusatzeinrichtung über den Ventilankerhub;
Fig. 2d: zeigt das Ventil SV2k gemäß Figur 2 in konstruktiver Darstellung als Modifikation eines Standardventils;
Fig. 2e: zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung des Ventils SV2k in konstruktiver Darstellung als Modifikation eines Standarteinlassventils; Fig. 3a bis 3c: verschiedene mögliche Ventilschaltungen für das erfindungsgemäße Bremssystem mit vier Radkreisen;
Fig. 3dl und
Fig. 3d2: Erweiterungen des in Figur 3d dargestellten Bremssystems mit einem redundanten Magnetventil zur Verbesserung der Doppelfehlersicherheit und optionalem Antriebsmotor der Druckversorgungseinrichtung mit redundanten Phasenwicklungen;
Fig. 3d3 und
Fig. 3d4: Bremssystem mit redundanter Druckversorgungseinrichtung mit Plungerkolben und Doppelhubkolben und wahlweise zusätzlichem Motor mit 2x3-Phasenwicklung.
Fig. 4: Bremssystem mit zusätzlicher Dichtung und Drossel zur Diagnose.
Fig.l zeigt den vereinfachten Aufbau eines erfindungsgemäßen Bremssystems mit vier Radkreisen mit den hydraulischen Verbindungen HL1 - HL4 zwischen den Radbremszylindern RZ1 - RZ4 und den Ventilen SV2kl - SV2k4. Hier besteht z.B. Radkreis 1 aus Radbremszylinder RZ1 und hydraulische Leitung HL1. Die Auslassventile können optional vorgesehen werden, wobei sowohl ein, zwei oder auch vier Auslassventile vorgesehen sein können. Die hydraulischen Verbindungen zwischen den optionalen Auslassventilen AV und dem Vorratsbehälter VB sind gestrichelt dargestellt. Die Ventile SV2k haben eine hydraulische Verbindung zur Druckversorgung DV über die Bremskreise BK1 und BK2. Die Bremskreise BK1 und BK2 können optional wahlweise über ein stromlos offenes Kreistrennventil KTV, welches in Fig. 3a - Fig. 3c mit der Bezeichnung BP1 im Aufbau genauer dargestellt ist, miteinander verbunden werden. Dieses Kreistrennventil KTV kann aus Sicherheitsgründen auch als 3/2- Wege-Ventil ausgeführt werden, wobei dabei an den einen Anschluss des Ventils die Druckversorgung DV und die beiden anderen Anschlüsse mit den beiden Bremskreisen verbunden sind, so dass wahlweise die Druckversorgung mit dem einen oder mit dem anderen Bremskreis BK1 bzw. BK2 verbindbar ist. Bekanntlich werden als Druckversorgung DV Kolbenpumpen mit sogenannten ungestuften Einfachhubkolben und Stufenkolben als Doppelhubkolben mit Vor- und Rückhub eingesetzt. Die Druckversorgung DV mit Einfachhubkolben hat nur einen Druckausgang während die Druckversorgung DV mit Doppelhubkolben zwei Druckausgänge hat. Eine Druckversorgung DV mit nur einem Druckausgang kann z.B. durch eine motorisch angetriebene Kolben-Zylindereinheit mit nur einem Druckraum oder aber z.B. auch durch eine Rotationspumpe gebildet sein. Eine Druckversorgung DV mit zwei Druckausgängen kann z.B. durch eine motorisch angetriebene Doppelhubkolbenpumpe mit zwei Druckräumen gebildet sein, wobei dann jeder Druck- bzw. Arbeitsraum mit einem Ausgang verbunden ist bzw. diesen bildet. Die Druckversorgung DV mit Doppelhubkolben wird vorteilhaft für kontinuierliche Förderung eingesetzt und hat auch im Fehlerfall beim Vierkreisbremssystem Vorteile beim Nachfördern zum Leckausgleich. Die Druckversorgung DV mit Doppelhubkolben benötigt für den Hin- und Rückhub eine Ventilschaltung. Beide Kolbentypen nutzen auch wahlweise das Kreistrennventil KTV zum Trennen der beiden Bremskreisen BK1 und BK2.
Sofern eine Druckversorgung mit nur einem Ausgang verwendet wird, wird das Ventil KTV dazu verwendet, um die Druckversorgung wahlweise mit den Bremskreisen BK1 und BK2 zu verbinden oder von diesen abzukoppeln. Wird dagegen eine Druckversorgung mit zwei Ausgängen verwendet, so wird an jeden Ausgang der Druckversorgung DV jeweils ein Bremskreis BK1 bzw. BK2 angeschlossen, wobei dann das Kreistrennventil KTV zur wahlweisen Verbindung bzw. Trennung der beiden Bremskreise BK1 und BK2 dient, wie es in Figur 1 dargestellt ist. Die Druckversorgung DV weist vorzugsweise einen EC- Motor mit ein oder zwei Phasen und entsprechender Anzahl von Wickelungssteuerungen auf, so dass ein redundanter Betrieb gewährleistet ist. Es können ein oder zwei Druckgeber DG zur Ermittlung des IST-Druckes, Rist, in den beiden Bremskreisen BK1, BK2 vorgesehen werden. Der Hauptbremszylinder kann wahlweise als Single-Hauptbremszylinder SHZ oder als Tandem-Hauptbremszylinder THZ ausgebildet sein, über den bei Ausfall der Druckversorgung DV ein Druck mittels des Bremspedals erzeugbar ist. Am Hauptbremszylinder HZ kann der Vorratsbehälter VB angeschlossen bzw. angeordnet sein, welcher über einen Schwimmer mit daran angeordnetem Sensortarget 2 verfügt, wobei ein in der Steuer- und Regeleinheit ECU das Sensorelement 1 vorgesehen ist, um den Füllstand des Vorratsbehälters zu delektieren.
Fig. la zeigt den typischen Bremsdruckverlauf PRZ bei einem Standard-ABS- Regelzyklus in einem Radbremszylinder. Zum Zeitpunkt 1, nach einer Bremsdruckreduzierung aufgrund eines instabilen Radschlupfes, wird der Bremsdruck bis zum Zeitpunkt 2 konstant gehalten, damit sich ein stabiler Radschlupf einstellen kann. Zum Zeitpunkt 2 ist ein stabiler Radschlupf erreicht und der Bremsdruck wird schnell, d.h. mit einem großen Gradienten, erhöht, mit dem Ziel, schnell wieder an das Maximum der Bremskraft zwischen Reifen und Fahrbahn zu gelangen. Zum Zeitpunkt 3 ist die Bremskraft knapp unterhalb der maximalen Bremskraft zwischen Reifen und Fahrbahn. Der Bremsdruck wird nun langsam, d.h. mit einem kleinen Gradienten erhöht, damit die Bremskraft lange in der Nähe vom Maximum der Bremskraft zwischen Reifen und Fahrbahn bleibt. Zum Zeitpunkt 4 ist die Bremskraft zwischen Reifen und Fahrbahn trotz steigendem Bremsdruck abgefallen. Das Rad verzögert sich stark, der Radschlupf ist instabil und der Druck wird durch Öffnung des Auslassventils AV reduziert. Zwischen den Zeitpunkten 4 und 5 muss der Bremsdruck sehr schnell reduziert werden, d.h. mit einem großen Gradienten, da der Radschlupf in diesem Zeitabschnitt instabil ist und sehr schnell größer werden kann. Zum Zeitpunkt 5 beschleunigt das Rad wieder, wobei der Druck konstant gehalten wird, damit sich wieder ein stabiler Radschlupf einstellen kann. Zum Zeitpunkt 6 ist ein stabiler Radschlupf erreicht und der Bremsdruck kann wieder erhöht werden. Der kleine Gradient des Bremsdrucks zwischen den Zeitpunkten 3 und 4 wird mit einer elektrischen Stromsteuerung oder Stromregelung der Ventile SV2k erreicht. Dazu sind die Anschlüsse der Ventile, wie in Fig. 1 dargestellt, zwingend erforderlich. Der Bremsdruckgradient zwischen den Zeitpunkten 4 und 5 ist abhängig vom Bremsdruck im Radbremszylinder, d.h. bei hohem Druck im Radbremszylinder PRZ ist der Gradient groß und bei kleinem Druck im Radbremszylinder PRZ ist der Gradient klein. Bei kleinen Bremsdrücken in dem Radbremszylinder, z.B. PRZ = lObar, soll für einen großen Gradienten der hydraulische Widerstand des Auslassventils AV gering sein. Für große Bremsdrücke in dem Radbremszylinder, z.B. PRZ = lOObar, soll für eine genaue Druckeinstellung und für ein geringes Geräusch der Gradient nicht zu groß und der hydraulische Widerstand des Auslassventils AV größer sein. Hieraus folgt, dass der hydraulische Widerstand des Auslassventils stets nur ein Kompromiss sein kann.
Wie bereits erwähnt, wird der kleine Gradient des Bremsdruckaufbaus im Rad- bremszylinder zwischen den Zeitpunkten 3 und 4 mit einer elektrischen Stromsteuerung oder Stromregelung der Ventile SV2k erreicht. Dazu sind die hydraulischen Anschlüsse der Ventile SV2k, wie in Fig. 1, z.B. SV2kl, dargestellt, zwingend erforderlich.
Bei der Gradientensteuerung des Bremsdruckaufbaus in z.B. Radbremszylinder RZ1 wird der hydraulische Widerstand des Ventils SV2kl mittels elektrischer Stromsteuerung oder Stromregelung beeinflusst. Bei offenem Ventil SV2kl strömt bei Bremsdruckaufbau in den Radbremszylinder RZ1 Volumen von Bremskreis BK1 in den Radbremszylinder RZ1. Dabei strömt das Volumen durch den engen Ventilspalt zwischen Ventilanker (Kugel in der Figur von SV2kl) und Ventilsitz des Ventils SV2kl. Dadurch ist der Bremsdruck vor dem Ventilspalt, d.h. auf der Seite des Bremskreises BK1, größer als nach dem Ventilspalt. Diese Druckdifferenz wirkt auf den Ventilanker, wodurch eine Druckdifferenzkraft auf den Ventilanker ausgeübt wird, welche in Richtung Ventilöffnung wirkt. Wird das Ventil SV2kl bestromt, dann entsteht eine Magnetkraft auf den Ventilanker in Richtung der Schließstellung des Ventils. Durch diese Magnetkraft bewegt sich der Anker in Richtung «Ventil-Schließen» und der Ventilspalt wird kleiner, wodurch der Volumenstrom und damit der Druckaufbaugradient in Radbremszylinder RZ1 abnimmt. Je größer der elektrische Strom auf das Ventil SV2kl, desto kleiner ist der Bremsdruckaufbaugradient in Radbremszylinder RZ1. Auf diese Weise lässt sich der Bremsdruckaufbaugradient in Radbremszylinder RZ1 durch Stromsteuerung oder Stromregelung des Ventils SV2kl beeinflussen.
Fig. lb zeigt ein gemischtes Bremssystem mit hydraulisch betätigten Bremsen an der Vorderachse und elektrisch betätigten Bremsen EMB an der Hinterachse. Die hydraulische Schaltung der Vorderachse mit den SV2k-Ventilen ist identisch zu der Ausführungsform gemäß Figur 1, mit einfachen Verbindungen zur Druckversorgung DV. In der Verbindungsleitung HL5 ist ein zusätzliches Trennventil zum Einfach-Hauptzylinder SHZ angeordnet, welches auch bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform vorgesehen werden kann. Dieses Ventil ist im Normalbetrieb geschlossen. Die Druckversorgung DV ist von einem EC-Motor angetrieben, welcher vorzugsweise redundant angetrieben wird über eine 2x3 Phasen Wicklungssteuerung. Damit kann bei einem Einfachfehler in einer Wicklung noch ca. 70% der Bremswirkung bereitgestellt werden.
Fig. 2 zeigt das für die in den vorbeschriebenen Ausführungsformen benötigte spezielle Ventil SV2k, welches in beiden Durchflussrichtungen sicher funktioniert, d.h. auch bei z.B. grossen Durchflussmengen, wie z.B. 100cm3/s - 120cm3/s, und großen Druckdifferenzen über das Ventil, wie z.B. 160bar - 220bar. Insbesondere für die vorbeschriebenen Bereiche ist bei diesem Ventil SV2k sichergestellt, dass es nicht selbsttätig schließt. Das erfindungsgemäße Ventil SV2k hat den typischen Aufbau eines Magnetventils mit elektromagnetischem Kreis EMI mit Anker 6, Ventilstellglied bzw. Ventilstössel 7 und Ventilsitz 8 sowie der Rückstellfeder 13. Auf die Rückstellfeder 13 kann verzichtet werden, wenn die Kraftzusatzeinrichtung, welche in Figur 2 durch den elektromagnetischen Kreis EM2 gebildet ist, entsprechend ausgebildet ist. Der Ventilantrieb EMI erzeugt (siehe Figur 2a) über den Hub h eine starke progressive Kraft FM1 und die Rückstellfeder 13 zur Rückstellung des Ankers eine über den Hub h progressive Rückstellkraft FRF. Der Anker 6 ist im linken Bildteil von Fig. 2 mit einem zweiten krafterzeugenden Element gekoppelt, welches die erfindungsgemäße Kraftzusatzeinrichtung bildet. Dieses kann aus einem zweiten elektromagnetischem Kreis EM2 mit Anker 6a bestehen, dessen schaltbare Kraft FM2 der Kraft FM1 des ersten magnetischen Kreises EMI entgegenwirkt. Als kostengünstigere Variante kann auch ein permanentmagnetischer Kreis als passive Kraftzusatzeinrichtung eingesetzt werden, bestehend aus kleinem Permanentmagneten 9 mit Polplatte 10. Die Kraftwirkung von FM2 wirkt FM1 entgegen und wirkt mit relativ starker Kraft bei offenem Ventil mit starkem gewünschtem Abfall der Kraft über dem Hub h. Die Kraft FM2 ist (siehe Figur 2b) bei Hubende immer noch gross genug, um die übliche Ankerrückstellung zu übernehmen, und kann somit die übliche Rückstellfeder 13 ersetzen. Figur 2c zeigt das Zusammenwirken aller Kraftquellen FM1 als Funktion der Stromstärke und FM2 beim Permanentmagneten. Am Ventilsitz wirkt in geschlossener Ventilstellung die Druckdifferenz P2-P1 mit der Kraft FP, welche in Richtung Ventilöffnung gerichtet ist, wenn der Druck P2 größer als der Druck PI ist. Am Ventilsitz wirkt in offener Ventilstellung durch den Volumenstrom Q durch das Ventil die beschriebene hydraulische Kraft FH, welche das Ventil ohne Gegenmaßnahmen zureißen kann, sowohl beim Druckaufbau Pauf und auch beim Druckabbau Pab je nachdem wie das Ventil SV2k an die Druckversorgung DV und die Radbremszylinder RZ angeschlossen ist, und je nachdem in welcher Richtung die Volumenströmug läuft, was in den nachfolgenden Figuren 3 bis 3b näher erläutert wird.
Die hydraulische Kraft auf den Ventilanker FH, welche bei Durchströmung des Ventils mit Volumenstrom Q wirkt, wirkt jeweils in der Offenstellung des Ventils. Deshalb soll vor allem in dieser Stellung die Kraft der Kraftzusatzeinrichtung FM2 wirken und deshalb kann sie, wegen der abfallenden Kraft von FM2 über der Ankerbewegung in Richtung «Ventil Schließen», und damit in der Offenstellung höher dimensioniert werden als bei Verwendung einer Feder mit ansteigender Kraft FRF bei der Ankerbewegung in Richtung «Ventil Schließen».
Der Ventilstössel 7 kann auch eine spezielle Form aufweisen, welche die Gegenkraft durch hydraulische Strömungskräfte liefert und die Zuziehkraft reduzieren kann.
Figur 2c zeigt die elektrische Ansteuerung des Ventils. Die Stromstärke il wird in geschlossener Ventilstellung so gewählt, dass FM1 größer FM2 ist. Der Strom kann dann in geschlossener Stellung des Ventils, i2, variiert werden, abhängig vom hydraulischen Differenzdruck P2-P1 über das Ventil. Da die Kraft FM2 aus beschriebenen Gründen in dieser Stellung im Bereich der üblichen Federkraft liegt, kann das Ventil auch z.B. mit einer Stromsteuerung oder Stromregelung betrieben werden. Um das Ventil in geschlossener Stellung zu halten, muss die Differenzkraft
FV,zu = FMl,zu - FM2,zu größer sein als die Kraft FP, welche aus dem Differenzdruck P2-P1 über das Ventil in geschlossener Stellung resultiert.
Fig. 2d zeigt die konstruktive Ausführung des erfindungsgemäßen Schaltventils SV2k auf der Basis eines Serieneinlassventils. Die im Serienteil entsprechend vorhandenen Teile sind alle mit S bezeichnet. Das beim Serienventil integrierte Rückschlagventil entfällt. Nur vier Teile werden zusätzlich für die Kraftzusatzeinrichtung benötigt. Dies sind
1. Der Permanentmagnet 9
2. die Polplatte 10
3. der elektromagnetische Rückschluss 11 und
4. ein Kunststoff körper 12, welcher die Teile miteinander inkl. Anker verbindet.
Fig. 2e zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des für die in den vorbeschriebenen Ausführungsformen benötigten speziellen Schaltventils SV2k, welches in beiden Durchflussrichtungen sicher funktioniert, d.h. auch bei z.B. grossen Durchflussmengen, wie z.B. 100cm3/s - 120cm3/s, und großen Druckdifferenzen über das Schaltventil, wie z.B. 160bar - 220bar. Insbesondere für die vorbeschriebenen Bereiche ist bei diesem Ventil SV2k sichergestellt, dass es nicht selbsttätig ungewollt schließen kann. Das erfindungsgemäße Schaltventil SV2k hat den typischen Aufbau eines Magnetventils mit elektromagnetischem Kreis EMI mit Anker 6, Ventilstellglied bzw. Ventilstössel 7 und Ventilsitz 8 sowie der Rückstellfeder 13 (siehe auch Fig. 2a). Auf die Rückstellfeder 13 kann verzichtet werden, wenn die Kraftzusatzeinrichtung, welche in Figur 2 durch den permanentmagnetischen Kreis EM2 gebildet ist, entsprechend ausgebildet ist (siehe auch Fig. 2a - 2c). Das Schaltventil SV2k ist auf der linken Seite konventionell mit einer einzelnen Spule und auf der rechten Seite mit einer redundanten Spule dargestellt. Der Hintergrund ist die Analyse der Ventilfunktion «Ventil-Schließen». Hierbei ist im Wesentlichen nur die mechanische Störfunktion «Anker klemmt» zu betrachten, wobei das Schaltventil SV2k durch Filter F am Ein- und Ausgang gegen Schmutzpartikel geschützt ist. Dagegen können viele Einflussfaktoren, wie elektrischer Drahtbruch, Störungen bei den elektrischen Anschlüssen EA (mehr als 4 Anschlüsse) und beim ASIC, auftreten. Da das Schaltventil SV2k nur z.B. bei Doppelfehler im Radkreis relevant ist, bringt eine redundante Ausführung einen enormen Sicherheitsgewinn, was für Level 3 automatisiertes Fahren, z.B. System mit elektronischem Bremspedal, von großer Bedeutung ist. Hiermit ist das Schaltventil SV2k für verschiedene Anwendungen doppelfehlersicher. Um Einbauraum einzusparen, haben die zwei Spulen nur 50% Durchflussung (i x n), damit können nur beide Spulen gemeinsam die maximale Druckbelastung von >200bar schalten. D.h. im Normalfall, bei dem die Blockiergrenze bei lOObar liegt, erscheint im seltenen Fehlerfall eine einzelne Spule ausreichend. Der Ventilantrieb EMI erzeugt (siehe Figur 2b) über den Ankerhub h eine starke progressive Kraft FM1 und die Rückstellfeder 13 zur Rückstellung des Ankers eine über den Hub h progressive Rückstellkraft FRF. Der Anker 6 ist im linken Bildteil von Fig. 2a mit einem zweiten krafterzeugenden Element gekoppelt, welches die erfindungsgemäße Kraftzusatzeinrichtung bildet. Dieses kann aus einem zweiten elektromagnetischem Kreis EM2 mit Anker 6a bestehen, dessen schaltbare Kraft FM2 der Kraft FM1 des ersten magnetischen Kreises EMI entgegenwirkt. Als kostengünstigere Variante kann auch ein permanentmagnetischer Kreis als passive Kraftzusatzeinrichtung eingesetzt werden, bestehend aus kleinem Permanentmagneten 9 mit Polplatte 10. Die Kraftwirkung von FM2 wirkt FM1 entgegen und wirkt mit relativ starker Kraft bei offenem Ventil mit starkem gewünschtem Abfall der Kraft über dem Hub h. Die Kraft FM2 ist (siehe Figur 2c) bei Hubende immer noch groß genug, um die übliche Ankerrückstellung zu übernehmen, und kann somit die übliche Rückstellfeder 13 ersetzen. Am Ventilsitz wirkt in geschlossener Ventilstellung die Druckdifferenz P2-P1 mit der Kraft FP, welche in Richtung Ventilöffnung gerichtet ist, wenn der Druck P2 größer als der Druck PI ist. Am Ventilsitz wirkt in offener Ventilstellung durch den Volumenstrom Q durch das Ventil die beschriebene hydraulische Kraft FH, welche das Ventil ohne Gegenmaßnahmen zureißen kann, sowohl beim Druckaufbau Pauf und auch beim Druckabbau Pab je nachdem, wie das Ventil SV2k an die Druckversorgung DV und die Radbremszylinder RZ angeschlossen ist, und je nachdem in welcher Richtung die Volumenströmug läuft. Die hydraulische Kraft auf den Ventilanker FH, welche bei Durchströmung des Ventils mit Volumenstrom Q wirkt, wirkt jeweils in der Offenstellung des Ventils. Deshalb soll vor allem in dieser Stellung die Kraft der Kraftzusatzeinrichtung FM2 wirken und deshalb kann sie, wegen der abfallenden Kraft von FM2 über der Ankerbewegung in Richtung «Ventil-Schließen», damit in der Offenstellung höher dimensioniert werden als bei Verwendung einer Feder mit ansteigender Kraft FRF bei der Ankerbewegung in Richtung «Ventil-Schließen».
Der Ventilstössel 7 kann auch eine spezielle Form aufweisen, welche die Gegenkraft durch hydraulische Strömungskräfte liefert und die Zuziehkraft reduzieren kann.
Die konstruktive Ausführung des erfindungsgemäßen Schaltventils SV2k kann auf der Basis eines Serieneinlassventils erfolgen. Die im Serienventil entsprechend vorhandenen Teile sind in Fig. 2e alle mit S bezeichnet. Das beim Serienventil integrierte Rückschlagventil entfällt. Nur vier Teile werden zusätzlich für die Kraftzusatzeinrichtung benötigt. Dies sind
1. Der Permanentmagnet 9
2. die Polplatte 10
3. der elektromagnetische Rückschluss 11 und
4. ein Kunststoff körper 12, welcher die Teile miteinander inkl. Anker verbindet.
Die Fig. 3a-3d zeigen verschiedene Ventilschaltungen für die ABS/ESP Funktionen, welche abhängig von dem System der Druckregelung für Druckaufbau Pauf und Druckabbau Pab sind. Die jeweiligen Ausführungsformen unterscheiden sich jeweils in der Anzahl der Ventile, wobei das Differenzierungsmerkmal das Auslassventil AV und damit die Druckabbau-Steuerung ist. Die Pfeile zeigen jeweils die Volumenströme, bei der die Gefahr des Zuziehens des Ventils SV2kl, ..., SV2k4 besteht. Unter Zuziehen oder Zureißen des Ventils versteht man das selbsttätige Schließen des stromlos offenen Ventils durch eine Volumenströmung durch das Ventil. Beispielhaft ist in Fig. 3a der Druckaufbau Pauf in Radbremszylinder 2, RZ2, dargestellt, bei dem Hydraulikvolumen aus dem Bremskreis BK1 durch das offene Ventil SV2k2 in den Radbremszylinder 2, RZ2, strömt. Bei offenem Ventil SV2kz strömt das Volumen durch den engen Ventilspalt zwischen Ventilanker (Kugel in der Figur 2 von SV2kz) und Ventilsitz. Dadurch ist der Bremsdruck vor dem Ventilspalt größer als hinter dem Ventilspalt. Diese Druckdifferenz wirkt auf den Ventilanker, wodurch eine Druckdifferenzkraft auf den Ventilanker ausgeübt wird, welche in Richtung Ventilschließung wirkt. Wenn diese Druckdifferenzkraft größer ist als die Kraft, welche die Ventilfeder auf den Ventilanker ausübt, dann schließt das Ventil, was als Zuziehen des Ventils durch Volumenströmung bezeichnet wird. Dieses selbsttätige Schließen ist ungewollt, weil das Ventil nicht zum Schließen angesteuert wird.
Fig. 3b zeigt eine Ventilschaltung ähnlich wie in Fig. la dargestellt, womit eine Standard-ABS-Regelung, wie in Fig. la beschrieben, möglich ist.
Fig. 3c zeigt eine mögliche Ausführungsform bei diagonaler Bremskreisaufteilung, bei dem Auslassventile AV nur bei den Radbremszylindern an der Vorderachse VA eingesetzt werden. Bei dieser Anwendung können die Vorderradbremszylinder mit der Standard-ABS-Regelung betrieben werden, wie es in Fig. la beschrieben ist. Der Druckabbau Pab an den beiden Hinterradbremszylindern ist dabei nur möglich, wenn an keinem der Vorderradbremszylindern der Druck gleichzeitig aufgebaut wird. Da der Druckabbau zeitkritisch ist, wie detailliert in Fig. la beschrieben, ist der Mischbetrieb Standard-ABS-Regelung z.B. an den Vorderradbremszylindern und Pauf- und Pab-Regelung über das Ventil SV2k an den Hinterradbremszylindern mit Nachteilen bei der ABS-Rege- lung an den Hinterradbremszylindern verbunden.
Fig. 3c zeigt eine Anwendung bei dem Druckaufbau Pauf und Druckabbau Pab an der Hinterachse über die Ventile SV2k3 und SV2k4 durch geänderte ABS- Regelung möglich ist. Durch Stromsteuerung oder Stromregelung der Ventile SV2k3 und SV2k4 kann der Druckgradient beim Druckabbau eingestellt werden, weil die Anschlüsse der Ventile dies ermöglichen. Die Stromsteuerung oder Stromregelung ist dabei ähnlich zu der Regelung des Druckaufbaugradienten, wie sie zu Fig. la beschrieben ist. Der bei Fig. la beschriebene Kompromiss der Gradienten beim Druckabbau über das Auslassventil AV ist hier nicht erforderlich.
Beispielhaft für das Zuziehen der Ventile SV2kl, SV2k4 könnte diese Situation an den Ventilen in Fig. 3c auftreten, z.B. bei den Ventilen SV2K1 in BK1 und SV2kz in BK2 beim Druckabbau Pab, wenn der Druckabbau Pab über die Ansteuerung der DV erfolgt, und bei den Ventilen SV2ks in BK2 und SV2k4 in BK1 beim Pauf, wenn der Pauf über die Ansteuerung der DV erfolgt. In Fig. 3b könnte das Zuziehen bei allen SV2k nur beim Druckabbau Pab über die Ansteuerung der Druckversorgung DV auftreten. In Fig. 3a könnte es bei allen Ventilen SV2k nur beim Druckaufbau Pauf über Ansteuerung der Druckversorgung DV auftreten.
Die Ausführungsform gern. Fig. 3d entspricht derer gern. Fig. la und Fig. 3b, mit Ergänzungen des Single Hauptbremszylinders SHZ, des Trennventils 9, des optionalen Kreistrennventils BP1, des optionalen Sicherheitsventils MVDV1 und bei zweikreisiger Pumpe das Sicherheitsventil MVDV2, und der Druckversorgung DV. Bei vielen Systemen, z.B. DE 10 2017 219 598 Al, wird das stromlos geschlossene Sicherheitsventil MVDV1/MVDV2 am Ausgang der Druckversorgung DV eingesetzt. Die Sicherheitsventile MVDV1/MVDV2 sind stromlos geschlossene Ventile und entsprechen im Aufbau dem Auslassventil AV in Fig. 3b. Dieses Sicherheitsventil MVDV1/MVDV2 wird bei Ausfall der Druckversorgung DV, z.B. bei Ausfall des Motors der Druckversorgung oder Ausfall der Kolbendichtung Dl während eines Druckaufbaus, geschlossen, um ein unkontrolliertes Rückströmen von Volumen aus den Radbremszylindern in die Druckversorgung DV und damit einen ungewollten und unkontrollierten Druckabbau in den Radbremszylindern zu verhindern. Bei Verwendung einer Druckversorgung DV mit einem Doppelhubkolben, welcher zwei Arbeitskammern abdichtend voneinander trennt, können zwei Magnetventile MVDV und MVDV2 in den hydraulischen Verbindungen, welche die beiden Ausgänge der Arbeitskammern mit den Bremskreisen BK1 und BK2 verbinden, zu deren wahlweisen Absperrung und Öffnung eingesetzt werden. Auch hier können beide Bremskreise BK1 und BK2 wahlweise über ein Ventil BP1 verbunden werden. Auch kann anstelle einer Kolbenpumpe eine Rotationspumpe, wie z.B. eine Zahnradpumpe, eingesetzt werden, wobei anstatt eines Magnetventils MVDV1 am Ausgang der Pumpe ein einfaches Rückschlagventil RVDV1 vorgesehen werden kann. Dieses Rückschlagventil RVDV1 erfüllt die gleiche Funktion bei Ausfall der Druckversorgung DV wie das Magnetventil MVDV1. Im Gegensatz zum Magnetventil MVDV1, bei dem über das offene Ventil ein Druckabbau über die Druckversorgung DV erfolgen kann, ist dies mit dem Rückschlagventil RVDV1 nicht möglich. Der Druckabbau Pab bei einem System mit einer Rotationspumpe erfolgt deshalb über die Auslassventile AV. Beim langsamen Druckabbau können die Auslassventile AV einzeln oder alle gemeinsam über der Druckgeber DG1 zum Druckabbau Pab gesteuert werden. Die Kombination von Rotationspumpe mit Rückschlagventil RVDV1 am Pumpenausgang stellt eine kostenminimale Lösung für eine Druckversorgung DV dar. Bei manchen Rotationspumpen ist auch die Kombination einer Druckversorgung mit Magnetventil MVDV1 möglich, mit Vorteilen bei gut regelbaren Druckabbaugeschwindigkeit über die Rotationspumpe, z.B. bei Zahnradpumpen.
Wie in Fig. la dargestellt, gibt es bei manchen Bremssystemen mit zwei Bremskreisen BK1 und BK2 ein stromlos offenes Kreistrennventil KTV, im Aufbau wie Trennventil BP1 in Fig. 3a, welches im Fehlerfall, z.B. bei Undichtigkeit des Bremskreises BK1, angesteuert und damit geschlossen wird, so dass der andere Bremskreis BK2 noch mit Druck durch die Druckversorgung DV beaufschlagt werden kann.
Die optionalen Schaltventile BP1 und MVDV1 können in verschiedenen Ausführungsformen eingesetzt werden:
1. Beide Ventile werden eingesetzt;
2. Nur das Sicherheitsventil MVDV1 wird eingesetzt, ohne Kreistrennventil BP1;
3. Nur das Kreistrennventil BP1 wird eingesetzt, ohne Sicherheitsventil MVDV1. Die Ausführungsform Nr. 1 ist dabei von allen drei Ausführungsformen das teuerste Bremssystem, mit dem Vorteil der hohen Sicherheit bei Ausfall der Druckversorgung DV oder eines Bremskreises BK1 oder BK2, wie es bereits zuvor beschrieben worden ist.
Bei der Ausführungsform Nr. 2 kann der Ausfall eines Bremskreises, z.B. Undichtigkeit des Bremskreises BK1, mit Hilfe einer Diagnose festgestellt werden. So ist auch mittels Diagnose feststellbar, welcher Radkreis ausgefallen ist, z.B. Undichtigkeit des Radbremszylinders RZ1, woraufhin das zugehörige Ventil SV2kl geschlossen werden kann. Die anderen Radbremszylinder RZ2, RZ3 und RZ4 können weiterhin über die Druckversorgung DV mit Druck beaufschlagt werden.
Bei der Ausführungsform Nr. 3, d.h. ohne Sicherheitsventil MVDV1, kann bei Ausfall der Druckversorgung DV, z.B. durch Undichtigkeit der Kolbendichtung der Druckversorgung DV, das Schaltventil 9 geöffnet und das Kreistrennventil BP1 geschlossen werden. Der Fahrer kann dann über das Bremspedal den Druck in Bremskreis BK1 kontrollieren. Es fällt dann nur Bremskreis BK2 aus. Fällt die Druckversorgung während der Bremsung aus, dann kann der Druck in den Radbremszylindern RZ1, ..., RZ4 bei geschlossenen Ventilen SV2kl, ..., SV2k4 über die Ventile AV abgebaut werden.
Fig. 3dl zeigt eine Erweiterung des erfindungsgemäßen Bremssystems.
Wie bereits berichtet, soll die Erweiterung eine Sicherheit gegen Doppelfehler bereitstellen, was insbesondere für Level 3-5 wichtig ist. Diese Maßnahme soll einen Fehler der Druckversorgung, z.B. Ausfall Motor oder Kolbendichtung, sichern, indem in der Leitung zur Druckversorgung ein red. Ventil MV redl zu MVDV eingebaut wird oder in der Leitung zum VB ein MV red. 2 bei Ausfall von MV DV1 und SV zum VB. Hierbei kann ggf. das MV DV1 eingespart werden, wenn die Rücklaufleitung RVB vom Kolben zum VB über das MV red 2 gesperrt werden kann.
Fig. 3d2 zeigt einen Pedalhubkolben mit 2 x 3/2 MV. Auch hier kann für den beschriebenen Fehlerfall ein red. MV red 1 vor dem 3/2 MV oder in der Rücklaufleitung zum VB ein MV red. 2 eingesetzt werden. Es kann auch als Redundanz ein Motor mit redundanter Wicklung z.B. 2 x 3 Phasen eingesetzt werden.
Die in Fig. 3dl und Fig. 3d2 beschriebenen Maßnahmen gelten für Lösungen mit 1 DV. Fig. 3d3 und Fig. 3d4 gelten für Konzepte mit 2 DV (DV red.) für L3 - L5 mit erhöhter Sicherheit.
Auch hier werden alternativ MV redl oder MV red2 eingesetzt oder zusätzlich Motor mit red. Wicklung.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Möglichkeit das Bremssystem noch sicherer gegen Ausfall auszubilden. Ein möglicher Ausfall erfolgt bei undichten Dichtungen des Spindelkolbens der Druckversorgung DV. Das erfindungsgemäße Bremssystem kann drei Dichtungen D4, D5 und D6 aufweisen, die parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen den Dichtungen D4 und D5 ist eine Bohrung vorgesehen, die mit einer hydraulischen Rücklaufleitung in Verbindung ist, welche zum Vorratsbehälter VB führt und in der eine Drossel Dr angeordnet ist. Bei Leck der Dichtung D6 kann z.B. bei Rückhub des Spindelkolbens mit der Druckversorgung der Druckabfall durch die leckende Dichtung D6 festgestellt werden. Hierbei ist die Drossel Dr so bemessen, dass bei einem Leckstrom von 20% der Förderkapazität der Druckversorgung noch für eine Bremsung ausreicht, ohne dass sich eine Auswirkung auf die Bremswirkung ergibt. Auch ist bzw. sollte bei ausgefallener Druckversorgung DV noch mit dem Hauptbremszylinder eine Bremsung von 10s bei 50bar möglich sein. Optional kann noch eine weitere redundante Dichtung parallel zu D6 vorgesehen werden und/oder eine Spielpassung zwischen Spindelkolben und Zylinderinnenwand vorgesehen werden, damit sich ein geringerer Leckfluss einstellt.
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iste
1 Sensorelement
2 Target im Schwimmer
3 Rücklaufleitung zum VB mit Säugventil SV
DV/TV DV spezifische Ventilschaltung
5 einkreisige Druckversorgung
6 Anker 6 / 6a
7 / 7a Ventilstössel
8 Ventilsitz
9/9a Trennventil zu THZ/SHZ
B Bord netz
B Bordnetzanschluss redundant
RZ1 - RZ4 Radbremszylinder
BK1/BK2 Bremskreise
RK1 Radkreis 1
RK2 Radkreis 2
RK3 Radkreis 3
RK4 Radkreis 4
HCU Gesamte Hydraulikeinheit mit DV und Ventilen
VB Vorratsbehälter
HL1 - HL4 Hydraulikleitungen außerhalb der HCU zum RZ
HL5 Hydraulikleitungen von SHZ zu BV
KTV Kreistrennventil
DHK Doppelhubkolben
DV Druckversorgung
DG Druckgeber
EA Elektrischer Anschluss
EM 1/2 elektrischer Magnetkreis V2
EIV Elektrische Ventilansteuerung elEM Elektrische Motoransteuerung der elektromechanischen Bremse
MV Magnetventil
RV Rückschlagventil
P/TV Pu mpentrenn ventil Sp Pedalwegsensor
TV Trennventil
P Pumpe
F Filter
9 Permanentmagnet
10 Polplatte
11 elektromagnetischer Rückschluss
12 Kunststoffkörper
13 Rückstellfeder
SV2k stromlos offenes Magnetventil ohne Rückschlagventil insbesondere mit einer Kraftzusatzeinrichtung
SV Säugventil
Übersicht über die elektrische Ventilschaltung
SO - stromlos offen
SG = stromlos geschlossen
AV = SG
Trennventil 9, 9a = SO
DV/TV (spezifische Ventilschaltung: SG, ggf. mit Feder unterstützte Ventilschliessung für Ausfall BK (kann bei SVv entfallen)
KTV = SO, ggf. bei spezieller Anwendung bei Fig. 1 auch SG abhängig von Anforderungen bei Bordnetzausfall an Restbremswirkung
ERSATZBLATT (REGEL 26)

Claims

Patentansprüche
1. Bremssystems mit
- mindestens zwei Radbremszylindern (RZ1-4), die jeweils Bestandteil von getrennten Radkreisen (RK1-4) sind,
- mindestens einer Druckversorgung (DV), die zumindest zum Druckaufbau (paUf) in den Radbremszylindern (RZ1-4) dient,
- mindestens einem Vorratsbehälter (VB),
- mindestens einer elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung (ECU)
- Schaltventilen (SV2KI-4), wobei jeder Radbremszylinder (RZ1-4) über jeweils eine hydraulische Verbindungsleitung mit einem Schaltventil (SV2KI-4) verbunden ist, welches zum Trennen und Verbinden der hydraulischen Verbindung des jeweiligen Radbremszylinders (RZ1-4) und mindestens einer weiteren hydraulischen Hauptleitung, über die das Schaltventil (SV2K1-4) zumindest mit der Druckversorgung (DV) verbindbar bzw. verbunden ist, dient, wobei jeweils zumindest die hydraulische Verbindungsleitung und der daran angeschlossene Radbremszylinder (RZ1-4) Bestandteil eines Radkreises (RK1-4) sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem mindestens eines der nachfolgenden Merkmale a) bis g) aufweist, mit: a) dass der mindestens eine Arbeitsraum der Druckversorgung (DV) über eine Hydraulikleitung mit dem Vorratsbehältnis (VB) verbunden ist, wobei in der Hydraulikleitung ein erstes Ventil (SV) in Form eines Rückschlagventils oder eines Magnetschaltventils sowie ein dazu in Reihe geschaltetes Ventil (MVred2) angeordnet ist; b) dass der mindestens eine Arbeitsraum der Druckversorgung (DV) über eine Hydraulikleitung mit dem mindestens einen Bremskreis (BK) verbunden ist, wobei in der Hydraulikleitung ein erstes Ventil (MVDV1) in
ERSATZBLATT (REGEL 26) Form eines Magnetschaltventils sowie ein dazu in Reihe geschaltetes Ventil (MVredi) angeordnet ist; c) dass das Schaltventil (SV2K1-4) eine zusätzliche redundante Antriebsspule aufweist, die über einen eigenen Anschluss und eine eigene Ansteuerung des Ventilstellgliedes (7) betrieben ist bzw. betreibbar ist; d) dass die Druckversorgung (DV) einen Doppelhubkolben (DHK) aufweist, welcher in seinen beiden Verstellrichtungen ein Hydraulikmedium fördert, wobei zwischen dem Kolben (DHK) und der Zylinderinnenwandung des Zylinders eine Spielpassung vorgesehen ist, die den üblichen Leckfluss (Qf) auf 30-50% der Fördermenge (QDV) der Druckversorgung (DV) reduziert; e) dass der Antrieb der Druckversorgung einen elektrisch kommutierenden Motor bzw. ECE-Motor mit redundanter elektrischer Wicklung, welche insbesondere über eine getrennte 2x3-Phasen-Ansteuerung verfügt bzw. gesteuert ist, aufweist; f) dass das Bremssystem eine zusätzliche redundante Druckversorgung, welche einen Plunger oder Doppelhubkolben, wobei letzterer ein in beide Verstelleinrichtung arbeitender Kolben (DHK) ist, aufweist. g) dass die zusätzliche Druckversorgung eine redundante Ansteuerwicklung aufweist, über die die Druckversorgung bei Ausfall der ersten Ansteuerwicklung weiter betreibbar ist; Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolben- Zylinder-System der Druckversorgung neben der Schnüffellochbohrung, welche über eine Hydraulische Leitung mit dem Vorratsbehälter (VB) in Verbindung ist, eine weitere Bohrung im Zylinder aufweist, welche mit einer weiteren hydraulischen Verbindungsleitung zum Vorratsbehälter (VB) verbunden ist, wobei in der weiteren hydraulischen Verbindungsleitung eine Drossel (DR) angeordnet ist, die einen Volumenstrom (Q) auf ca. 1 cm3/s oder 10-30 % des Fördervolumens des Hauptzylinders begrenzt, wobei in axialer Richtung vor und hinter der weiteren Bohrung jeweils mindestens eine Dichtung (D4, D5) angeordnet ist. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass entweder
- bei mindestens einem, insbesondere allen, Schaltventil(en) (SV2KI-4) der elektrische Antrieb oder einzelne Komponenten davon redundant ausgebildet ist bzw. sind und/oder das Schaltventil (SV2KI-4) eine Kraftzusatzeinrichtung (EM2, 9) aufweist, die mittels eines eigenen Magnetfeldes eine Kraft (FM2) auf ein Ventilstellglied bzw. Ventilstößel (7) ausübt und/oder das Schaltventil (SV2KI-4) eine Rückstellfeder (RF) aufweist, die eine Kraft auf das Ventilstellglied bzw. den Ventilstößel (7) ausübt, welche das Zureißen, insbesondere in einem von zwei Strömungsrichtungen, des Schaltventils (SV2KI-4) verhindert und/oder
- das Bremssystem mindestens ein Trennventil (KTV, DV/TV) aufweist, mittels dem mindestens zwei Radkreise (RKI-4) bzw. Bremskreise (I, II) voneinander trennbar oder verbindbar sind. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Komponenten des elektrischen Antriebs eines Schaltventils (SV2KI-4) u.a. dessen Antriebsspule, elektronische Ansteuerung und elektrische Anschlussleitungen sind. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Funktionszustand, bei dem zumindest ein Radkreis (RKI-4) einen Funktionsfehler aufweist, welcher über einer bestimmten Fehlergradschwelle liegt, die Drucksteuerung entweder
- diesen Radkreis (RKI-4) durch dauerhaftes Schließen des diesem Radkreis zugeordneten Schaltventils (SV2KI-4) zumindest zeitweise oder dauerhaft vom übrigen Bremssystem bzw. den übrigen Radkreisen (RKI-4) und/oder der Druckversorgung (DV) abkoppelt und/oder
- mittels eines optionalen Kreistrennventils (KTV) oder Trennventils (DV/TV) mindestens zwei Radkreise (RKI-4) bzw. Bremskreise (I, II) voneinander trennt oder miteinander verbindet.
6. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnose der jeweiligen Undichtigkeit der einzelnen Radkreise ( K1-4) erfolgt und dass in Abhängigkeit des Diagnoseergebnisses die elektronische Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) entscheidet, ob ein Radkreis (RK1-4) durch dauerhaftes Schließen des zugehörigen Schaltventils (S 2K1-4) abgeschaltet oder weiter für die Erzeugung einer Bremswirkung betrieben wird.
7. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (SV2K1-4) ein Magnetventil mit einem elektromagnetischen Antrieb (EMI) ist, über den ein Ventilstellglied bzw. Ventilstößel (7) zwischen einer geöffneten Ventilstellung und einer geschlossenen Ventilstellung verstellbar ist, wobei das Schaltventil (SV2K1-4) eine Kraftzusatzeinrichtung (EM2, 9) aufweist, die mittels eines eigenen Magnetfeldes eine Kraft (FM2) auf das Ventilstellglied bzw. Ventilstößel (7) ausübt.
8. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (SV2K1-4) eine Rückstellfeder (RF) aufweist, die eine Kraft auf das Ventilstellglied bzw. den Ventilstößel (7) ausübt, welche das Zureißen des Ventils verhindert.
9. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Funktionszustand entweder stets eine Druckversorgung (DV1, DV2) jeweils einem Bremskreis (BK1, BK2) für dessen Druckregelung in seinen Radkreisen (RK1-4) zugeordnet ist, oder dass beide Druckversorgungen (DV1, DV2) für beide Bremskreise (BK1, BK2) bzw. im Falle nur eines einzigen Bremskreises (BK), für diesen zusammen für die Druckregelung zuständig sind.
10. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Ausfalls einer Druckversorgung (DV1, DV2) die jeweils andere deren Funktion, insbesondere für alle Radkreise oder nur einige davon, mit übernimmt.
11. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Druckräume (Al, A2) des Hauptbremszylinders (SHZ, THZ) jeweils mitels einer Hydraulikleitung () mit einem Bremskreis (BK, BK1, BK2) verbunden ist bzw. sind, wobei mindestens ein Trennventil (9), insbesondere ein stromlos offenes Trennventil, zum wahlweisen Absperren der Hydraulikleitung () dient und bei Undichtigkeit durch PWM und Blending zusammen mit der Druckversorgung (DV) die Hauptbremszylinderfunktion und damit die Pedalcharakteristik nicht komplett ausfällt. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Radbremszylinder (RZI-4) über jeweils eine hydraulische Verbindungsleitung mit einem Schaltventil (SV2KI-4) verbunden ist, welches zum Trennen und Verbinden der hydraulischen Verbindung des jeweiligen Radbremszylinders (RZI-4) und mindestens einer weiteren hydraulischen Hauptleitung (), über die das Schaltventil (SV2KI-4) zumindest mit der Druckversorgung (DV) verbindbar bzw. verbunden ist, dient, wobei jeweils die hydraulische Verbindungsleitung und der daran angeschlossene Radbremszylinder (RZI-4) Bestandteil eines Radkreises (RKI-4) sind, eine Diagnose der jeweiligen Undichtigkeit der einzelnen Radkreise (RKI-4) erfolgt und dass in Abhängigkeit des Diagnoseergebnisses eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) entscheidet, ob ein Radkreis (RKI-4) mittels dauerhaften Schließen des zugehörigen Schaltventils (SV2KI-4) abgeschaltet oder weiter für die Erzeugung einer Bremswirkung betrieben wird. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Undichtigkeit bzw. der Leckfluss (Qieck) in einem Radkreis (RKI-4) anhand einer oder mehrerer der nachfolgenden Methoden a) bis e) ermittelt wird: a) Bestimmung der erforderlichen Menge an Hydraulikfluid, welche zur Erzielung eines Solldruckes (pSoii) in dem jeweiligen Radkreis (RKI-4) zusätzlich zur vorbestimmten Fluidmenge mittels der Druckversorgung (DV) nachgefördert werden muss; b) Bestimmung eines ermittelten absoluten Druckabfalls (dpab) und/oder Druckabfallgradienten (pab/dt) in dem jeweiligen Radkreis (RKI-4); c) Bestimmung der Druckabweichung (dp = pS0n - Pist) vom Solldruckwert (pSoii) beim Druckaufbau in dem jeweiligen Radkreis
ERSATZBLATT (REGEL 26) (R.KI-4), indem eine zur Erzielung des Solldrucks (pS0n) vorbestimmte Fluidmenge (q) in den Radkreis ( K1-4) gefördert wird und anschließend der Ist-Druck (pist) ermittelt wird; d) Diagnose der Undichtigkeit im Radkreis (RK1-4) über zeitliche Messung des Druckes (Pist) in der das Schaltventil (SV2KI-4) und die Druckversorgung (DV) verbindenden Hydraulikleitung während des Druckaufbaus mittels der Druckversorgung (DV) oder bei abgeschalteter Druckversorgung (DV); e) Messung des Aufnahmevolumens (Q) des jeweiligen Radkreises (RK1-4) über die Druckversorgung (DV) zur Erzielung eines Soll-Druckes (Psou), wobei das Aufnahmevolumen (Q) mittels der Druckversorgung (DV) ermittelt wird, insbesondere über Strommessung des Antriebsmotors (M) der Druckversorgung (DV) und/oder des Kolbenweges (ds) des Kolbens der Druckversorgung (DV).
14. Bremssystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes (Qhign) bzw. Grenzwertbereiches (dQhigh) der Undichtigkeit eines Radkreises (RK1-4) das jeweils zugehörige Schaltventil (SV2K1-4) dauerhaft geschlossen wird und damit eine Bremswirkung mit diesem Radbremszylinder (RZ1-4) nicht mehr erfolgt, und dass unterhalb des oberen Grenzwertes (Qhign) und oberhalb eines unteren Grenzwertes (Qio ) eine zeitlich begrenzte und/oder dauerhafte Nachförderung zur Erzielung des einzustellenden Bremsdruckes (pS0n) in dem jeweiligen Radbremszylinder (RZ1-4) erfolgt.
15. Bremssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Leckfluss (Qieck) von 50 - 90% der maximalen Förderleistung der Druckversorgung (DV) der Leckfluss (Qieck) mittels der Druckversorgung (DV) durch Nachfördern ausgeglichen wird, derart, dass sich keine oder nur geringfügige Verringerung der Bremswirkung ergibt.
16. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu einem Radbremszylinder gehörendes Auslassventil (AV1-4) Bestandteil des jeweiligen Radkreises (RK1-4) ist, und dass insbesondere sowohl über das Auslassventil (AV1-4) als auch über das Schaltventil (SV2K1-4) wahlweise gleichzeitig oder einzeln ein Druckabbau (Pab) im zugehörigen Radbremszylinder erfolgt. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (FM2) der Kraftzusatzeinrichtung (EM2, 9) mittels eines bestrombaren Elektromagneten und/oder eines Permanentmagneten erzeugbar ist bzw. erzeugt wird. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Druckversorgung (DV) eine elektromotorisch angetriebene Rotationspumpe (RP) ist. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckversorgung als redundante Druckversorgung dient und nur im Falle des Ausfalls der anderen Druckversorgung(en) (DV, DV1, DV2) als Aushilfe dient und/oder zur Unterstützung der anderen Druckver- sorgung(en) (DV, DV1, DV2), insbesondere zur Erzeugung hoher Drücke und/oder zur Erzielung einer höheren Dynamik des Bremssystems dient. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Druckversorgung mittels mindestens eines Trennventils, insbesondere in Form eines schaltbaren, insbesondere stromlos geschlossenen, Magnetventils von dem bzw. den Bremskreisen. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremspedal ein E-Pedal, insbesondere ohne Hauptbremszylinder, ist. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlerhaftem Auslassventil (AV), insbesondere bei einem elektronischen/elektrischen Fehler des Auslassventils (AV), in einem Radkreis der Druckabbau und Druckaufbau über das redundant ausgeführte Schaltventil (SV2k) des jeweiligen Radkreises erfolgt. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die hydraulische Verbindungsleitung und der daran angeschlossene Radbremszylinder (RZ1-4) Bestandteil eines Radkreises (RKi- 4) sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnose der jeweiligen Undichtigkeit der einzelnen Radkreise (RK1-4) erfolgt und dass in Abhängigkeit des Diagnoseergebnisses eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) entscheidet, ob ein Radkreis (RK1-4) mittels dauerhaften Schließen des zugehörigen Schaltventils (SV2K1-4) abgeschaltet oder weiter für die Erzeugung einer Bremswirkung betrieben wird. Bremssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Undichtigkeit bzw. der Leckfluss (Qieck) in einem Radkreis (RK1-4) anhand einer oder mehrerer der nachfolgenden Methoden a) bis e) ermittelt wird: a) Bestimmung der erforderlichen Menge an Hydraulikfluid, welche zur Erzielung eines Solldruckes (pS0n) in dem jeweiligen Radkreis (RK1-4) zusätzlich zur vorbestimmten Fluidmenge mittels der Druckversorgung (DV) nachgefördert werden muss; b) Bestimmung eines ermittelten absoluten Druckabfalls (dpab) und/oder Druckabfallgradienten (pab/dt) in dem jeweiligen Radkreis (RK1-4); c) Bestimmung der Druckabweichung (dp = pson - Pist) vom Solldruckwert (pS0n) beim Druckaufbau in dem jeweiligen Radkreis (RK1-4), indem eine zur Erzielung des Solldrucks (pS0n) vorbestimmte Fluidmenge (q) in den Radkreis (RK1-4) gefördert wird und anschließend der Ist-Druck (pist) ermittelt wird; d) Diagnose der Undichtigkeit im Radkreis (RK1-4) über zeitliche Messung des Druckes (Pist) in der das Schaltventil (SV2KI-4) und der Druckversorgung (DV) verbindenden Hydraulikleitung () während des Druckaufbaus mittels der Druckversorgung (DV) oder bei abgeschalteter Druckversorgung (DV); e) Messung des Aufnahmevolumens (Q) des jeweiligen Radkreises (RK1-4) über die Druckversorgung (DV) zur Erzielung eines Soll-Druckes (Psou), wobei das Aufnahmevolumen (Q) mittels der Druckversorgung (DV) ermittelt wird, insbesondere über Strommessung des Antriebsmotors (M) der Druckversorgung (DV) und/oder des Kolbenweges (ds) des Kolbens der Druckversorgung (DV);
25. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes (Qnigh) bzw. Grenzwertbereiches (dQhigh) der Undichtigkeit eines Radkreises (RKI-4) das jeweils zugehörige Schaltventil (SV2K1-4) dauerhaft geschlossen wird und damit eine Bremswirkung mit diesem Radbremszylinder (RZ1-4) nicht mehr erfolgt, und dass unterhalb des oberen Grenzwertes (Qnigh) und oberhalb eines unteren Grenzwertes (Qiow) eine zeitlich begrenzte und/oder dauerhafte Nachförderung zur Erzielung des einzustellenden Bremsdruckes (pS0n) in dem jeweiligen Radbremszylinder (RZ1-4) erfolgt.
26. Bremssystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Grenzwert (Qnign) durch die maximale Förderleistung der Druckversorgung (DV) zur Druckerhöhung bestimmt ist.
27. Bremssystem nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Leckfluss (Qieck) von 50 - 90% der maximalen Förderleistung der Druckversorgung (DV) der Leckfluss (Qieck) mittels der Druckversorgung (DV) durch Nachfördern ausgeglichen wird, derart, dass sich keine oder nur geringfügige Verringerung der Bremswirkung ergibt.
28. Bremssystem nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zur Optimierung der Bremswirkung und Fahrstabilität eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) ermittelt, ob und welcher bzw. welche undichte(n) Radkreis(e) (RK1-4) durch dauerhaftes Schließen des bzw. der jeweiligen Schaltventils (SV2KI-4) abgeschaltet wird bzw. werden.
29. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu einem Radbremszylinder gehörendes Auslassventil (AV1-4) Bestandteil des jeweiligen Radkreises (RK1-4) ist.
30. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Diagnose der Undichtigkeit in einem oder mehreren Rad- kreis(en) (RK1-4) zunächst alle Schaltventile (SV2K1-4) aller Radkreise (RKi- 4) geöffnet werden und zur Einstellung eines Soll-Druckes (pS0n) in den Radkreisen die Druckversorgung (DV) verwendet wird, wobei der Ist-Druck (Pist) mit dem Soll-Druck (pS0n) verglichen wird, und dass bei Überschreiten einer bestimmten Abweichung eine weitere Diagnose der einzelnen Radkreise (RK1-4) nacheinander erfolgt, bis entweder a) bei einem Radkreis (RKi) eine, insbesondere zur Abweichung zwischen zuvor ermitteltem Ist-Druck (pist) und Soll-Druck (psoll) passende Undichtigkeit ermittelt wird oder b) alle Radkreise (RK1-4) nacheinander auf Undichtigkeit geprüft sind. Bremssystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prüfung der Undichtigkeit eines einzelnen Radkreises (RKi) zunächst alle Schaltventile (SK2kl-4) aller Radkreise eines oder aller Bremskreise(s) (BK1, BK2) geschlossen werden um danach das zum überprüfenden Radkreis (RKi) gehörende Schaltventil (SV2Ki) zu öffnen um dann entweder a) einen Soll-Druck (pS0n) in dem jeweiligen Radkreis (RKi) bzw. dessen Bremszylinder (RZQ mittels der Druckversorgung einzustellen, wobei dabei der Ist-Druck (pist) mittels eines Druckgebers (DG) und/oder anhand des gemessenen Antriebsstromes des Antriebsmotors (M) der Druckversorgung (DV) ermittelt wird, und dass anhand einer Abweichung vom ermittelten Soll-Druck (pS0n) und ermitteltem Ist-Druck (pist) der Grad der Undichtigkeit ermittelt bzw. abgeschätzt wird, oder b) keine Druckänderung mittels der Druckversorgung (DV) vorzunehmen und den Ist-Druck im jeweiligen Radkreis bzw. Bremskreis, insbesondere mittels eines Druckgebers (DG) zu ermitteln, und dass anhand eines ermittelten Druckabfalls der Grad der Undichtigkeit ermittelt bzw. abgeschätzt wird. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem a) ausschließlich rein hydraulisch wirkende Radbremszylinder (RZ1-4) b) sowohl rein hydraulisch wirkende Radbremszylinder (Rzl, RZ2) als auch elektromotorisch betätigte Radbremsen (EMB1, EMB2) aufweist.
33. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem über ein Anti-Blockiersystem (ABS) und/oder ein elektronisches Sta bi litäts- Prag ramm (ESP) verfügt bzw. diese nachbildet. 34. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall mindestens eines Radkreises (RK1-4) bei Auftreten eines Giermoments die Giermomentsteuerung des elektronischen Stabilisierungssystems (ESP) bei der Drucksteuerung verwendet wird bzw. eingreift.
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