DE102010040097A1

DE102010040097A1 - Bremsanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102010040097A1
Application number: DE102010040097A
Authority: DE
Inventors: Johann Jungbecker; Steffen Linkenbach; Stefan A. Drumm; Lothar Schiel; Ronald Bayer; Marco Besier
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2011-03-31
Also published as: KR20120079093A; CN102481914A; US9315180B2; US20120169112A1; EP2475559A1; WO2011029812A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer ”Brake-by-Wire” Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, vorzugsweise in der ”Brake-by-Wire” Betriebsart betrieben wird und in mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben werden kann, in der nur der Betrieb durch der Fahrzeugführer möglich ist. Die Bremsanlage weist u. a. eine elektrohydraulische Druckbereitstellungseinrichtung (5), die einen Bremssystemdruck abgibt, sowie eine Druckmodulationseinheit auf, die pro Radbremse (8, 9, 10, 11) ein Einlassventil (6a–6d) sowie ein Auslassventil (7a–7d) zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke aufweist, die aus dem Bremssystemdruck abgeleitet werden, wobei die Ein- und Auslassventile (6a–6d, 7a–7d) im nicht angesteuerten Zustand den Bremssystemdruck abgeben bzw. weiterleiten.
Um Irritationen des Fahrzeugführers insbesondere bei einem Ausfall des elektrischen Bordnetzes des Kraftfahrzeuges zu vermeiden wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung (5) und der Druckmodulationseinheit kreisweise elektrisch betätigbare Zuschaltventile (37, 47) zwischen geschaltet sind, die in einem angesteuerten Zustand eine hydraulische Verbindung zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung (5) und der Druckmodulationseinheit herstellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer ”Brake-by-Wire” Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, vorzugsweise in der ”Brake-by-Wire” Betriebsart betrieben wird und in mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben werden kann, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist, mit

a) einem Bremspedal zum Betätigen einer Pedalentkopplungseinheit mit einem Gehäuse, zwei hintereinander angeordneten Kolben, die im Gehäuse zwei Druckräume begrenzen, auf die bei der Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrzeugführer eine Betätigungskraft (Pedalkraft) ausgeübt wird und die bei unbetätigtem Bremspedal von Rückstellfedern in eine Ausgangsstellung positioniert werden,
b) einem den Druckräumen zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter,
c) einer Wegerfassungseinrichtung, die den Betätigungsweg des Bremspedals oder eines mit dem Bremspedal verbundenen Kolbens erfasst,

d) einer elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung, die einen Bremssystemdruck abgibt,
e) einer Druckmodulationseinheit, die pro Radbremse ein Einlassventil sowie ein Auslassventil zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke aufweist, die aus dem Bremssystemdruck abgeleitet werden, wobei die Ein- und Auslassventile im nicht angesteuerten Zustand den Bremssystemdruck abgeben bzw. weiterleiten, mit Trennventilen zum Trennen der Druckräume von der Druckmodulationseinheit sowie
f) einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit.

Eine derartige Bremsanlage ist aus der EP 1 950 112 A1 bekannt. Als ein gravierender Nachteil der vorbekannten Bremsanlage wird die Tatsache empfunden, dass bei einem Ausfall des elektrischen Antriebs der elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung während eines Bremsvorgangs ein Zurückstellen deren Kolben eine erhebliche Verlängerung des Bremspedalweges zur Folge hat, die vom Fahrzeugführer als Bremsversagen wahrgenommen wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Fahrzeugführer selbst bei einem Ausfall des elektrischen Bordnetzes des damit ausgerüsteten Kraftfahrzeuges nicht irritiert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen technischen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbindungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur der Zeichnung ein hydraulisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Bremsanlage.
Die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage besteht im Wesentlichen aus einer mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1 betätigbaren hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung 2, einer mit der hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung 2 zusammen wirkenden Wegsimulationseinrichtung 3, einem der hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung 2 zugeordneten Druckmittelvorratsbehälter 4, einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5, elektrisch steuerbaren Druckmodulations- bzw. Einlass- und Auslassventilen 6a–6d, 7a–7d, an deren Ausgangsanschlüsse Radbremsen 8, 9, 10, 11 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges angeschlossen sind, sowie einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit 12, die der Ansteuerung der elektrisch steuerbaren Komponenten dient. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a-6d werden mittels Systemdruckleitungen 13a, 13b mit einem Druck versorgt, der als Systemdruck bezeichnet wird, wobei Drucksensoren 39, 49 zum Erfassen der in den Systemdruckleitungen 13a, 13b herrschenden Drücke vorgesehen sind. Rücklaufleitungen 14a, 14b, die an die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a–7d angeschlossen sind, verbinden die Auslassventile 7a–7d mit dem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 4.
Wie der Zeichnung weiterhin zu entnehmen ist, weist die hydraulische Kolben-Zylinderanordnung 2, die als eine Betätigungseinheit der erfindungsgemäßen Bremsanlage angesehen werden kann, in einem (Hauptbremszylinder-)Gehäuse 21 zwei hintereinander angeordnete hydraulische Kolben 15, 16 auf, die hydraulische Kammern bzw. Druckräume 17, 18 begrenzen, die zusammen mit den Kolben 15, 16 einen zweikreisigen Hauptbremszylinder bzw. einen Tandemhauptzylinder bilden. Die Druckräume 17, 18 stehen einerseits über in den Kolben 15, 16 ausgebildete radiale Bohrungen 19, 20 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung der Kolben 17, 18 im Gehäuse 21 absperrbar sind, und andererseits mittels hydraulischer Leitungen 22a, 22b mit den vorhin erwähnten Systemdruckleitungen 13a, 13b, in Verbindung, an die Eingangsanschlüsse der vorhin erwähnten Druckmodulations- bzw. Einlassventile 6a–6d angeschlossen sind. In den hydraulischen Leitungen 22a, 22b sind je ein Trennventil 23a, 23b eingefügt, die als ein elektrisch betätigbare, vorzugsweise stromlos offenes (SO-)2/2-Wegeventile ausgebildet sind. Ein an den Druckraum 17 angeschlossener Drucksensor 24 erfasst den im Druckraum 17 durch ein Verschieben des ersten Kolbens 15 aufgebauten Druck. Außerdem nehmen die Druckräume 17, 18 nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 15, 16 entgegen der Betätigungsrichtung vorspannen. Eine am Bremspedal 1 angekoppelte Kolbenstange 25 wirkt dabei mit dem ersten (Hauptzylinder-)Kolben 15 zusammen, wobei der Betätigungsweg des Bremspedals 1 von einem vorzugsweise redundant ausgeführten Wegsensor 26 erfasst wird.
Außerdem ist aus der zeichnerischen Darstellung der erfindungsgemäßen Bremsanlage ersichtlich, dass die vorhin genannte Wegsimulatoreinrichtung 3 hydraulisch ausgeführt ist und im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer 27, einer Simulatorfederkammer 28 sowie einem die beiden Kammern 27, 28 voneinander trennenden Simulatorkolben 29 besteht. Dabei ist die Simulatorkammer 27 an den ersten Druckraum 17 des Tandemhauptzylinders 2 angeschlossen, während die Simulatorfederkammer 28 unter Zwischenschaltung eines elektrisch betätigbaren Simulatorfreigabeventils 30 mit der oben genannten Rücklaufleitung 14b verbunden ist.
Schließlich ist in der Zeichnung erkennbar, dass die Druckbereitstellungseinrichtung 5 als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein zweikreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet ist, dessen erster Kolben 33 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 31 unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Rotations-Translationsgetriebes betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 31 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet. Der erste Kolben 33 begrenzt einen ersten Druckraum 34, während ein in der Betätigungsrichtung dem ersten Kolben 33 nachgeschalteter zweiter Kolben 43 einen zweiten hydraulischen Druckraum 44 begrenzt. Ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Hauptbremszylinder 2 stehen die beiden Druckräume 34, 44 einerseits über in den Kolben 33, 43 ausgebildete radiale Öffnungen 35, 45 bzw. zu den radialen Bohrungen 19, 20 der Hauptzylinderkolben 15, 16 führende Leitungsabschnitte 36, 46 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung und sind andererseits durch Öffnen von elektrisch betätigbaren Zuschaltventilen 37, 47, die in den vorhin erwähnten Systemdruckleitungen 13a, 13b eingefügt sind, mit den Eingangsanschlüssen der Einlassventile 6a–6d verbindbar. Dabei ist den Zuschaltventilen 37, 47 je ein zu den Druckräumen 34, 44 schließendes Rückschlagventil 38, 48 parallel geschaltet. Ein an den Leitungsabschnitt 36 angeschlossener weiterer Leitungsabschnitt 50, in dem ein drittes Rückschlagventil 51 eingefügt ist, mündet in der o. g. Simulatorfederkammer 28 und ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulator-Freigabeventils 30 und unabhängig von einer Drosselwirkung der hydraulischen Simulator-Abströmverbindungen ein weitgehend ungedrosseltes Einströmen des Druckmittels in die Simulatorfederkammer 28.
Optional kann aus Kosten- und Bauraumoptimierungsgründen der elektrohydraulische Aktuator 5 auch einkreisig ausgeführt werden, hierbei entfallen der Druckraum 44, Kolben 43 und Leitungsabschnitt 46. Der Druckraum 34 wird mit den beiden Trennventilen 37, 47 hydraulisch verbunden.
Abschließend sollte noch erwähnt werden, dass die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage modular aufgebaut ist. Dabei umfasst ein erstes Modul 100 im Wesentlichen die Hauptbremszylinderanordnung 2, die hydraulische Wegsimulatoreinrichtung 3, den Druckmittelvorratsbehälter 4, Teile der hydraulischen Leitungen 13a, 13b, 22a, 22b, die Leitungsabschnitte 36, 46, 50 sowie das dritte Rückschlagventil 51. Ein zweites Modul 200 wird durch den elektrohydraulischen Aktuator 5 gebildet, während ein drittes Modul 300 durch die elektronische Steuer- und Regeleinheit gebildet wird, die im vorher gehenden Text mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist. Schließlich sind sämtliche elektrisch betätigbaren Ventile 6a–6d, 7a–7d, 23b, 30, 37, 47, das hydraulisch ansteuerbare 2/2-Wegeventil 23a, die Rückschlagventile 38, 48 sowie sämtliche Drucksensoren 24, 39, 49 zu einem vierten Modul 400 zusammen gefasst, wobei alle Module 100 bis 400 als eigenständig montier- und prüfbare Einheiten darstellen. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage sowohl in der bevorzugten Betriebsart „Brake-by-wire” als auch in der sog. Rückfallbetriebsart ergibt sich für den auf dem einschlägigen technischen Gebiet tätigen Fachmann aus dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung und braucht deswegen nicht näher erläutert zu werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1950112 A1 [0002]

Claims

Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer ”Brake-by-Wire” Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, vorzugsweise in der ”Brake-by-Wire” Betriebsart betrieben wird und in mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben werden kann, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist, mit a) einem Bremspedal (1) zum Betätigen einer Pedalentkopplungseinheit (2) mit einem Gehäuse (21), zwei hintereinander angeordneten Kolben (15, 16), die im Gehäuse (21) zwei Druckräume (17, 18) begrenzen, auf die bei der Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrzeugführer eine Betätigungskraft (Pedalkraft) ausgeübt wird und die bei unbetätigtem Bremspedal (1) von Rückstellfedern in eine Ausgangsstellung positioniert werden, b) einem den Druckräumen (17, 18) zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (4), c) einer Wegerfassungseinrichtung (26), die den Betätigungsweg des Bremspedals (1) oder eines mit dem Bremspedal (1) verbundenen Kolbens (15) erfasst, d) einem Wegsimulator (3) mit einem Simulatorfreigabeventil (30), der in der Betriebsart „Brake-by-wire” dem Fahrzeugführer das gewohnte Bremspedalgefühl vermittelt, der mit einem (17) der Druckräume (17, 18) in hydraulischer Verbindung steht und dessen Wirkung in der Rückfallbetriebsart abschaltbar ist, e) einer elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung (5), die einen Bremssystemdruck abgibt, f) einer Druckmodulationseinheit, die pro Radbremse (8, 9, 10, 11) ein Einlassventil (6a–6d) sowie ein Auslassventil (7a–7d) zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke aufweist, die aus dem Bremssystemdruck abgeleitet werden, wobei die Ein- und Auslassventile (6a–6d, 7a–7d) im nicht angesteuerten Zustand den Bremssystemdruck abgeben bzw. weiterleiten, mit Trennventilen (23a, 23b) zum Trennen der Druckräume (17, 18) von der Druckmodulationseinheit, sowie g) einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung (5) und der Druckmodulationseinheit kreisweise elektrisch betätigbare Zuschaltventile (37, 47) zwischen geschaltet sind, die in einem angesteuerten Zustand eine hydraulische Verbindung zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung (5) und der Druckmodulationseinheit herstellen.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassseiten der Auslassventile (7a–7d) über hydraulische Rücklaufleitungen (14a, 14b) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (4) direkt verbunden sind.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschaltventile (37, 47) als stromlos geschlossene (SG-)Ventile ausgeführt sind, die in unbestromtem Zustand ein Abströmen von Druckmittel aus den Druckräumen (17, 18) und den Radbremsen (8–11) in die elektrohydraulische Druckbereitstellungseinrichtung (5) verhindern.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Zuschaltventilen (37, 47) Rückschlagventile (38, 48) parallel geschaltet sind, die unabhängig vom Schaltzustand der Zuschaltventile (37, 47) eine Druckmittelströmung von der elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung (5) zur Druckmodulationseinheit ermöglichen.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbereitstellungseinrichtung (5) von einem auf der Längsachse der Druckbereitstellungseinrichtung (5) angeordneten Elektromotor (31) angetrieben wird.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Druckräume (17, 18) begrenzenden Kolben (15, 16) als Plungerkolben ausgebildet sind, deren Abdichtung mittels gehäusefest angeordneter Dichtelemente erfolgt, die mit der Oberfläche der Kolben (15, 16) zusammen wirken.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kolben (33, 34) der Druckbereitstellungseinrichtung (5) als Plungerkolben ausgebildet ist, dessen Abdichtung mittels gehäusefest angeordneter Dichtelemente erfolgt, die mit der Oberfläche des Kolbens (33, 34) zusammen wirken.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulator-Freigabeventil (30) in einer hydraulischen Verbindung zwischen einer Simulatorfederkammer (28) und dem Druckmittelvorratsbehälter (4) geschaltet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Simulator-Freigabeventil (30) ein Rückschlagventil (51) parallel geschaltet ist, das unabhängig vom Schaltzustand des Simulator-Freigabeventils (30) und unabhängig von einer Drosselwirkung der hydraulischen Simulator-Abströmverbindungen ein weitgehend ungedrosseltes Einströmen in die Simulatorfederkammer (28) gewährleistet.
Bremsanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulatorfederkammer (28) von einem Simulatorkolben (29) begrenzt ist, der als Plungerkolben ausgebildet ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegerfassungseinrichtung durch eine redundant ausgeführte Wegsensoranordnung (26) gebildet ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Kolben (15, 16, 33, 43) mit mehreren radialen Druckausgleichsbohrungen (19, 20, 35, 45) versehen sind, die in einer unbetätigten Stellung der Kolben (15, 16, 33, 43) eine hydraulische Verbindung zwischen den Druckräumen (17, 18, 34, 44) und den zugeordneten Kammern des Druckmittelvorratsbehälters (4) herstellen.
Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Absinken des Druckmittelvolumens in der Druckbereitstellungseinrichtung (5) unter einen vorbestimmten Wert Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter (4) in die Druckbereitstellungseinrichtung (5) nachgesaugt wird.
Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Nachsaugen die Zuschaltventile (37, 47) geschlossen werden und der die Druckbereitstellungseinrichtung (5) antreibende Elektromotor (31) entgegen der Betätigungsrichtung angetrieben wird.
Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Nachsaugen der die Druckbereitstellungseinrichtung (5) antreibende Elektromotor (31) in Betätigungsrichtung angetrieben wird.