DE102013206324A1

DE102013206324A1 - Bremssystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben des Bremssystems

Info

Publication number: DE102013206324A1
Application number: DE102013206324.5A
Authority: DE
Inventors: Bertram Foitzik; Otmar Bussmann; Matthias Kistner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-10-16
Also published as: CN104097621B; US9908519B2; KR20140122671A; CN104097621A; JP2014205483A; US20140306514A1; JP6445248B2

Abstract

Es wird ein Bremssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Bremssystem umfasst: ein Bremseingabeelement, welches für eine Betätigung zur Eingabe eines Bremsdrucksignals durch einen Fahrer des Fahrzeugs ausgelegt ist; einen Hauptbremszylinder, welcher mit dem Bremseingabeelement gekoppelt ist, und welcher von einem mit dem Hauptbremszylinder fluidisch verbundenen Hydraulikfluidreservoir mit Hydraulikfluid versorgbar ist; einen ersten Bremskreis, umfassend: ein Umschaltventil, dessen Durchström-Rate für das Hydraulikfluid steuerbar ist; ein Druckregelventil, dessen Durchström-Rate für das Hydraulikfluid steuerbar ist; eine Hydraulikpumpe zum wahlweisen Aufbau eines erhöhten Hydraulikfluiddrucks im ersten Bremskreis; wenigstens einen ersten Radbremszylinder, welcher dazu ausgelegt ist, ein Bremsmoment auf ein mit dem Radbremszylinder gekoppeltes erstes Fahrzeugrad auszuüben; wobei eine erste Fluidleitung, vom Hydraulikfluidreservoir ausgehend, sowohl direkt mit dem Druckregelventil fluidisch verbunden ist als auch mit der Hydraulikpumpe, wobei ein Bremsmoment an dem wenigstens einen ersten Radbremszylinder mit Hydraulikfluid im Wesentlichen von der Hydraulikpumpe erzeugbar ist, und wobei das Druckregelventil und das Umschaltventil gemäß vorgebbarer Kennlinienwerte steuerbar sind, woraufhin dem Fahrer in Antwort auf die Ansteuerung der Ventile ein entsprechendes Pedalgefühl vermittelbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben dieses Bremssystems, insbesondere zur Verwendung in Hybrid- und/oder Elektrofahrzeugen.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise ist ein in einem Fahrzeug angeordnetes Bremseingabeelement, beispielsweise ein Bremspedal, an einen Bremskraftverstärker gekoppelt. Der Bremskraftverstärker ist beispielsweise dazu ausgelegt, eine von einem Fahrer auf das Bremseingabeelement ausgeübte Bremskraft zu verstärken und die verstärkte Bremskraft anschließend an einen Hauptbremszylinder weiterzuleiten. Der Hauptbremszylinder gibt daraufhin ein verstärktes Drucksignal an die Radbremszylinder zum Abbremsen Räder des Fahrzeugs aus. Somit ermöglicht der Bremskraftverstärker dem Fahrer ein Abbremsen des Fahrzeugs durch Betätigen des Bremseingabeelements mit einem geringeren Kraftaufwand.
Ein Beispiel für einen Bremskraftverstärker zum Verstärken einer von dem Fahrer an dem Bremseingabeelement ausgeübten Bremskraft ist ein Vakuumbremskraftverstärker oder auch ein elektrohydraulischer Bremskraftverstärker.
Allerdings sind die Herstellungskosten für ein Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker, gleich welcher Art, vergleichsweise groß. Bei einem System mit Vakuumbremskraftverstärker gilt dies insbesondere, wenn zum Erzeugen des Vakuums eine Vakuumpumpe notwendig ist, und das Vakuum nicht vom Verbrennungsmotor geliefert wird.
Es ist deshalb wünschenswert, über eine Möglichkeit zum Abbremsen eines Fahrzeugs über ein Betätigen eines Bremseingabeelements mit einer vergleichsweise geringen Kraft ohne einen Gebrauch eines Bremskraftverstärkers zu verfügen und trotzdem dem Fahrer ein "gewohntes" Bremspedalgefühl zu vermitteln, d.h. ohne eine relativ hohe Kraft zum Abbremsen des Fahrzeuges aufbringen zu müssen.
In der Druckschrift DE 10 2009 001 401 A1 ist ein Bremssystem offenbart, welches zwar keinen Bremskraftverstärker verwendet, aber dennoch eine relativ große Anzahl an Komponenten aufweist, die zum einen mit zusätzlichen Kosten verbunden sind, und zum anderen einen entsprechenden Bauraum (Packaging) benötigen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schlägt gemäß Anspruch 1 Bremssystem für ein Fahrzeug vor, wobei das Bremssystem umfasst: ein Bremseingabeelement, welches für eine Betätigung zur Eingabe eines Bremsdrucksignals durch einen Fahrer des Fahrzeugs ausgelegt ist; einen Hauptbremszylinder, welcher mit dem Bremseingabeelement gekoppelt ist, und welcher von einem mit dem Hauptbremszylinder fluidisch verbundenen Hydraulikfluidreservoir mit Hydraulikfluid versorgbar ist; einen ersten Bremskreis, umfassend: ein Umschaltventil, dessen Durchström-Rate für das Hydraulikfluid steuerbar ist; ein Druckregelventil, dessen Durchström-Rate für das Hydraulikfluid steuerbar ist; eine Hydraulikpumpe zum wahlweisen Aufbau eines erhöhten Hydraulikfluiddrucks im ersten Bremskreis; wenigstens einen ersten Radbremszylinder, welcher dazu ausgelegt ist, ein Bremsmoment auf ein mit dem Radbremszylinder gekoppeltes erstes Fahrzeugrad auszuüben; wobei eine erste Fluidleitung, vom Hydraulikfluidreservoir ausgehend, sowohl direkt mit dem Druckregelventil fluidisch verbunden ist als auch mit der Hydraulikpumpe, wobei ein Bremsmoment an dem wenigstens einen ersten Radbremszylinder mit Hydraulikfluid im Wesentlichen von der Hydraulikpumpe erzeugbar ist, und wobei das Druckregelventil und das Umschaltventil gemäß vorgebbarer Kennlinienwerte steuerbar sind, woraufhin dem Fahrer in Antwort auf die Ansteuerung der Ventile ein entsprechendes Pedalgefühl vermittelbar ist.
Gemäß Anspruch 7 schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben zum Betreiben eines Bremssystems für ein Fahrzeug vor, wobei das Bremssystem umfasst: ein Bremseingabeelement, welches für eine Betätigung zur Eingabe eines Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signales durch einen Fahrer des Fahrzeuges ausgelegt ist, einen Hauptbremszylinder, welcher so an das Bremseingabeelement gekoppelt ist, dass das eingegebene Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signal unverstärkt an den Hauptbremszylinder bereitstellbar ist, wobei der Hauptbremszylinder dazu ausgelegt ist, ein dem Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signal entsprechendes Drucksignal auszugeben, einen Bremskreis mit einem in wenigstens einer offenen Betriebsart und in einer geschlossenen Betriebsart schaltbaren Umschaltventil und wenigstens einem an einem Fahrzeugrad angeordneten Radbremszylinder, welcher dazu ausgelegt ist, ein einem bereitgestellten Drucksignal entsprechendes Bremsmoment auf das Fahrzeugrad auszuüben und welcher über das Umschaltventil so an den Hauptbremszylinder gekoppelt ist, dass das von dem Hauptbremszylinder ausgegebene unverstärkte Drucksignal über das in der wenigstens einen offenen Betriebsart geschaltete Umschaltventil an den Radbremszylinder weiterleitbar ist und ein Weiterleiten des unverstärkten Drucksignals an den Radbremszylinder durch das in der geschlossenen Betriebsart geschaltete Umschaltventil steuerbar ist, und einer Hydraulikpumpe, welche dazu ausgelegt ist, ein Verstärkungsdrucksignal auszugeben und welche so an den Radbremszylinder gekoppelt ist, dass das Verstärkungsdrucksignal an den Radbremszylinder weiterleitbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ausüben eines unverstärkten Bremsmoments auf das zumindest eine Fahrzeugrad durch Steuern des Umschaltventils in die offene Betriebsart, so dass das unverstärkte Drucksignal an den Radbremszylinder weitergeleitet wird; oder Ausüben eines verstärkten Bremsmoments auf das wenigstens eine Fahrzeugrad durch Steuern des Umschaltventils in eine teilweise geöffnete Betriebsart und wobei das Druckregelventil und das Umschaltventil gemäß vorgebbarer Kennlinienwerte steuerbar sind, woraufhin dem Fahrer in Antwort auf die Ansteuerung der Ventile ein entsprechendes Pedalgefühl vermittelbar ist.
Gemäß Anspruch 8 schlägt die Erfindung ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Bremssystem vor.
Vorteile der Erfindung
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Bremssystems ist, dass es relativ wenige Komponenten aufweist, und somit kostengünstig herzustellen ist und auch – aufgrund der relativ wenigen Komponenten – weniger anfällig für Fehlfunktionen ist, aber trotzdem wenigstens eine Rückfallebene bietet, und relativ geringen Bauraum benötigt. Durch die Anordnung und Funktion der Ventile in den Bremskreisen lässt sich ein gewünschtes vom Fahrer wahrnehmbares Pedalgefühl erzielen.
Vorzugsweise weist das Bremssystem einen zweiten Bremskreis auf, welcher analog zum ersten Bremskreis aufgebaut ist, wobei eine zweite Fluidleitung einerseits mit dem Hydraulikfluidreservoir fluidisch gekoppelt ist, und andererseits jeweils direkt mit einem Druckregelventil und einer Hydraulikpumpe des zweiten Bremskreises, wobei ein Bremsmoment für wenigstens einen zweiten Radbremszylinders, welcher dem zweiten Bremskreis zugeordnet ist, erzeugbar ist. In der Regel werden Fahrzeuge bevorzugt mit zwei Bremskreisen ausgestattet, was eine erhöhte Fahrsicherheit bzw. Fahrleistung gewährleistet.
Es wird außerdem bevorzugt, dass der erste Bremskreis und der zweite Bremskreis jeweils wenigstens zwei Fahrzeugräder umfassen, die jeweils einer Fahrzeugachse des Fahrzeuges oder auch unterschiedlichen Fahrzeugachsen des Fahrzeuges zugeordnet sind, wobei die Fahrzeugräder jeweils mit einem Radbremszylinder gekoppelt sind. Auch dies ist für eine erhöhte Fahrsicherheit bzw. Fahrleistung von Vorteil.
Außerdem wird bevorzugt, dass, bezogen auf den ersten und/oder zweiten Bremskreis, das Druckregelventil vollständig und das Umschaltventil entsprechend einem Differenzdrucksignal bzw. einem vorgebbaren Kennlinienwert öffenbar sind und die Hydraulikpumpe einen Fluiddruck im Hydraulikfluid erzeugt, woraufhin an den Radbremszylindern ein Bremsmoment für die Fahrzeugräder bereitgestellt ist. Somit kann auf einen zusätzlichen Bremskraftverstärker verzichtet werden, und es ist möglich, dem Fahrer in Antwort auf die Ansteuerung der Ventile ein dem Jump-In-Verhalten des Unterdruckbremskraftverstärkers entsprechendes Pedalgefühl zu vermitteln, ohne einen entsprechenden Simulator verwenden zu müssen.
Schließlich wird bevorzugt, dass das Bremseingabeelement mit einem Sensor gekoppelt ist, welches ein Betätigen des Bremseingabeelements durch den Fahrer hinsichtlich Intensität der Betätigung und Zeitdauer der Betätigung des Bremseingabeelements erfasst, womit die Ventile bzw. Hydraulikpumpen entsprechend angesteuert werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen in Verbindung mit einer Figur erläutert, wobei:
1 einen schematischen Hydraulikschaltplan zeigt, anhand dessen das Bremssystem an sich und dessen Funktionsweise gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläutert wird.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt in vereinfachter und schematischer Weise einen Hydraulikschaltplan gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Das in 1 dargestellte Bremssystem umfasst ein Bremseingabeelement 10, welches für eine Betätigung durch einen Fahrer zum Abbremsen des Fahrzeugs mit dem Bremssystem ausgebildet ist. Das Bremseingabeelement 10 ist beispielsweise ein Bremspedal. Es wird hier jedoch darauf hingewiesen, dass das Bremssystem nicht auf ein als Bremspedal ausgebildetes Bremseingabeelement 10 eingeschränkt ist. Stattdessen kann ein Bremswunsch des Fahrers auch durch ein anders ausgebildetes Bremseingabeelement 10 erfassbar sein.
An dem Bremseingabeelement 10 ist ein Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Sensor 12 angeordnet, welcher redundant ausgelegt ist. Der Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Sensor 12 ist beispielsweise dazu ausgelegt, einen auf das Bremseingabeelement 10 von dem Fahrer ausgeübten Druck zu erfassen. Als Alternative oder als Ergänzung dazu kann der Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Sensor 12 auch dazu ausgelegt sein, einen Betätigungsweg, um welchen das Bremseingabeelement 10 durch eine Betätigung des Fahrers verstellt wird, zu ermitteln.
Das Bremseingabeelement 10 ist so an einen Hauptbremszylinder 14 gekoppelt, dass ein Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signal, welches der Betätigung des Bremseingabeelements 10 durch den Fahrer entspricht, unverstärkt an den Hauptbremszylinder 14 weitergeleitet wird. Das Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signal entspricht beispielsweise einem auf das Bremseingabeelement 10 ausgeübten Druck. Ebenso kann das Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signal einem Betätigungsweg, um welchen das Bremseingabeelement 10 durch den Fahrer verstellt wird, entsprechen. Zur Bereitstellung des Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signals ist das Bremseingabeelement 10 beispielsweise über eine Sensoreinrichtung oder über ein Koppelelement an den Hauptbremszylinder 14 gekoppelt. Da geeignete Sensoreinrichtungen und verwendbare Koppelelemente aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird hier nicht weiter darauf eingegangen.
Es wird hier ausdrücklich darauf hingewiesen, dass bei dem in 1 dargestellten Bremssystem ein Bremskraftverstärker, wie zum Beispiel ein elektrisch betriebener Verstärker oder ein Vakuumbooster, welcher herkömmlicher Weise zwischen einem Bremseingabeelement 10 und einem Hauptbremszylinder 14 angeordnet ist, nicht notwendig ist. Somit ist eine Verwendung des dargestellten Bremssystems in einem Fahrzeug mit dem Vorteil verbunden, dass die Kosten, der notwendige Bauraum und das zusätzliche Gewicht für einen Bremskraftverstärker entfallen. Das dargestellte Bremssystem ist somit insbesondere für Elektrofahrzeuge, welche keinen Verbrennungsmotor aufweisen, vorteilhaft.
Der wesentliche Punkt der vorliegenden Erfindung ist, dass in relativ einfacher Weise und mit relativ wenigen Komponenten (das Bremssystem erfordert z.B. keine Druckspeicher oder einen an den Hauptbremszylinder gekoppelten Bremskraftverstärker oder eine Pedalsimulatoreinheit, deren Verwendung Kosten verursacht und zusätzliche Kosten verursacht) ein Bremssystem bereitgestellt wird, welches lediglich durch entsprechende Ansteuerung von weiter unten erläuterten Ventilen bzw. Hydraulikpumpen dem Fahrer eine gewünschte (d.h. durch vorgebbare Kennlinien) Bremspedalcharakteristik bereitstellt. Somit ist das vorgestellte Bremssystem relativ kostengünstig und für eine Vielzahl von Fahrzeugmodellen verwendbar.
Deshalb ist bei dem hier beschriebenen Bremssystem der Hauptbremszylinder 14 dazu ausgelegt, für ein Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signal ein unverstärktes Drucksignal auszugeben. Der Hauptbremszylinder 14 ist mit einem Bremsmediumreservoir 16 verbunden, welches über einen Einfüllstutzen 18 befüllbar ist. Beispielweise ist das Bremsmediumreservoir 16 ein Hydraulikfluid- und/oder ein Bremsflüssigkeitsbehälter.
Das in 1 dargestellte Bremssystem umfasst zwei identisch aufgebaute Bremskreise 20, 24, wobei der Bremskreis 20 zum Abbremsen von Fahrzeugrädern 22a, 22b einer Vorderachse des Fahrzeuges zugeordnet ist, und der Bremskreis 24 zum Abbremsen von Fahrzeugrädern 26a, 26b einer Hinterachse des Fahrzeuges zugeordnet ist
Die dargestellte Ausführungsform ist jedoch nicht auf diese Aufteilung der Räder 22a, 22b, 26a und 26b beschränkt. Selbstverständlich ist das Bremssystem auch auf eine Ausführungsform anwendbar, bei welcher die Räder 22a und 22b Hinterräder und die Räder 26a und 26b Vorderräder eines Fahrzeugs sind. Die Räder 22a und 22b und die Räder 26a und 26b können auch zwei Paare von Rädern sein, welche auf zwei verschiedenen Seiten eines Fahrzeugs oder diagonal an einem Fahrzeug angeordnet sind.
Zusätzlich wird darauf hingewiesen, dass das in 1 dargestellte Bremssystem nicht auf eine Anzahl von vier Rädern 22a, 22b, 26a und 26b beschränkt ist. Stattdessen kann das Bremssystem auch so erweitert werden, dass es eine größere Anzahl von Rädern steuert.
Bei der dargestellten Ausführungsform des Bremssystems ist es denkbar, den oder die Motoren des Fahrzeugs, beispielsweise elektrisch betriebene, so auszubilden, dass das Beschleunigungsmoment auf die Vorderräder 22a und 22b wirkt. Natürlich ist das Bremssystem auch bei einem Fahrzeug mit einem Hinterachsantrieb oder einem Allradantrieb anwendbar, wie es dem geläufig Fachmann sein dürfte.
Von dem Hauptbremszylinder 14 führt eine erste Fluidleitung 28 zu dem ersten Bremskreis 20. Eine zweite Fluidleitung 30 verbindet den Hauptbremszylinder 14 mit dem zweiten Bremskreis 24. An die erste Fluidleitung 28 kann ein Drucksensor 32 angeschlossen sein, auf dessen vorteilhafte Funktionsweise unten noch eingegangen wird.
Zusätzlich sind über einen Verzweigungspunkt 33 ein steuerbares Druckregelventil 34 und über einen Verzweigungspunkt 35 ein Umschaltventil 36 an die erste Fluidleitung 28 angeschlossen. Ein von dem Hauptbremszylinder 14 ausgehender Hydraulikfluidstrom kann als unverstärktes Drucksignal im ersten Bremskreis 20 wahlweise über das steuerbare Druckregelventil 34 und mindestens eine Pumpe 44 oder über das Umschaltventil 36 in Richtung zu Radbremszylindern 38a und 38b der Räder 22a und 22b fließen.
Parallel zu dem Umschaltventil 36 ist eine Bypassleitung mit einem Rückschlagventil 40 angeordnet. Bei einer Fehlfunktion des Umschaltventils 36 ist die hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 14 und den Radbremszylindern 38a und 38b, welche sonst aufgrund der Fehlfunktion des Umschaltventils 36 unterbrochen wäre, durch die Bypassleitung mit dem Rückschlagventil 40 gewährleistet.
An dem Umschaltventil 36 ist eine Leitung 42 angeschlossen, welche einen Verzweigungspunkt 43 aufweist, der zu einer Förderseite der mindestens einen Pumpe 44 des ersten Bremskreises 20 führt. Vorzugsweise ist die mindestens eine Pumpe 44 eine Ein-Kolben-Pumpe oder ein ähnlich ausgeführtes Verdrängungselement. Die mindestens eine Pumpe 44 kann jedoch auch eine Pumpe mit mehreren Kolben oder eine Zahnradpumpe sein. Ebenso können anstelle von nur einer Pumpe 44 auch mehrere Pumpen 44 (im dargestellten Beispiel in 1 sind es drei) in den ersten Bremskreis 20 eingesetzt sein. Die hier beschriebene Ausführungsform ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Pumpen 44 beschränkt.
Über einen Verzweigungspunkt 45 ist eine von dem Druckregelventil 34 wegführende Fluidleitung 46 mit einer Fluidleitung 48 verbunden, welche von der Saugseite der mindestens einen Pumpe 44 zu Radauslassventilen 54a, 54b führt, wobei die Radauslassventile 54a, 54b jeweils den Radbremszylindern 38a, 38b zugeordnet sind. Über Verzweigungspunkte 64a, 64b sind die Radbremszylinder 38a, 38b mit der Fluidleitung 48 verbunden.
Über den Verzweigungspunkt 45 ist die Fluidleitung 48 mit einer Fluidleitung 29 verbunden, welche einerseits direkt mit dem Bremsmediumreservoir 16 verbunden ist, und andererseits über die Fluidleitung 46, welche von der Fluidleitung 29 abzweigt, mit dem steuerbaren Druckregelventil 34 verbunden. Die Funktion der Fluidleitung 29 wird weiter unten noch erläutert.
Mit den Verzweigungspunkten 64a, 64b verbunden sind jeweils Fluidleitungen 62a, 62b, welche von Radeinlassventilen 58a und 58b abgehen. Die Radeinlassventile 62a, 62b weisen Bypassleitungen mit Rückschlagventilen 60a und 60b auf.
Die Ventile 34, 36, 54a, 54b, 58a und 58b des ersten Bremskreises 20 können als Hydraulikventile ausgebildet sein. Vorzugsweise sind das Umschaltventil 36 und die Radeinlassventile 58a und 58b als stromlos offene Ventile und das steuerbare Druckregelventil 34 und die Radauslassventile 54a und 54b als stromlos geschlossene Ventile ausgebildet.
Die Radbremszylinder 38a und 38b sind somit derart an den Hauptbremszylinder 14 gekoppelt, dass das von dem Hauptbremszylinder 14 ausgegebene unverstärkte Drucksignal an die Radbremszylinder 38a und 38b weiterleitbar ist. Die beiden Radbremszylinder 38a und 38b sind dazu ausgelegt, eine dem unverstärkten Drucksignal entsprechende Kraft auf die ihnen zugeordneten Räder 22a und 22b zum Abbremsen des Fahrzeugs auszuüben.
Der Fahrer hat somit die Möglichkeit, direkt in den ersten Bremskreis 20 hinein zubremsen. Ein fahrerseitig angeforderter Druckaufbau in den Radbremszylindern 38a und 38b der Bremszangen ist deshalb im normalen Bremsbetrieb des Bremssystems, sozusagen als Rückfallebene, sicher gewährleistet. Entsprechend kann der in den Radbremszylinder 38a und 38b aufgebaute Druck der Bremszangen schnell wieder abgebaut werden.
Über die Fluidleitung 30 ist ein Umschaltventil 66 an den Hauptbremszylinder 14 angekoppelt. Analog zu dem Umschaltventil 36 mit einer Bypassleitung und dem Rückschlagventil 40 (im ersten Bremskreis 20), weist das Umschaltventil 66 eine Bypassleitung mit einem Rückschlagventil 67 auf (im zweiten Bremskreis 24).
Von dem Umschaltventil 66 verläuft eine Leitung 70 zu einem Radeinlassventil 72b, welches dem Radbremszylinder 68b zugeordnet ist. Ein einem Radbremszylinder 68a zugeordnetes Radeinlassventil 72a ist über einen Verzweigungspunkt 71 ebenfalls an die Leitung 70 gekoppelt. Parallel zu den Radeinlassventilen 72a und 72b sind Bypassleitungen mit Rückschlagventilen 74a und 74b angeordnet.
Des Weiteren ist eine Förderseite wenigstens einer Pumpe 76 des zweiten Bremskreises 24 über einen Verzweigungspunkt 75 mit der Fluidleitung 70 verbunden. Die mindestens eine Pumpe 76 kann analog zu der Pumpe 44 im ersten Bremskreis ausgebildet sein.
An einer Förderseite der mindestens einen Pumpe 76 ist eine davon abgehende Fluidleitung 77 mit dem Verzweigungspunkt 75 verbunden.
Über eine von der Saugseite der Pumpe 76 abgehende Fluidleitung 84 ist ein dem Radbremszylinder 68a zugeordnetes Radauslassventil 86a angeschlossen. Über einen Verzweigungspunkt 85 ist zusätzlich ein dem Radbremszylinder 68b zugeordnetes Radauslassventil 86b an die Leitung 84 angeschlossen.
Ein weiterer Verzweigungspunkt 87 verbindet die Fluidleitung 84 mit einem ersten Ende einer Fluidleitung 31, deren zweites Ende direkt an das Bremsmediumreservoir 16 angeschlossen ist. Über die Fluidleitung 31 bzw. 84 sind die beiden Radauslassventile 86a und 86b somit an das Bremsmediumreservoir 16 und die Saugseite der Pumpe 76 sowie ein steuerbares Druckregelventil 80 über eine Fluidleitung 78 angeschlossen.
Die Radeinlassventile 72a und 72b sind über Fluidleitungen 90a und 90b jeweils mit dem ihnen zugeordneten Radbremszylinder 68a oder 68b verbunden. Über einen Verzweigungspunkt 92a ist das Radauslassventil 86a an die Leitung 90a angeschlossen. Entsprechend ist das Radauslassventil 86b über einen Verzweigungspunkt 92b mit der Leitung 90b verbunden.
Auch die Ventile 66, 72a, 72b, 80, 86a und 86b können Hydraulikventile sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Umschaltventil 66 und die Radeinlassventile 72a und 72b stromlos offene Ventile, wobei das Umschaltventil 66, wie weiter unten noch erläutert wird, hinsichtlich seiner Durchström-Rate steuerbar ist. In dem in 1 dargestellten Fall sind die Radauslassventile 86a und 86b vorteilhafterweise als stromlos geschlossene Ventile ausgebildet. Die Pumpen 44 und 76 der beiden Bremskreise 20 und 24 sitzen auf einer gemeinsamen Welle, welche über einen Motor 96 betrieben wird.
Die steuerbaren Druckregelventile 34, 80 sind dazu ausgebildet, Fluidvolumen über die Leitungen 46, 78 in kontrollierter Weise abzulassen.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die beiden Radbremszylinder 68a und 68b durch ein Schließen des Umschaltventils 66 in gewisser Weise vom Hauptbremszylinder 14 abkoppelbar sind, und zwar entsprechend vorgebbarer Kennlinienwerte für das Umschaltventil 66 hinsichtlich seiner Durchström-Rate. Ein Durchgriff vom Hauptbremszylinder 14 auf die Radbremszylinder 68a und 68b ist nur, sozusagen als Rückfallebene, bei durchlässigem Umschaltventil 66 möglich. Sofern dies gewünscht wird oder erforderlich ist (bei einem Komponenten-Ausfall bzw. einer Fehlfunktion einer oder mehrerer Komponenten), kann der Fahrer somit über ein Betätigen des Bremsbetätigungselements 10 direkt in den Bremskreis 24 einbremsen. In diesem Fall wird an die beiden Radbremszylinder 68a und 68b ein unverstärktes Drucksignal, welches der Betätigung des Bremseingabeelements 10 durch den Fahrer entspricht, bereitgestellt. Die beiden Radbremszylinder 68a und 68b sind dazu ausgelegt, nach einem Bereitstellen des unverstärkten Drucksignals eine dem unverstärkten Drucksignal entsprechende Kraft auf die ihnen zugeordneten Räder 26a und 26b zum Abbremsen des Fahrzeugs auszuüben.
In einer Betriebsart kann, vorzugsweise entsprechend einer Betätigung des Bremseingabeelements 10, eine verstärkte Bremskraft auf die Räder 26a und 26b des Bremskreises 24 ausgeübt werden. Dazu wird die Durchström-Rate des Umschaltventils 66 entsprechend erniedrigt. Auf diese Weise wird das Weiterleiten des unverstärkten Drucksignals an die beiden Radbremszylinder 68a und 68b mehr oder weniger verhindert. Zusätzlich wird in dieser Betriebsart die Pumpe 76 derart angesteuert bzw. betrieben, dass, vorzugsweise ein dem Bremsdruck- und/oder Bremsweg-Signal und einem gewünschten Verstärkungsfaktor entsprechendes, Verstärkungsdrucksignal erzeugt und an die Radbremszylinder 68a und 68b weitergeleitet wird. Somit üben in dieser Betriebsart die Radbremszylinder 68a und 68b eine dem Verstärkungsdrucksignal entsprechende verstärkte Kraft auf die Räder 26a und 26b aus.
Es wird hier darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf ein Verstärkungsdrucksignal beschränkt ist, welches größer als das unverstärkte Drucksignal ist oder dem unverstärkten Drucksignal entspricht. Stattdessen kann das Verstärkungsdrucksignal auch kleiner als das unverstärkte Drucksignal sein. Beispielsweise entspricht das Verstärkungsdrucksignal dem Bremsdruck- und/oder Bremsweg-Signal und einem vorgegebenen Dämpfungsfaktor. Weitere Beispiele für ein Verstärkungsdrucksignal unter dem unverstärkten Drucksignal werden einem Fachmann anhand der folgenden Absätze nahegelegt.
Zur Bereitstellung des Verstärkungsdrucksignals kann der Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Sensor 12 den von dem Fahrer auf das Bremseingabeelement 10 ausgeübten Bremsdruck erfassen und/oder den Betätigungsweg, um welchen das Bremseingabeelement 10 verstellt wird, ermitteln. Anschließend kann der Bremsdruck und/oder Betätigungsweg an eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Umschaltventils 66 und der Pumpe 76 bereitgestellt werden.
In einem Systemzustand, in welchem kein Bremseingabeelement 10 betätigt wird, sind vorzugsweise alle Ventile 34, 36, 54a, 54b, 58a, 58b, 66, 72a, 72b, 86a und 86b stromlos. Damit sind beide Bremskreise 20 und 24 so an den Hauptbremszylinder 14 gekoppelt, dass ein unverstärktes Drucksignal schnell an die Radbremszylinder 38a, 38b, 68a und 68b weiterleitbar ist. Mit Betätigung des Bremseingabeelements 10 werden die Pumpen 44, 76 betrieben, um einen entsprechenden Hydraulikfluiddruck aufzubauen, wobei die Ventile 34, 36, 66, 80 in entsprechender Weise (zum Beispiel nach vorgegeben Kennlinien) angesteuert werden.
Bei einer Betätigung des Bremseingabeelements 10 durch den Fahrer, beispielsweise bei einem leichten Druck auf ein Bremspedal, wird ein Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signal direkt und unverstärkt an den Hauptbremszylinder 14 bereitgestellt. Der Hauptbremszylinder 14 erzeugt in diesem Fall ein dem unverstärkten Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signal entsprechendes unverstärktes Drucksignal, welches an die Radbremszylinder 38a, 38b, 68a, 68b bereitgestellt wird. Damit bremst der Fahrer über das Bremsbetätigungselement 10 direkt in die Bremskreise 20, 24 ein. Die Radbremszylinder 38a und 38b üben anschließend über die ihnen zugeordneten Räder 22a und 22b ein dem unverstärkten Drucksignal entsprechendes unverstärktes Teil-Bremsmoment auf das Fahrzeug aus. Das über den ersten Bremskreis 20 ausgeübte unverstärkte Teil-Bremsmoment kann, beispielsweise mittels des Drucksensors 32, ermittelt werden.
Vorzugsweise sind die Radbremszylinder 38a und 38b des ersten Bremskreises 20 und der Hauptbremszylinder 14 so ausgelegt, dass das direkte Einbremsen in den ersten Bremskreis 20 für den Fahrer mit einem vorteilhaften Pedalgefühl verbunden ist. Beispielsweise wird dazu der Hauptbremszylinder 14 für einen relativ kleinen Durchmesser des Hauptbremszylinderkolbens ausgelegt.
Zusätzlich kann bei der Betätigung des Bremseingabeelements 10 der Bremsdruck und/oder der Betätigungsweg durch den Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Sensor 12 erfasst werden. Unter Berücksichtigung des von dem Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Sensor 12 erfassten Bremsdrucks und/oder Betätigungswegs kann ein vorteilhaftes Gesamt-Bremsmoment ermittelt werden, um welches das Fahrzeug, beispielweise auf Wunsch des Fahrers, abgebremst werden soll. Zum Ermitteln des vorteilhaften Gesamt-Bremsmoments kann auch eine von einem (nicht skizzierten) Umgebungssensor bereitgestellte Information berücksichtigt werden.
In diesem Fall ist eine (nicht skizzierte) Sensor- und/oder Steuereinrichtung dazu ausgelegt, eine Differenz zwischen dem bereitgestellten Gesamt-Bremsmoment und dem Teil-Bremsmoment zu ermitteln. Danach wird ein Verstärkungsdruck-Steuersignal festgelegt, welches der ermittelten Differenz entspricht. Gleichzeitig oder anschließend wird das Umschaltventil 66 entsprechend hinsichtlich seiner Durchström-Rate mehr oder weniger geschlossen.
Man kann das in dem vorhergehenden Absatz beschriebene Verfahren als By-Wire-Aufbringen des Verstärkungs-Bremsmoments durch ein Schließen des Umschaltventils 66/36 und das Betreiben der Pumpe 76/44 bezeichnen. Da die Komponenten 66/76 bzw. 40/44 bei dem By-Wire-Aufbringen des Verstärkungs-Bremsmoments die Verstärkung übernehmen, kann auf einen Bremskraftverstärker verzichtet werden. Des Weiteren kann die Verschaltung des ersten Bremskreises 20 so auslegt werden, dass auf eine Verstärkung des auf die Räder 22a und 22b ausgeübten unverstärkten Teil-Bremsmoments verzichtet wird.
Gleichzeitig kann das Verstärkungs-Bremsmoment vergleichsweise groß gewählt werden, so dass auch bei dem By-Wire-Aufbringen ein von dem Fahrer über das Betätigen des Bremseingabeelements 10 mit einer vergleichsweise geringen Kraft vorgegebener Bremsweg eingehalten wird. Über Softwareparameter (d.h. Kennlinien) kann dabei auch eine gewünschte Brems-Verzögerung eingestellt oder eine auftretende Verzögerung bei dem By-Wire-Aufbringen kompensiert werden.
Es sei noch erwähnt, dass dem Fachmann bekannte Assistenzsysteme, wie z.B. ACC (adaptive cruise control = adaptive Fahrgeschwindigkeitsregelung), TCS (traction control system = Antriebssteuerungssystem), ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm), ABS (Antiblockiersystem), Verblenden usw. mit dem vorgestellten Bremssystem möglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009001401 A1 [0006]

Claims

Bremssystem für ein Fahrzeug mit: einem Bremseingabeelement (10), welches für eine Betätigung zur Eingabe eines Bremsdrucksignals durch einen Fahrer des Fahrzeugs ausgelegt ist; einem Hauptbremszylinder (14), welcher mit dem Bremseingabeelement (10) gekoppelt ist, und welcher von einem mit dem Hauptbremszylinder (14) fluidisch verbundenen Hydraulikfluidreservoir (16) mit Hydraulikfluid versorgbar ist; einem ersten Bremskreis (20), umfassend: – ein Umschaltventil (36), dessen Durchström-Rate für das Hydraulikfluid steuerbar ist; – ein Druckregelventil (34), dessen Durchström-Rate für das Hydraulikfluid steuerbar ist; – eine Hydraulikpumpe (44) zum wahlweisen Aufbau eines erhöhten Hydraulikfluiddrucks im ersten Bremskreis (20); – wenigstens einen ersten Radbremszylinder (38a), welcher dazu ausgelegt ist, ein Bremsmoment auf ein mit dem Radbremszylinder (38a) gekoppeltes erstes Fahrzeugrad (22a) auszuüben; wobei eine Fluidleitung (29), vom Hydraulikfluidreservoir (16) ausgehend, sowohl direkt mit dem Druckregelventil (34) fluidisch verbunden ist als auch mit der Hydraulikpumpe (44), wobei ein Bremsmoment an dem wenigstens einen ersten Radbremszylinder (38a) mit Hydraulikfluid im Wesentlichen von der Hydraulikpumpe (44) erzeugbar ist; und wobei das Druckregelventil (34) und das Umschaltventil (36) gemäß vorgebbarer Kennlinienwerte steuerbar sind, woraufhin dem Fahrer in Antwort auf die Ansteuerung der Ventile (34, 36) ein entsprechendes Pedalgefühl vermittelbar ist.
Bremssystem nach Anspruch 1, mit einem zweiten Bremskreis (24), welcher analog zum ersten Bremskreis (20) aufgebaut ist, wobei eine Fluidleitung (31) einerseits mit dem Hydraulikfluidreservoir (16) fluidisch gekoppelt ist, und andererseits jeweils direkt mit einem Druckregelventil (80) und einer Hydraulikpumpe (76) des zweiten Bremskreises (24), wobei ein Bremsmoment für wenigstens einen zweiten Radbremszylinders (26a), welcher dem zweiten Bremskreis (24) zugeordnet ist, erzeugbar ist.
Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Bremskreis (20) und der zweite Bremskreis (24) jeweils wenigstens zwei Fahrzeugräder (22a, 22b, 26a, 26b) umfassen, die jeweils einer Fahrzeugachse des Fahrzeuges zugeordnet sind, wobei die Fahrzeugräder (22a, 22b, 26a, 26b) jeweils mit einem Radbremszylinder (38a, 38b, 68a, 68b) gekoppelt sind.
Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Bremskreis (20) und der zweite Bremskreis (24) jeweils wenigstens zwei Fahrzeugräder (22a, 22b, 26a, 26b) umfassen, die jeweils unterschiedlichen Fahrzeugachsen des Fahrzeuges zugeordnet sind, wobei die Fahrzeugräder (22a, 22b, 26a, 26b) jeweils mit einem Radbremszylinder (38a, 38b, 68a, 68b) gekoppelt sind.
Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei, bezogen auf den ersten und/oder zweiten Bremskreis (20, 24), das Druckregelventil (34, 80) vollständig und das Umschaltventil (36, 66) entsprechend einem Differenzdrucksignal öffenbar sind und die Hydraulikpumpe (44, 76) einen Fluiddruck im Hydraulikfluid erzeugt, woraufhin an den Radbremszylindern (38a, 38b, 68a, 68b) ein Bremsmoment für die Fahrzeugräder (22a, 22b, 26a, 26b) bereitgestellt ist.
Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bremseingabeelement (10) mit einem Sensor (12) gekoppelt ist, welches ein Betätigen des Bremseingabeelements (10) durch den Fahrer hinsichtlich Intensität der Betätigung und Zeitdauer der Betätigung des Bremseingabeelements (10) erfasst.
Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hydraulikpumpe (44) durch einen elektromotorisch betriebenen Plunger ersetzbar ist.
Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rückschlagventile (74b) bzw. (60a) mit einer erhöhten Federvorspannung auslegbar sind, um ein Verblenden des Bremsmomentes auch über den Jump-In Bereich hinaus zu ermöglichen.
Verfahren zum Betreiben zum Betreiben eines Bremssystems für ein Fahrzeug mit einem Bremseingabeelement (10), welches für eine Betätigung zur Eingabe eines Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signales durch einen Fahrer des Fahrzeuges ausgelegt ist, einem Hauptbremszylinder (14), welcher so an das Bremseingabeelement (10) gekoppelt ist, dass das eingegebene Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signal unverstärkt an den Hauptbremszylinder (14) bereitstellbar ist, wobei der Hauptbremszylinder (14) dazu ausgelegt ist, ein dem Bremsdruck- und/oder Betätigungsweg-Signal entsprechendes Drucksignal auszugeben, einem Bremskreis (20, 24) mit einem in wenigstens einer offenen Betriebsart und in einer geschlossenen Betriebsart schaltbaren Umschaltventil (36, 66) und wenigstens einem an einem Fahrzeugrad (22a, 22b, 26a, 26b) angeordneten Radbremszylinder (38a, 38b, 68a, 68b), welcher dazu ausgelegt ist, ein einem bereitgestellten Drucksignal entsprechendes Bremsmoment auf das Fahrzeugrad (22a, 22b, 26a, 26b) auszuüben und welcher über das Umschaltventil (36, 66) so an den Hauptbremszylinder (14) gekoppelt ist, dass das von dem Hauptbremszylinder (14) ausgegebene unverstärkte Drucksignal über das in der wenigstens einen offenen Betriebsart geschaltete Umschaltventil (36, 66) an den Radbremszylinder (38a, 38b, 68a, 68b) weiterleitbar ist und ein Weiterleiten des unverstärkten Drucksignals an den Radbremszylinder (38a, 38b, 68a, 68b) durch das in der geschlossenen Betriebsart geschaltete Umschaltventil (36, 66) steuerbar ist, und
einer Hydraulikpumpe (44, 76), welche dazu ausgelegt ist, ein Verstärkungsdrucksignal auszugeben und welche so an den Radbremszylinder (38a, 38b, 68a, 68b) gekoppelt ist, dass das Verstärkungsdrucksignal an den Radbremszylinder (38a, 38b, 68a, 68b) weiterleitbar ist, mit den Schritten: Ausüben eines unverstärkten Bremsmoments auf das zumindest eine Fahrzeugrad (22a, 22b, 26a, 26b) durch Steuern des Umschaltventils (36, 66) in die offene Betriebsart, so dass das unverstärkte Drucksignal an den Radbremszylinder (38a, 38b, 68a, 68b) weitergeleitet wird; oder Ausüben eines verstärkten Bremsmoments auf das wenigstens eine Fahrzeugrad (22a, 22b, 26a, 26b) durch Steuern des Umschaltventils (36, 66) in eine teilweise geöffnete Betriebsart und wobei das Druckregelventil (34, 80) und das Umschaltventil (36, 66) gemäß vorgebbarer Kennlinienwerte steuerbar sind, woraufhin dem Fahrer in Antwort auf die Ansteuerung der Ventile (34, 36, 66, 80) ein entsprechendes Pedalgefühl vermittelbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems für ein Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hydraulikpumpe (44) durch einen elektromotorisch betriebenen Plunger ersetzt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rückschlagventile (74b) bzw. (60a) mit einer erhöhten Federvorspannung ausgelegt werden, um ein Verblenden des Bremsmomentes auch über den Jump-In Bereich hinaus zu ermöglichen.
Fahrzeug mit einem Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche.