DE102017205823A1 - braking system - Google Patents
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Abstract
Bremssystem (2), umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen (72, 74, 76, 78), wobei jeweils zwei Radbremsen (72, 74; 76, 78) einem von zwei Bremskreisen (I, II) zugeordnet sind; einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (44); einen mit einem Bremspedal (6) betätigbaren Hauptbremszylinder (10) mit wenigstens einer Hauptzylinderdruckkammer (14), in der bei Betätigung des Bremspedals ein erster Druckkolben (22) verschoben wird, eine Druckbereitstellungseinrichtung (70) mit einer Druckkammer (86) und einer Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem zweiten Druckkolben (80), wobei der Hauptbremszylinder (10) eine hydraulische Verstärkerkammer (170) aufweist, welche hydraulisch mit der Druckkammer (86) der Druckbereitstellungseinrichtung (70) verbunden ist und die auf der der Hauptzylinderdruckkammer (14) abgewandten Seite des ersten Druckkolbens (22) angeordnet ist.A braking system (2) comprising hydraulically actuable wheel brakes (72, 74, 76, 78), wherein each two wheel brakes (72, 74, 76, 78) are associated with one of two brake circuits (I, II); a pressure medium reservoir (44) under atmospheric pressure; a master brake cylinder (10) which can be actuated with a brake pedal (6) and has at least one master cylinder pressure chamber (14) in which a first pressure piston (22) is displaced when the brake pedal is actuated, a pressure supply device (70) having a pressure chamber (86) and a cylinder Piston arrangement with a second pressure piston (80), wherein the master brake cylinder (10) has a hydraulic booster chamber (170) which is hydraulically connected to the pressure chamber (86) of the pressure supply device (70) and facing away from the master cylinder pressure chamber (14) Side of the first pressure piston (22) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem, umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen, wobei jeweils zwei Radbremsen einem von zwei Bremskreisen zugeordnet sind, umfassend einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter, umfassend einen mit einem Bremspedal betätigbaren Hauptbremszylinder mit wenigstens einer Hauptzylinderdruckkammer, in der bei Betätigung des Bremspedals ein Druckkolben verschoben wird, umfassend eine Druckbereitstellungseinrichtung mit einer Druckkammer und einer Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem Druckkolben.The invention relates to a brake system comprising hydraulically actuated wheel brakes, wherein each two wheel brakes are assigned to one of two brake circuits, comprising a pressurized medium reservoir under atmospheric pressure, comprising a brake pedal actuated master cylinder with at least one master cylinder pressure chamber in which moved a pressure piston upon actuation of the brake pedal comprising a pressure supply device with a pressure chamber and a cylinder-piston arrangement with a pressure piston.
In der Kraftfahrzeugtechnik finden „Brake-by-Wire“-Bremsanlagen eine immer größere Verbreitung. Derartige Bremsanlagen umfassen oftmals neben einem durch den Fahrzeugführer betätigbaren Hauptbremszylinder eine elektrisch („by-Wire“) ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, mittels welcher in der Betriebsart „Brake-by-Wire“ eine Betätigung der Radbremsen stattfindet.In automotive engineering, brake-by-wire brake systems are becoming increasingly widespread. Such brake systems often comprise, in addition to an actuatable by the driver master cylinder an electrically ("by-wire") controllable pressure supply device by means of which in the operating mode "brake-by-wire" takes place an actuation of the wheel brakes.
Bei diesen Bremssystemen, insbesondere elektrohydraulischen Bremssystemen mit der Betriebsart „Brake-by-Wire“, ist der Fahrer von dem direkten Zugriff auf die Bremsen entkoppelt. Bei Betätigung des Pedals werden gewöhnlich eine Pedalentkopplungseinheit und ein Simulator betätigt, wobei durch eine Sensorik der Bremswunsch des Fahrers erfasst wird. Der Pedalsimulator dient dazu, dem Fahrer ein möglichst vertrautes Bremspedalgefühl zu vermitteln. Der erfasste Bremswunsch führt zu der Bestimmung eines Sollbremsmomentes, woraus dann der Sollbremsdruck für die Bremsen ermittelt wird. Der Bremsdruck wird dann aktiv von einer Druckbereitstellungseinrichtung in den Bremsen aufgebaut.In these brake systems, in particular electro-hydraulic brake systems with the "brake-by-wire" mode, the driver is decoupled from the direct access to the brakes. Upon actuation of the pedal usually a pedal decoupling unit and a simulator are operated, which is detected by a sensor, the braking request of the driver. The pedal simulator serves to give the driver as familiar a brake pedal feel as possible. The detected braking request leads to the determination of a desired braking torque, from which then the target brake pressure for the brakes is determined. The brake pressure is then actively built up by a pressure-providing device in the brakes.
Das tatsächliche Bremsen erfolgt also durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe einer Druckbereitstellungseinrichtung, die von einer Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Durch die hydraulische Entkopplung der Bremspedalbetätigung von dem Druckaufbau lassen sich in derartigen Bremssystemen viele Funktionalitäten wie ABS, ESC, TCS, Hanganfahrhilfe etc. für den Fahrer komfortabel verwirklichen.The actual braking thus takes place by active pressure build-up in the brake circuits with the aid of a pressure supply device, which is controlled by a control and regulation unit. As a result of the hydraulic decoupling of the brake pedal actuation from the pressure build-up, many functionalities such as ABS, ESC, TCS, hill-start assist etc. can be comfortably realized for the driver in such brake systems.
Die Druckbereitstellungseinrichtung in oben beschriebenen Bremssystemen wird auch als Aktuator bzw. hydraulischer Aktuator bezeichnet. Insbesondere werden Aktuatoren als Linearaktuatoren ausgebildet, bei denen zum Druckaufbau ein Kolben axial in einen hydraulischen Druckraum verschoben wird, der in Reihe mit einem Rotations-Translationsgetriebe gebaut ist. Die Motorwelle eines Elektromotors wird durch das Rotations-Translationsgetriebe in eine axiale Verschiebung des Kolbens umgewandelt.The pressure-providing device in brake systems described above is also referred to as an actuator or hydraulic actuator. In particular, actuators are designed as linear actuators in which a piston is axially displaced into a hydraulic pressure chamber to build up pressure, which is built in series with a rotational-translation gear. The motor shaft of an electric motor is converted by the rotation-translation gear in an axial displacement of the piston.
Aus der
Nachteilig bei derartigen Bremssystemen ist, dass zur Ermöglichung von aktivem Druckaufbau mittels der Druckbereitstellungseinstellung das Bremssystem ausgebildet sein muss, in dieser Situation den Fahrer von den Bremskreisen zuverlässig zu entkoppeln. Andererseits muss der Fahrer bei Ausfall der Druckbereitstellungseinrichtung durch Muskelkraft Druck in den Radbremsen aufbauen können. Dazu werden ein Simulator und Trennventile verwendet, die eine Fehlfunktion haben können.A disadvantage of such brake systems is that to enable active pressure build-up by means of the pressure provision setting, the brake system must be designed to reliably decouple the driver from the brake circuits in this situation. On the other hand, the driver must be able to build pressure in the wheel brakes by muscle force in case of failure of the pressure supply device. For this purpose, a simulator and isolation valves are used, which may have a malfunction.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Brake-by-Wire-Bremssystem dahingehend zu verbessern, dass es in zuverlässiger und robuster Weise einen aktiven Druckaufbau in den Radbremsen ermöglicht.The invention is therefore based on the object to improve a brake-by-wire brake system to the effect that it allows a reliable and robust way an active pressure build-up in the wheel brakes.
In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hauptbremszylinder eine hydraulische Verstärkerkammer aufweist, welche hydraulisch mit der Druckkammer der Druckbereitstellungseinrichtung verbunden ist und die auf der der Hauptzylinderdruckkammer abgewandten Seite des ersten Druckkolbens angeordnet ist.With respect to the brake system, the above object is achieved in that the master cylinder has a hydraulic booster chamber, which is hydraulically connected to the pressure chamber of the pressure supply device and which is arranged on the side facing away from the master cylinder pressure chamber side of the first pressure piston.
Der Hauptbremszylinder weist somit eine hydraulische Verstärkerkammer auf, die mittels Anordnung auf der der Hauptzylinderdruckkammer abgewandten Seite des Hauptbremszylinder-Druckkolbens geeignet ist, den Bremsdruck im Hauptbremszylinder zu erhöhen.The master cylinder thus has a hydraulic booster chamber which is suitable by means of arrangement on the side facing away from the master cylinder pressure chamber side of the master cylinder pressure piston to increase the brake pressure in the master cylinder.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei bekannten Brake-by-Wire-Bremssystemen die Abkopplung des vom Fahrer betätigten Hauptbremszylinder von den Bremskreisen durch Trennventile und die Förderung von Bremsmittelvolumen aus dem Hauptbremszylinder in einen Simulator wichtige Konstruktionsanforderungen darstellen. Fallen die Trennventile oder der Simulator aus oder funktionieren sie nicht richtig, muss in eine hydraulische Rückfallebene geschaltet werden.The invention is based on the consideration that in known brake-by-wire brake systems, the decoupling of the driver-operated master cylinder of the brake circuits by separating valves and the promotion of brake fluid volume from the master cylinder into a simulator important design requirements. If the isolation valves or the simulator fail or malfunction, it must be switched to a hydraulic fallback mode.
Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich ein Brake-by-Wire-Bremssystem auch mit einer Verstärkerkammer realisieren, in die bei Druckaufbau des Aktuators Druckmittel gefördert wird. Dies erfährt der Fahrer in vorteilhafter Weise als Pedalkraftverstärkung. Trennventile und eine separater Simulator werden nicht benötigt. Ein derartiges Bremssystem erlaubt sowohl pedalkraftunterstützte Normalbremsungen als auch das Durchführen von autonomen Bremsvorgängen.As has now been recognized, a brake-by-wire brake system can also be implemented with an intensifier chamber into which pressure medium is delivered when the actuator is pressurized. This is experienced advantageously by the driver as a pedal force boost. Separation valves and a separate simulator are not needed. Such a brake system allows both pedal-assisted normal braking and the implementation of autonomous braking.
Bevorzugt ist die Druckkammer der Druckbereitstellungseinrichtung hydraulisch mit den Radbremsen verbunden. Eine Betätigung bzw. Druckbeaufschlagung der Radbremsen ist daher indirekt über den Hauptbremszylinder wie auch direkt über die hydraulische Verbindung möglich.Preferably, the pressure chamber of the pressure supply device is hydraulically connected to the wheel brakes. An actuation or pressurization of the wheel brakes is therefore possible indirectly via the master cylinder as well as directly via the hydraulic connection.
Bevorzugt ist die Druckbereitstellungseinrichtung mittels eines Druckzuschaltventils je Bremskreis von den Radbremsen hydraulisch abtrennbar.Preferably, the pressure supply device by means of a pressure switching valve per brake circuit of the wheel brakes can be separated hydraulically.
Vorteilhafterweise ist die hydraulische Wirkfläche der Verstärkerkammer geringer als die hydraulische Wirkfläche der Hauptzylinderdruckkammer des Hauptbremszylinders. Auf diese Weise wird das Verhalten eines Vakuum-Bremskraftverstärkers nachgebildet.Advantageously, the hydraulic effective area of the booster chamber is smaller than the hydraulic effective area of the master cylinder pressure chamber of the master cylinder. In this way, the behavior of a vacuum brake booster is modeled.
Die hydraulische Wirkfläche der Verstärkerkammer ist bevorzugt gegenüber der hydraulischen Wirkfläche der Hauptzylinderdruckkammer reduziert um einen Faktor zwischen 3 und 5, insbesondere um einen Faktor 4.The hydraulic effective area of the booster chamber is preferably reduced by a factor of between 3 and 5, in particular by a factor of 4, compared with the hydraulic effective area of the master cylinder pressure chamber.
Die Druckkammer der Druckbereitstellungseinrichtung ist mit der Verstärkerkammer bevorzugt durch eine hydraulische Verstärkerleitung verbunden, wobei in die Verstärkerleitung ein stromlos offenes Verstärkerventil geschaltet ist. Bei geöffnetem Verstärkerventil fließt bei Druckaufbau in der Druckbereitstellungseinrichtung Druckmittel in die Verstärkerkammer, wodurch die oben beschriebene Bremskraftverstärkung am Bremspedal realisiert wird.The pressure chamber of the pressure supply device is preferably connected to the booster chamber by a hydraulic booster line, wherein in the booster line a normally open amplifier valve is connected. When the booster valve is open, when the pressure builds up in the pressure supply device, pressure fluid flows into the booster chamber, whereby the brake booster on the brake pedal described above is realized.
Das Verstärkerventil ist in einer bevorzugten Ausführung analog ausgeführt.The booster valve is designed analogously in a preferred embodiment.
In der Verstärkerleitung ist vorteilhafterweise ein Druckspeicher angeordnet.In the amplifier line advantageously a pressure accumulator is arranged.
In der Verstärkerleitung ist vorteilhafterweise ein Speicherladeventil vorgesehen.In the amplifier line advantageously a storage charging valve is provided.
Die Druckbereitstellungseinrichtung ist von dem jeweiligen Bremskreis bevorzugt jeweils durch ein Druckzuschaltventil hydraulisch abtrennbar.The pressure-providing device can be hydraulically separated from the respective brake circuit, in each case by a pressure-switching valve.
Das jeweilige Druckzuschaltventil ist vorteilhaft analog ausgeführt ist.The respective pressure switching valve is advantageously carried out analogously.
Die Verstärkerkammer ist bevorzugt mit dem Druckmittelvorratsbehälter hydraulisch durch eine Ausgleichsleitung verbunden, in der ein stromlos offenes Ausgleichsventil angeordnet ist.The booster chamber is preferably hydraulically connected to the pressure medium reservoir through a compensation line in which a normally open compensation valve is arranged.
Das Bremspedal ist vorteilhafterweise mit einer Druckstange gekoppelt, welche in die Verstärkerkammer eintaucht, wobei der Druckstangenkolben und die Druckstange als zwei getrennte Bauteile ausgebildet sind. Durch diese mechanische bzw. bauliche Entkopplung kann der Fahrerbremswunsch auch erfasst werden, wenn die Verstärkerkammer hydraulisch von der Druckkammer des Aktuators und dem Druckmittelvorratsbehälter getrennt ist.The brake pedal is advantageously coupled to a push rod which dips into the booster chamber, wherein the push rod piston and the push rod are formed as two separate components. By this mechanical or structural decoupling of the driver's braking request can also be detected when the booster chamber is hydraulically separated from the pressure chamber of the actuator and the pressure medium reservoir.
Die Verstärkerkammer ist bevorzugt als ein endseitig im Hauptbremszylinder-Druckkolben (ersten Druckkolben) gebildeter Hohlraum ausgebildet, in den die Druckstange eintaucht. Auf diese Weise kann in axialer Richtung des Druckkolbens Bauraum eingespart werden.The booster chamber is preferably formed as an end formed in the master cylinder pressure piston (first pressure piston) cavity into which the push rod is immersed. In this way, space can be saved in the axial direction of the pressure piston.
Zwischen dem Hauptbremszylinder-Druckkolben (ersten Druckkolben) und der Druckstange ist bevorzugt ein elastisches Reaktionselement angeordnet. Das elastische Reaktionselement verbessert das Pedalgefühl gegenüber der oben beschriebenen Ausführung, in der die Druckkolbenstange in die Verstärkerkammer eintaucht und verhindert Geräusche beim Kontakt der Druckkolbenstange mit dem Druckkolben.Between the master brake cylinder pressure piston (first pressure piston) and the pressure rod, an elastic reaction element is preferably arranged. The elastic reaction member improves the pedal feel over the above-described embodiment in which the pressure piston rod is immersed in the booster chamber and prevents noise in contact of the pressure piston rod with the pressure piston.
Das Reaktionselement ist vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet. Es ist bevorzugt zwischen erstem Druckkolben und Druckkolbenstange angeordnet, wobei dessen kürzere Achse in Richtung der Druckkolbenstange verläuft.The reaction element is preferably disc-shaped. It is preferably arranged between the first pressure piston and pressure piston rod, with its shorter axis extending in the direction of the pressure piston rod.
Das Reaktionselement ist bevorzugt aus Elastomer ausgebildet bzw. gefertigt.The reaction element is preferably formed or manufactured from elastomer.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass kein Simulator und kein Simulator-Abtrennventil erforderlich sind. Zudem sind keine Fahrer-Trennventile erforderlich. Die Energie der Fahrerbetätigung kann für die Dynamik von Normalbremsvorgängen genutzt werden. Der Aktuator kann entsprechend auf geringere Leistung ausgelegt werden. Das Bremssystem inkl. des Tandemhauptbremszylinders und der Verstärkerdichtungen ist ohne den Einsatz eines separaten Diagnoseventils testbar. Der Aktuator ist stromlos mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden, es erfolgt kein Druckabbau über Temperatur.The advantages of the invention are in particular that no simulator and no simulator-separating valve are required. In addition, no driver isolation valves are required. The energy of the driver control can be used for the dynamics of normal braking operations. The actuator can be designed accordingly for lower power. The brake system including the tandem master cylinder and the booster gaskets can be tested without the use of a separate diagnosis valve. The actuator is de-energized with the Pressure medium reservoir connected, there is no pressure reduction over temperature.
Durch Regelung des Drucks in der Verstärkerkammer können nicht nur die Pedalweg-Verzögerungs-Kennlinie sondern auch die Pedalweg-Druck-Kennlinie durch softwaremäßig implementierte Parameter appliziert und verändert werden. Das Pedalfeedback bei ABS-Regelvorgängen entspricht dem Pedalfeedback bei einem konventionellem ESC System (Pedalverhärtung im ABS Eintritt und Pulsieren), wenn Volumenausgleich der SG Abbaupulse über Aktuator in die Bremskreise ähnlich einer simulierten ABS Rückförderpumpe modellgesteuert vorgenommen wird. Weitere Feedback-Funktionen in der Pedalkraft oder dem Pedalweg können einfach realisiert werden.By controlling the pressure in the booster chamber, not only the pedal travel deceleration characteristic but also the pedal travel pressure characteristic can be applied and changed by software-implemented parameters. The pedal feedback in ABS control processes corresponds to the pedal feedback in a conventional ESC system (pedal hardening in ABS inlet and pulsation), if volume compensation of the SG degradation pulses via actuator in the brake circuits similar modeled a simulated ABS return pump. Other feedback functions in the pedal force or the pedal travel can be easily realized.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:
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1 ein Bremssystem mit einem Hauptbremszylinder mit einer Verstärkerkammer in einer ersten bevorzugten Ausführungsform; -
2 ein Bremssystem mit einem Hauptbremszylinder mit einer Verstärkerkammer in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform; -
3 ein Bremssystem mit einem Hauptbremszylinder mit einer Verstärkerkammer in einer dritten bevorzugten Ausführungsform; -
4 ein Bremssystem mit einem Hauptbremszylinder mit einer Verstärkerkammer in einer vierten bevorzugten Ausführungsform; und -
5 ein Bremssystem mit einem Hauptbremszylinder mit einer Verstärkerkammer in einer fünften bevorzugten Ausführungsform.
-
1 a brake system with a master cylinder with a booster chamber in a first preferred embodiment; -
2 a brake system with a master cylinder with a booster chamber in a second preferred embodiment; -
3 a brake system with a master cylinder with a booster chamber in a third preferred embodiment; -
4 a brake system with a master cylinder with a booster chamber in a fourth preferred embodiment; and -
5 a brake system with a master cylinder with a booster chamber in a fifth preferred embodiment.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference numerals in all figures.
Ein in
Das Bremssystem
Das Bremssystem
Die Druckkammer
Ein bevorzugt redundant ausgeführter Drucksensor
Radbremsen
Radbremsen
Die Auslassventile
Das Bremssystem
Die zentrale Druckeinstellung wird mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung
Die Verstärkerkammer
Grundsätzlich können die Radbremsen
Eine Normalbremsung wird bevorzugt folgendermaßen durchgeführt. Das Ausgleichsventil
Das Bremssystem
In dem Bremssystem
Ein Bremssystem
Eine dritte bevorzugte Ausführung eines Bremssystems
Eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines Bremssystems
Eine fünfte bevorzugte Ausführungsform eines Bremssystems
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