DE102017211953A1

DE102017211953A1 - Bremssystem

Info

Publication number: DE102017211953A1
Application number: DE102017211953.5A
Authority: DE
Inventors: Joseph Dolmaya; Rüdiger Briesewitz; Dieter Dinkel
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2019-01-17
Also published as: US20200139949A1; WO2019011858A1; JP6913227B2; JP2020526446A; KR20200016343A; KR102315237B1

Abstract

Bremssystem (1a) für Kraftfahrzeuge, insbesondere für hochautomatisiertes Fahren, mit, insbesondere mindestens vier, hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a-8d) und mit einer primären Bremsregeleinheit (300) umfassend• zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil (10a-10d, 11a-11d) je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke;• einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (4); und• eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (5) zur Betätigung der Radbremsen (8a-8d) mit einem hydraulischen Druckraum (50), wobei die jeweilige Radbremse (8a-9d) hydraulisch mit dem Druckraum (50) verbunden oder verbindbar ist; wobei das Bremssystem (1a) eine Simulationseinheit (3) mit einem mit Hilfe eines Bremspedals (1) betätigbaren Simulator und ein Zusatzmodul (70) umfasst, wobei das Zusatzmodul eine Hydraulikeinheit (80) mit einer, insbesondere elektrisch steuerbaren, Druckbereitstellungsvorrichtung (86) zum aktiven Druckaufbau in wenigstens zwei der Radbremsen (8a, 8c) umfasst, und wobei die Simulationseinheit (3) als separates Modul (320) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für Kraftfahrzeuge, insbesondere für hochautomatisiertes Fahren, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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 ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, mittels welcher in der Betriebsart „Brake-by-Wire“ eine Betätigung der Radbremsen stattfindet. Der Hauptbremszylinder, welcher für eine hydraulische Rückfallebene mit den Radbremsen verbunden ist, wird in der Betriebsart „Brake-by-Wire“ von den Radbremsen entkoppelt und mit einem Simulator verbunden, welcher dem Fahrer in der Betriebsart „Brake-by-Wire“ ein möglichst vertrautes und komfortables Bremspedalgefühl vermittelt. Das tatsächliche Bremsen erfolgt in der Betriebsart „Brake-by-Wire“ also durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung, die von einer Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Durch die hydraulische Entkopplung der Bremspedalbetätigung von dem Druckaufbau (in der Betriebsart „Brake-by-Wire“) lassen sich in derartigen Bremssystemen viele Funktionalitäten wie ABS, ESC, TCS, Hanganfahrhilfe etc. für den Fahrer komfortabel verwirklichen. Nachteilig bei derartigen Bremssystemen, bei welchen Hauptbremszylinder, Simulator und Druckbereitstellungseinrichtung in einem Modul angeordnet sind, ist, dass Vibrationen durch die Druckbereitstellungseinrichtung oder durch die Betätigung des Simulators direkt an die Spritzwand weitergegeben werden. Die dabei entstehenden Frequenzen können auch durch Resonanz verstärkt werden. Je nach Auslegung des Autos kann dies zu merklichen NVH (Noise, Vibrations, Harshness)-Nachteilen führen. Außerdem sind derartige Brake-by-Wire-Bremsanlagen nicht zur Verwendung beim automatisierten Fahren geeignet.
Aus der DE 10 2013 223 859 A1 ist eine „Brake-by-Wire“-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen bremspedalbetätigbaren Simulator aufweist und eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet wird, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist. Eine derartige Brake-by-Wire-Bremsanlage eignet sich nicht zur Verwendung beim automatisierten Fahren, bei dem die Fahrzeugsteuerung teilweise oder im Wesentlichen vollständig automatisiert wird, so dass der Fahrer sich mit anderen Aktivitäten befassen kann. Bei einem Ausfall der Normalebene der Bremsanlage muss immer noch eine Möglichkeit bestehen, das Fahrzeug abzubremsen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein oben beschriebenes Bremssystem dahingehend zu verbessern, dass es zum hochautomatisierten Fahren geeignet ist und dabei für den Fahrer komfortabel und flexibel im Kraftfahrzeug anbringbar ist. Insbesondere sollen die NVH-Nachteile stark reduziert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bremssystem gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die Simulationseinheit als ein separates Modul ausgebildet und ein (weiteres) Zusatzmodul vorgesehen wird, welches eine zweite Druckbereitstellungsvorrichtung zum aktiven Druckaufbau an wenigstens einem Teil der Radbremsen umfasst.
Belästigungen durch NVH rühren u.a. durch Regelvorgänge, Ventilschaltungen etc. her, die sich auf die Spritzwand übertragen. Es wäre allerdings wünschenswert, diese Störungen, die bei bekannten an der Spritzwand angebrachten Bremssystemen auftreten, zu reduzieren. Wie nunmehr erkannt wurde, lassen sich diese Nachteile beseitigen, indem das Simulationsmodul baulich als selbständige Komponente bzw. selbständiges Modul ausgebildet wird. Der Betrieb des Simulationsmoduls verursacht weniger die genannten Störungen und kann daher an der Spritzwand befestigt werden. Sowohl die primäre Bremsregeleinheit als auch das Zusatzmodul, welches bei Ausfall der primären Bremsregeleinheit eine Grundbremsfunktionalität bis zur Übernahme durch den Fahrer sicherstellen kann, können an anderen Stellen im Fahrzeug angeordnet werden, an denen sie nicht zu verstärkten NVH-Geräuschen führen.
Die Simulationseinheit ist als ein von der primären Bremsregeleinheit separates Modul ausgebildet. Bevorzugt ist die Simulationseinheit auch als von dem Zusatzmodul separates Modul ausgebildet.
Bevorzugt ist die Simulationseinheit mit keiner der Radbremsen im Sinne der Möglichkeit eines Aufbaus von Bremsdruck an den Radbremsen verbunden. Anders ausgedrückt, bevorzugt ist keine mechanische und/oder hydraulische Wirkverbindung zwischen dem Bremspedal und den Radbremsen vorgesehen.
Die Ausbildung als separates Modul der Simulationseinheit bedeutet bevorzugt, dass das Modul als bauliche Einheit ausgebildet ist, die unabhängig von den anderen Komponenten des Bremssystems im Fahrzeug, insbesondere an der Spritzwand, angebracht werden kann. Eine Verbindung zur primären Bremsregeleinheit besteht bevorzugt nur durch eine hydraulische Verbindung der jeweiligen Druckmittelvorratsbehälter bzw. durch Signalleitungen (kabelgebunden oder per Funk) zwischen einer Steuer- und Regeleinheit der Simulationseinheit und Steuer- und Regeleinheiten der primären Bremsregeleinheit und/oder der Zusatzmoduls.
Vorteilhafterweise weist die Simulationseinheit einen hydraulischen Druckraum auf, der mit einem Simulatoreinheitsdruckmittelvorratsbehälter hydraulisch verbunden ist.
Der Simulatoreinheitsdruckmittelvorratsbehälter ist bevorzugt hydraulisch mit dem Druckmittelvorratsbehälter der primären Bremsregeleinheit verbunden.
Die Simulationseinheit weist bevorzugt eine Steuer- und Regeleinheit auf, insbesondere zur Fahrerwunscherkennung.
Vorteilhafterweise sind in der Simulationseinheit ein Drucksensor zur Bestimmung des Drucks im Druckraum und ein Wegsensor zur Bestimmung des Betätigungsweges des Bremspedals vorgesehen, wobei die Steuer- und Regeleinheit der Simulationseinheit signaleingangsseitig mit beiden Sensoren verbunden ist.
Bevorzugt weist das Bremssystem ein erstes Bordnetz und ein zweites Bordnetz auf, wobei die primäre Bremsregeleinheit von dem ersten Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt wird, das Zusatzmodul von dem zweiten Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt wird und die Simulationseinheit von erstem und zweitem Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt werden kann oder wird. So kann der Fahrerwunsch zu jedem Zeitpunkt zuverlässig erfasst werden.
Vorteilhafterweise sind die primäre Bremsregeleinheit und das Zusatzmodul als baulich getrennte Komponenten ausgebildet sind. So können sie getrennt im Kraftfahrzeug angeordnet werden.
Die primäre Bremsregeleinheit und /oder das Zusatzmodulweisen bevorzugt Befestigungsmittel auf zur gegenseitigen Befestigung und/oder zur Befestigung an der Simulationseinheit.
Das Bremssystem ist vorteilhafterweise vollständig für einen By-Wire-Betrieb ausgelegt, so dass kein mit Hilfe des Bremspedals betätigbarer Hauptbremszylinder vorgesehen ist. Das Bremspedal ist Teil der Simulatoreinheit und betätigt ausschließlich den Simulator.
Bevorzugt ist in eine hydraulische Verbindung zwischen Druckraum und Radbremsen wenigstens ein Rückschlagventil geschaltet, welches einen Rückfluss von Bremsflüssigkeit aus Richtung der Radbremsen in den Druckraum verhindert und einen Zufluss von Bremsflüssigkeit aus dem Druckraum in Richtung der Radbremsen erlaubt. Aufgrund der Auslegung des Bremssystems genügen hierbei Rückschlagventile. Druckzuschaltventile werden nicht benötigt.
Jeder Radbremse ist bevorzugt ein stromlos offenes Einlassventil zugeordnet.
Jeder Radbremse ist bevorzugt ein stromlos geschlossenes Auslassventil zugeordnet.
Vorteilhafterweise ist ein Drucksensor vorgesehen zur Messung des Druckes im Druckraum der ersten Druckbereitstellungseinrichtung.
In dem Zusatzmodul ist vorteilhafterweise wenigstens ein Reservoir für Bremsflüssigkeit in die Hydraulikeinheit integriert. So kann das Zusatzmodul schnell und unabhängig von einer externen Druckmittelzufuhr, z.B. aus dem Vorratsbehälter, Radbremsdruck aufbauen.
Das jeweilige Reservoir ist bevorzugt mit einer hydraulischen Ausgleichsleitung verbunden, die zur Bildung eines Atmosphärenanschlusses vorgesehen ist.
Die Druckbereitstellungsvorrichtung des Zusatzmoduls umfasst vorteilhafterweise wenigstens eine Pumpe, die mit einem Elektromotor angetrieben wird und deren Saugseite hydraulisch mit dem jeweiligen Reservoir verbunden ist.
Bevorzugt ist das Zusatzmodul hydraulisch zwischen die primäre Bremsregeleinheit, insbesondere zumindest einen Teil der radindividuellen Ausgangsdruckanschlüsse der primären Bremsregeleinheit, und die zumindest zwei Radbremsen geschaltet.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass die Simulatoreinheit bauraumsparend ausgebildet sein kann und direkt an der Spritzwand angebracht werden kann, während die primäre Bremsregeleinheit und das Zusatzmodul an anderen Stellen angebracht werden können. Dadurch können die Regler- und Druckstelleinheiten keine Frequenzen direkt an die Spritzwand übertragen. Durch die Trennung des Simulatormoduls kann das Bremssystem vollständig auf den Brake-by-Wire-Betrieb ausgelegt werden, so dass ein Tandemhauptbremszylinder entfallen kann. In der primären Bremsregeleinheit werden weniger Ventile benötigt und damit auch weniger Spulen in der Steuer- und Regeleinheit. Die primäre Bremsregeleinheit kann aufgrund der Einsparung von Komponenten kompakt gebaut werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:

1 ein Bremssystem mit einem Zusatzmodul und einem Simulationsmodul in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
2 das Bremssystem gemäß 1 in einem Schaltzustand während einer Normalbremsung;
3 das Bremssystem gemäß 1 in einem Schalzustand während einer ABS-Regelung;
4 das Bremssystem gemäß 1 in einem weiteren Schaltzustand während einer ABS-Regelung;
5 das Bremssystem gemäß 1 in einem weiteren Schaltzustand während einer ABS-Regelung;
6 das Bremssystem gemäß 1 in einem weiteren Schaltzustand während einer ABS-Regelung;
7 das Bremssystem gemäß 1 in einem Schalzustand während einer ESC-Regelung; und
8 das Bremssystem gemäß 1 in einem Schalzustand während einer ESC-Regelung.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Bremssystem 1a in einer bevorzugten Ausführungsform schematisch dargestellt. Die Bremsanlage umfasst im Wesentlichen ein Bremsbetätigungselement, vorliegend ein Bremspedal 1, eine mit dem Bremsbetätigungselement 1 gekoppelte Simulationseinrichtung 3 mit einer, vorzugsweise redundant ausgeführten, Messvorrichtung 2 zur Erfassung einer Bremsbetätigung durch den Fahrzeugführer, die im vorliegenden Beispiel einen Wegsensor 2a zur Erfassung eines Betätigungswegs und einen Drucksensor 2b umfasst, eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 7, einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4 und eine elektrisch steuerbare Druckmodulationseinrichtung 6 (Hydraulikeinheit, HCU), an welche hydraulisch betätigbare Radbremsen 8a-8d eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges anschließbar sind. Die Druckmodulationseinrichtung 6 umfasst im Wesentlichen eine elektrisch steuerbare Druckquelle 5, mehrere elektrisch betätigbare Ventile 10a-d, 11a-d, und zumindest einen, vorzugsweise redundant ausgeführten, Drucksensor 19 zur Erfassung eines Druckes der Druckquelle 5.
Jeder Radbremse 8a-8d ist dabei jeweils ein stromlos offenes Einlassventil 10a-d und jeweils ein stromlos geschlossenes Auslassventil 11a-d zugeordnet, die mit einer gemeinsamen Ablassleitung 5a verbunden sind. Die Bremsanlage bzw. das Bremssystem 1a umfasst keinen mittels des Bremsbetätigungselements 1 betätigbaren Hauptbremszylinder, der mit den Radbremsen 8a-8d verbunden oder verbindbar ist. Es handelt sich um eine „Brake-by-Wire“-Bremsanlage, in welcher der Fahrzeugführer keine Möglichkeit einer direkten mechanisch- hydraulischen Betätigung der Radbremsen hat. Es ist somit keine mechanische oder hydraulische Rückfallebene eines direkten Durchgriffs des Fahr8a-dzeugführers auf die Radbremsen vorhanden. Ein Bremswunsch des Fahrzeugführers wird ausschließlich elektrisch („By-Wire“) weitergeleitet bzw. umgesetzt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die Radbremsen 8a und 8b dem linken Vorderrad (FL) und rechten Hinterrad (RR) zugeordnet und mit einer ersten Bremskreisversorgungsleitung I verbunden. Die Radbremsen 8c und 8d sind dem rechten Vorderrad (FR) und dem linken Hinterrad (RL) zugeordnet und mit der zweiten Bremskreisversorgungsleitung II verbunden bzw. verbindbar (sog. Diagonal-Aufteilung).
Vorteilhafterweise vermittelt die Simulationseinrichtung 3 dem Fahrzeugführer bei einer Betätigung des Bremspedals 1 ein gewohntes Bremspedalgefühl. Die Simulationseinrichtung 3 umfasst bevorzugt einen Simulator mit zwei hintereinander angeordneten Kolben 30, 31, die in einem Gehäuse 32 verschiebbar geführt werden. Eine Kolbenstange 33 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des ersten Kolbens 30, dessen Betätigungsweg von dem Wegsensor 2a erfasst wird. Der Kolben 30 stützt sich über eine Feder 34 am Kolben 31 ab. Der Kolben 31 stützt sich durch ein elastisches Element 35 am Gehäuse 32 ab.
Die elektrisch steuerbare Druckquelle 5 umfasst eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung, deren Kolben 51 von einem elektromechanischen Aktuator betätigbar ist, der beispielsgemäß durch einen schematisch angedeuteten Elektromotor 53 und ein ebenfalls schematisch dargestelltes Rotations-Translations-Getriebe 52 gebildet wird. Das Rotations-Translationsgetriebe 52 wird bevorzugt durch einen Kugelgewindetrieb (KGT) gebildet. Die Druckquelle 5 wird vorzugsweise durch eine in dem Gehäuse der Druckmodulationseinrichtung 6 angeordnete Bohrung, in welcher der Kolben 51 verschiebbar geführt wird, gebildet.
Der Kolben 51 begrenzt mit dem Gehäuse einen Druckraum 50. Die Druckquelle 5 ist einkreisig ausgeführt, d. h. die Druckquelle 5 bzw. ihr Druckraum 50 ist mit allen hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a-8d des Kraftfahrzeugs verbunden bzw. verbindbar. Durch ein Verschieben des Kolbens 51 in Betätigungsrichtung (nach links in 1) kann Druckmittel aus dem Druckraum 50 zu den Radbremsen 8a-8d verdrängt werden. Ein Anschluss 56 der Druckquelle 5 für die Radbremsen 8a-8d ist mit einem Systemdruckleitungsabschnitt 58 verbunden, welcher mit den Bremskreisversorgungsleitungen I, II verbunden ist. Der Druckraum 50 ist durch einer Druckausgleichsleitung 41a mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden ist, in die ein Rückschlagventil 14 geschaltet ist. In die Druckausgleichsleitung 41a ist ein Rückschlagventil 14 geschaltet. Über die Leitung 41a ist ein Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum 50 durch ein Zurückfahren des Kolbens 51 möglich. Der Drucksensor 19 zur Erfassung des Druckes der Druckquelle 5 ist beispielsgemäß im Bereich des Systemdruckleitungsabschnitts 58 angeordnet.
Der Druckraum 50 wird, unabhängig vom Betätigungszustand des Kolbens 51, über ein erstes, beispielsgemäß an dem Kolben 51 angeordnetes, Dichtelement 54 gegen Atmosphärendruck gedichtet, d. h. z. B. auch im unbetätigten Zustand des Kolbens 51 (wie in 1 dargestellt).
Zur Erfassung einer für die Position/Lage des Kolbens 51 der Druckquelle 5 charakteristischen Größe ist ein Sensor 59 vorhanden, welcher beispielsgemäß als ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 53 dienender Rotorlagensensor ausgeführt ist. Andere Sensoren sind ebenso denkbar, z. B. ein Wegsensor zur Erfassung der Position/Lage des Kolbens 51. Anhand der für die Position/Lage des Kolbens 51 charakteristischen Größe ist eine Bestimmung des von der Druckquelle 5 abgegebenen oder aufgenommenen Druckmittelvolumens möglich.
Die Druckmodulationseinrichtung 6 umfasst beispielsgemäß je Radbremse 8a, 8b des ersten Bremskreises I ein elektrisch betätigbares, stromlos offenes Einlassventil 10a, 10b, welches zwischen der der Radbremse 8a, 8b und der Bremskreisversorgungsleitung I (d. h. zwischen Druckquelle 5 und Radbremse 8a, 8b) angeordnet ist sowie ein elektrisch betätigbares, stromlos offenes, bevorzugt analogisiertes oder analog angesteuertes Auslassventil 11a, 11b, welches zwischen der Radbremse 8a, 8b und der Druckausgleichsleitung 41b angeordnet ist, vorgesehen. Je Radbremse 8c, 8d des zweiten Bremskreises II ist ein elektrisch betätigbares, stromlos geschlossenes Einlassventil 10c, 10d, welches zwischen der Druckquelle 5 und der Radbremse 8c, 8d angeordnet ist, sowie ein elektrisch betätigbares, stromlos offenes, bevorzugt analogisiertes oder analog angesteuertes Auslassventil 11c, 11d, welches zwischen der Radbremse 8c, 8d und der Druckausgleichsleitung 41b angeordnet ist, vorgesehen. Im stromlosen Zustand der Bremsanlage sind die Radbremse 8a, 8b über die offenen Ventile 10a, 10b und die Radbremsen 8c, 8d über die offenen Ventile 10c, 10d mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden.
Die elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) 7 dient beispielsweise zur Ansteuerung der Druckquelle 5 und der Ventile 10a-d, 11a-d der Druckmodulationseinrichtung 6 sowie der Auswertung der Signale der Sensoren der Druckmodulationseinrichtung 6. In der Steuer- und Regeleinheit 7 oder in einer weiteren Steuer- und Regeleinheit wird anhand des erfassten Fahrbremswunsches ein Fahrzeugverzögerungssollwert, z. B. ein Soll-Systemdruck für die Druckquelle, ermittelt.
Das Bremssystem 1a weist weiterhin ein Zusatzmodul 70 auf, welches bei Ausfall der Druckaufbaumöglichkeit der Bremsanlage 1 Bremseingriffe durchführen kann. Auf diese Weise kann der Zeitraum überbrückt werden, bis der Fahrer das Abbremsen des Fahrzeuges übernehmen kann.
Das Zusatzmodul 70 weist eine in einem Gehäuse bzw. Hydraulikgehäuse 76 angeordnete Hydraulikeinheit 80 auf. Eine Druckbereitstellungsvorrichtung 86 umfasst einen Elektromotor 92, durch den bedarfsweise zwei Pumpen 96, 98 betrieben werden.
Die Pumpe 96 ist druckseitig über eine hydraulische Leitung bzw. Radbremszuleitung 102 mit der Radbremse 8a verbunden. Die Pumpe 98 ist druckseitig über eine Leitung bzw. Radbremszuleitung 108 mit der Radbremse 8c verbunden.
Auf diese Weise kann mit Hilfe des Zusatzmoduls in den Vorderradbremsen 8a, 8c aktiv Druck aufgebaut werden. Das Zusatzmodul 70 ist dazu ausgelegt, im Bedarfsfall zuverlässig eine Bremsfunktion übernehmen zu können. Dazu sind zwei Reservoire 120, 130 für Bremsflüssigkeit vorgesehen, die in der Hydraulikeinheit 80 integriert sind und im Hydraulikgehäuse 76 angeordnet sind. Das Bremsflüssigkeitsreservoir 120 ist mit der Saugseite der Pumpe 96 über eine hydraulische Leitung 136 hydraulisch verbunden, in die ein stromlos geschlossenes Reservoirventil 142 geschaltet ist. Das Reservoir 130 ist saugseitig über eine hydraulische Leitung 148, in die ein stromlos geschlossenes Reservoirventil 152 geschaltet ist, mit der Pumpe 98 hydraulisch verbunden.
Ein bevorzugt redundant ausgebildeter Drucksensor 160 misst den Druck in der Leitung 102; ein bevorzugt redundant ausgebildeter Drucksensor 162 misst den Druck in der Leitung 108. Eine Steuer- und Regeleinheit 182 ist signaleingangsseitig mit den Drucksensoren 160, 162 verbunden.
Von der Leitung 102 zweigt eine hydraulische Rückführleitung 170 ab, die Leitung 102 mit dem Reservoir 120 hydraulisch verbindet, wobei in die Rückführleitung ein stromlos geschlossenes Rückführventil 176 geschaltet ist. Von der Leitung 108 verzweigt eine hydraulische Rückführleitung 180, in die ein stromlos geschlossenes Rückführventil 186 geschaltet ist.
Im Folgenden wird die hydraulische Verbindung des Zusatzmoduls 70 mit der Bremsanlage 1 beschrieben. Eine gemeinsame hydraulische Ausgleichsleitung 190 verbindet beide Reservoire 120, 130 mit dem Bremsmittelvorratsbehälter 4 an einem Bremsmittelbehälteranschluss 196.
Die Radbremse 8a, die vorliegend der linken Vorderradbremse entspricht, ist mit der Druckbereitstellungseinrichtung 5 über eine Bremsleitung 202 verbunden. Die Radbremse 8c, die der rechten Vorderradbremse entspricht, ist durch eine Bremsleitung 200 mit der Druckbereitstellungseinrichtung 5 verbunden.
Das Zusatzmodul 70 ist hydraulisch in die Bremsleitungen 200, 202 derart geschaltet, dass jeweils ein Abschnitt dieser Bremsleitungen, im Zusatzmodel 70 verläuft. Auf diese Weise kann das Zusatzmodul in den Bremsen 8a, 8c bedarfsweise Bremsdruck aufbauen. Die Bremsleitung 200 verläuft in einem Leitungsabschnitt 210 innerhalb des Zusatzmoduls 70. In den Leitungsabschnitt 210 ist ein stromlos offenes Trennventil 220 geschaltet. Ein Drucksensor 194 misst den Druck in der Bremsleitung 200. Das Signal des Drucksensors 194 dient bevorzugt der Fahrerbremswunscherfassung in einer Rückfallebene, in der die Bremsdruckstellung von dem Zusatzmodul 70 übernommen wird.
Die Bremsleitung 202 verläuft in einem Leitungsabschnitt 234 innerhalb des Zusatzmoduls 70. In den Leitungsabschnitt 234 ist ein stromlos offenes Trennventil 240 geschaltet. Das Zusatzmodul 70 ist dazu ausgebildet, bedarfsweise in den Vorderradbremsen 8a, 8c aktiv Druck aufzubauen. Zu dem jeweiligen Trennventil 220, 240 ist jeweils kein Rückschlagventil parallel geschaltet.
Das Bremssystem 1a erlaubt zu 100 % eine Brake-by-Wire-Betätigung. Das Bremssystem 1a ist aus zwei bzw. drei Aggregaten oder Modulen gebildet, die auch mittels Befestigungsvorrichtungen miteinander verbindbar sind. Im Schaltplan des Bremssystems 1d sind die 3 Aggregate zu sehen. Ein erstes Modul 300 umfasst die ECU 7, die Druckbereitstellungseinrichtung 5, den Druckmittelvorratsbehälter 4 sowie die Ventile 10a-d, 11a-d. Es bildet die primäre Bremsregeleinheit, mit deren Hilfe im Normalbetrieb aktiv Bremsdruck in allen vier Radbremsen 8a-8d aufgebaut werden kann. Ein zweites Modul 306 ist das Zusatzmodul 70, welches bei Ausfall des Moduls 300 noch aktiv Bremsdruck an der Vorderachse aufbauen kann.
Module 300 und 306 haben bevorzugt Befestigungsvorrichtungen, mit denen sie aneinander bzw. an einer gewünschten Position im Fahrzeug angebracht werden können.
Aus Gründen von NVH ist die Platzierung der Module 300 und 306 weg von der Spritzwand von Vorteil. Somit werden Vibrationen die durch die Motoren bzw. Pumpen erzeugt werden nicht auf die Spritzwand abgegeben. Module 300, 306 können alternativ auch miteinander integriert ausgebildet sein.
Ein drittes Modul 320 umfasst die Simulatoreinheit bzw. Simulationseinheit 3. Die Simulationseinrichtung 3 umfasst einen Simulatordruckmittelvorratsbehälter 330, der rüber eine Saugleitung 336 mit einem hydraulischen Druckraum 342, in den bei Betätigung des Bremspedals 1 der Kolben 30 verschoben wird, hydraulisch verbunden ist. Der Simulatordruckmittelvorratsbehälter 330 ist weiterhin über eine Ausgleichsleitung 350 mit dem Druckmittelvorratsbehälter des Moduls 300 verbunden. Die Simulationseinrichtung 3 weist eine Steuer- und Regeleinheit 352 auf, die insbesondere mit Hilfe der Signale der Sensoren 2a, 2b eine Fahrerwunscherkennung durchführt. Das Modul 320 ist baulich als separate Komponente ausgebildet dergestalt, dass es direkt an der Spritzwand des Kraftfahrzeuges angebracht werden kann, wobei die anderen beiden Module 300, 306 an anderen Stellen, insbesondere nicht direkt an der Spritzwand, angebracht werden können. Auf diese Weise können NVH-Störungen vermieden werden, da sich Geräusche, die sich durch Aktuatorbetätigungen oder Ventilbetätigungen ergeben, nicht an die Spritzwand weitergegen werden.
Der Fahrer betätigt die Simulatoreinheit bzw. Simulationseinheit 3 direkt über das Bremspedal 1 und die Koppelstange 33 bzw. Kolbenstange und bringt auf diese Weise die Fahrerkraft direkt in den Simulator hinein. Da nur die Simulatoreinheit an der Spritzwand montiert wird, werden weder Motorvibrationen noch Ventilbetätigungen an die Spritzwand weitergegeben. Weiterhin ist die Simulatoreinheit 3 im Vergleich zu bekannten Brake-by-Wire-Bremsanalagen sehr klein ausgebildet und benötigt sehr wenig Bauraum, da lediglich nur die Simulatorkomponenten sich in diesem Block befinden. Optional kann der Bremsbehälter bzw. Simulatordruckmittelvorratsbehälter 330 als Hauptbehälter für alle Aggregate benutzt werden, oder rein als Extrabehälter für die Simulationseinheit 3.
Die Drucksteller- und Regeleinheit des Moduls 300 Einheit kann aufgrund der nicht mehr hier benötigten HMI (Human Machine Interface) beliebig im Auto platziert werden. Dementsprechend werden die Vibrationen, Ventilbetätigungsumschaltungen und allgemeine NVH-Phänomene nicht mehr direkt auf die Spritzwand übertragen. Da der Simulator in der Simulatoreinheit angeordnet ist, wird der in Modul 300 nicht mehr benötigt. Weiterhin fällt ein Diagnoseventil weg, was bei bekannten Bremsanlagen dazu genutzt wird, Undichtigkeiten innerhalb des Tandemhauptbremszylinders (THZ) messbar zu machen. Für das hier dargestellte Bremssystem 1a wird kein THZ benötigt. Auch die Trennventile des THZs fallen dementsprechend weg, da keine hydraulische Druckverbindung zwischen der Simulatoreinheit und dem Modul 300 besteht.
Bei dem Bremssystem 1a werden keine Druckzuschaltventile benötigt. Stattdessen ist jeweils zwischen Einlassventilen 10a, 10b und Druckraum 50 und zwischen Einlassventilen 10c, 10d und Druckraum jeweils ein Rückschlagventil 370, 380 geschaltet, welches jeweils den Rückfluss von Druckmittel in den Druckraum 50 sperrt und den Zulauf zu den Radbremsen 8a-d zulässt.
Soll ein Druck innerhalb eines Bremskreises bzw. in Radbremsen aufgebaut werden, werden die dementsprechenden Einlass SO-Ventile 10a-d umgeschaltet.
Das Bremssystem 1a weist zwei Bordnetze, ein erstes Bordnetz 400 und ein zweites Bordnetz 410 auf. Das erste Bordnetz 400 ist an das Modul 300 angebunden. Das zweite Bordnetz 410 ist an das Zusatzmodul 70 angebunden. Damit der Fahrerwunsch zu jedem Zeitpunkt zuverlässig erfasst und an die entsprechende ECU 182, 7 weitergegeben werden kann, sind bevorzugt beide Bordnetze 400, 410 an die ECU 352 des Moduls 320 angebunden.
Die 2-8 zeigen das Bremssystem der 1 in verschiedenen Schaltzuständen. In diesen Figuren sind daher der besseren Übersichtlichkeit wegen nur einige der Bezugszeichen eingezeichnet.
In 2 ist das Bremssystem 1a während einer Normalbremsung dargestellt. Die Einlassventile 10a-10d sind alle geöffnet, so dass Druckmittel aus dem Druckraum 50 in die Radbremsen 8a-8d strömen kann. Aufgrund eines erkannten Fahrerbremswunsches wird zum Bremsdruckaufbau der Kolben 51 in den Druckraum 50 verfahren. Die Auslassventile 11a-11d sind alle in ihre geschlossene Stellung geschaltet. Die Trennventile 220, 240 sind in ihrer offenen Stellung.
In 3 ist das Bremssystem 1a während einer ABS-Regelung dargestellt. Das Einlassventil 10a ist geschlossen und die Einlassventile 10b-10d sind geöffnet. Die Auslassventile 11a-11d sind geschlossen. Dadurch ist die Radbremse 8a hydraulisch von dem Druckraum 50 getrennt. Während der ABS-Regelung wird nun, wie in 4 gezeigt, das Auslassventil 11a geöffnet. Auf diese Weise kann Bremsflüssigkeit aus der Radbremse 8a in den Druckmittelvorratsbehälter 4 fließen, so dass der Radbremsdruck in der Radbremse 8a abnimmt. Der Fahrer betätigt das Bremspedal 1 und das Federelement 34 ist komprimiert. In 5 hat der Fahrer das Bremspedal 1 wieder gelöst. In 6 sind alle Auslassventile 11a-11d geöffnet, so dass in allen Radbremsen 8a-8d Radbremsdruck abgebaut werden kann.
In 7 ist das Bremssystem 1a während einer ESC-Regelung dargestellt. Die Einlassventile 10b-10d sind geschlossen und das Einlassventil 10a ist geöffnet. Alle Auslassventile 11a-11d sind geschlossen. Dadurch ist nur die Radbremse 8a mit dem Druckraum 50 verbunden. Auf diese Weise kann bei einem Verfahren des Kolbens 51 in den Druckraum 50 gezielt Radbremsdruck nur in der Radbremse 8a aufgebaut werden, während der bisher eingestellte Radbremsdruck in den Radbremsen 8b-8d unverändert bleibt.
Im Zustand des Bremssystems 1a während der ESC-Regelung gemäß 8 sind die Einlassventile 10a und 10c geöffnet, während die Einlassventile 10b und 10d geschlossen sind. Die Auslassventile 11a und 11c sind geöffnet, während die Auslassventile 11b und 11d geschlossen sind. Auf diese Weise kann in den Radbremsen 8a und 8c Radbremsdruck abgebaut werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013223859 A1 [0003]

Claims

Bremssystem (1a) für Kraftfahrzeuge, insbesondere für hochautomatisiertes Fahren, mit, insbesondere mindestens vier, hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a-8d) und mit einer primären Bremsregeleinheit (300) umfassend • zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil (10a-10d, 11a-11d) je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke; • einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (4); und • eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (5) zur Betätigung der Radbremsen (8a-8d) mit einem hydraulischen Druckraum (50), wobei die jeweilige Radbremse (8a-8d) hydraulisch mit dem Druckraum (50) verbunden oder verbindbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem (1a) eine Simulationseinheit (3) mit einem mit Hilfe eines Bremspedals (1) betätigbaren Simulator und ein Zusatzmodul (70) umfasst, wobei das Zusatzmodul eine Hydraulikeinheit (80) mit einer, insbesondere elektrisch steuerbaren, Druckbereitstellungsvorrichtung (86) zum aktiven Druckaufbau in wenigstens zwei der Radbremsen (8a, 8c) umfasst, und wobei die Simulationseinheit (3) als separates Modul (320) ausgebildet ist.
Bremssystem (1a) nach Anspruch 1, wobei die Simulationseinheit (3) einen hydraulischen Druckraum (342) aufweist, der mit einem Simulatoreinheitsdruckmittelvorratsbehälter (330) hydraulisch verbunden ist.
Bremssystem (1a) nach Anspruch 2, wobei der Simulatoreinheitsdruckmittelvorratsbehälter (330) hydraulisch mit dem Druckmittelvorratsbehälter (4) der primären Bremsregeleinheit (300) verbunden ist.
Bremssystem (1a) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Simulationseinheit (3) eine Steuer- und Regeleinheit (352) aufweist, insbesondere zur Fahrerwunscherkennung.
Bremssystem (1a) nach Anspruch 4, wobei ein Drucksensor (2b) vorgesehen ist zur Bestimmung des Drucks im Druckraum (342) und wobei ein Wegsensor (2a) vorgesehen ist zur Bestimmung des Betätigungsweges des Bremspedals (1) und, wobei die Steuer- und Regeleinheit (352) der Simulationseinheit (3) signaleingangsseitig mit beiden Sensoren (2a, 2b) verbunden ist.
Bremssystem (1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die primäre Bremsregeleinheit (300) und das Zusatzmodul (70) als baulich getrennte Komponenten ausgebildet sind.
Bremssystem (1a) nach Anspruch 6, wobei die primäre Bremsregeleinheit (300) und /oder das Zusatzmodul (70) Befestigungsmittel aufweisen zur gegenseitigen Befestigung und/oder zur Befestigung an der Simulationseinheit (3).
Bremssystem (1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei kein mit Hilfe des Bremspedals (1) betätigbarer Hauptbremszylinder vorgesehen ist.
Bremssystem (1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in eine hydraulische Verbindung zwischen Druckraum (50) und Radbremsen (8a-d) wenigstens ein Rückschlagventil geschaltet (370, 380) ist, welches einen Rückfluss von Bremsflüssigkeit aus Richtung der Radbremsen (8a-d) in den Druckraum (50) verhindert und einen Zufluss von Bremsflüssigkeit aus dem Druckraum (50) in Richtung der Radbremsen (8a-d) erlaubt.
Bremssystem (1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei jeder Radbremse (8a-8d) jeweils ein stromlos offenes Einlassventil (10a-10d) zugeordnet ist.
Bremssystem (1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jeder Radbremse (8a-8d) jeweils ein stromlos geschlossenes Auslassventil (11a-11d) zugeordnet ist.
Bremssystem (1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein Drucksensor (19) vorgesehen ist zur Messung des Druckes im Druckraum (50) der Druckbereitstellungseinrichtung (5).
Bremssystem (1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei in dem Zusatzmodul (70) wenigstens ein Reservoir (120, 130) für Bremsflüssigkeit in die Hydraulikeinheit (80) integriert ist.
Bremssystem (1a) nach Anspruch 13, wobei das jeweilige Reservoir (120, 130) mit einer hydraulischen Ausgleichsleitung (190) verbunden ist, die zur Bildung eines Atmosphärenanschlusses vorgesehen ist.
Bremssystem (1a) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Druckbereitstellungsvorrichtung (86) des Zusatzmoduls (70) wenigstens eine Pumpe (96, 98) umfasst, die mit einem Elektromotor (92) angetrieben wird und deren Saugseite hydraulisch mit dem jeweiligen Reservoir (120, 130) verbunden ist.