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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage zur Betätigung mehrerer Radbremsen aufweisend einen Linearaktuator zur Bereitstellung eines hydraulischen Drucks in den Radbremsen, welcher eine Anbindung an einen druckfreien Bremsflüssigkeitsbehälter aufweist.
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Die Anbindung kann eine Nachsaug- oder Schnüffellochanbindung sein. Eine Schnüffellochanbindung stellt die Grundanforderung sicher, im stromlosen bzw. schlafenden Zustand die Bremssättel mit der Atmosphäre zu verbinden. Dies liegt in der Notwendigkeit des Druckausgleichs begründet, welcher insbesondere durch Temperaturschwankungen notwendig wird. Bei einer heiß abgestellten Bremse kühlt sich die in Folge der Erwärmung ausgedehnte Bremsflüssigkeit wieder ab, was zu einem Unterdruck führen würde. Dieser könnte ein Luftziehen der Bremse zur Folge haben. Luft in der Bremse kann deren Funktionsfähigkeit stark beeinträchtigen.
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Auch eine nachträgliche Erwärmung, beispielsweise durch Wärmeleitung von den heißen Bremsscheiben und Belägen, kann problematisch sein. Ein daraus resultierendes Ausdehnen der Bremsflüssigkeit führt zu einem Druckaufbau und somit zu einer ungewollten Bremskraft.
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Um dies zu vermeiden ist bei einer klassischen Schnüffellochanbindung durch einen Tandemhauptbremszylinder, bei einem gelösten Pedal das Bremssystem immer mit der Atmosphäre verbunden. Eine Radbremse hat dadurch auch im elektrisch abgeschalteten Zustand immer eine Atmosphärenanbindung. Bei einem e-Pedal, also einem Bremspedal, welches keinen hydraulischen Anschluss an die Radbremsen mehr aufweist, ist dies nicht so einfach möglich. Vielmehr muss eine Verbindung aktiv hergestellt werden. Dies ist beispielsweise über ein Schnüffelloch in dem Linearaktuator möglich, welcher in eine Position verfahren werden kann, in welcher das Schnüffelloch offen ist.
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Tritt in der Bremsanlage, insbesondere an einer der Radbremsen jedoch eine Leckage auf, so führt diese Druckausgleichsanbindung zu einem Totalverlust eines großen Teils der Bremsflüssigkeit. Auch eine Nachsaugverbindung kann bei Leckage zu einem Bremsflüssigkeitsverlust führen, insbesondere wenn ein möglicherweise vorhandenes Rückschlagventil nicht dicht schließt. Die Verfügbarkeit der Bremsanlage ist daher stark reduziert.
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Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage bereitzustellen, die eine hohe Verfügbarkeit aufweist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Hydraulische Bremsanlage gemäß Anspruch 1. Erfindungsgemäß ist ein zugehöriges Steuergerät dazu eingerichtet, eine Leckagedetektion durchzuführen und bei keiner detektierten Leckage zum Übergang in einen Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus durch Verschieben des Linearaktuators die Anbindung zu öffnen und bei einer detektierten Leckage durch Verschieben des Linearaktuators die Anbindung zu schließen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Anbindung um eine Schnüffellochanbindung. Bei der Schnüffellochanbindung handelt es sich um eine Anbindung ohne Ventil, die in Abhängigkeit von einer Position eines Kolbens des Linearaktuators eine Verbindung zum Arbeitsraum des Linearaktuators freigibt oder verschließt. Diese kann insbesondere einfach als Öffnung ausgebildet sein, die von dem Kolben mit seiner Dichtung überfahren wird, um die Öffnung freizugeben oder zu verschließen.
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Erfindungsgemäß wird somit ohne Leckage, also im Normalfall, die Druckausgleichsanbindung über das Schnüffelloch hergestellt. Liegt hingegen eine Leckage vor, ist die benötigte Atmosphärenanbindung zum Ausgleich thermischer Ausdehnung bereits über die Leckage selbst gegeben. Eine zusätzliche Anbindung über das Schnüffelloch ist daher nicht nötig. Entsprechend kann das Schnüffelloch geschlossen werden, um den Verlust von Bremsflüssigkeit zu minimieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Linearaktuator über zumindest ein stromlos offenes Ventil mit den Radbremsen verbunden, sodass in stromlosen Zustand der Ventile eine strömungsoffene Verbindung zwischen Linearaktuator und Radbremsen besteht. Damit kann das System auch bei Teilausfall noch eine Bremskraft aufbauen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Steuergerät eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit und eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit und elektrische und/oder elektronische Mittel sind vorgesehen, die dazu konfiguriert sind, dass bei einem Ausfall der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Linearaktuator mittels der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird und einen Druck zur Betätigung der Radbremsen aufbaut, und dass bei einem Ausfall der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Linearaktuator mittels der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird und einen Druck zur Betätigung der Radbremsen aufbaut. Somit lässt sich der Linearaktuator redundant ansteuern, was die Ausfallsicherheit der Bremsanlage erhöht. Insbesondere in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Sichern der Bremsflüssigkeit, bleibt die Bremsanlage somit mit hoher Wahrscheinlichkeit einsatzbereit.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die elektrischen und/oder elektronischen Mittel, dass der Linearaktuator einen doppelt gewickelten Elektromotor mit einer ersten Motorwicklung und einer zweiten Motorwicklung umfasst, wobei die erste Motorwicklung von der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit und die zweite Motorwicklung von der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Damit kann bei Funktionsfähigkeit beider Steuereinheiten die volle Leistung bereitgestellt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Linearaktuator eine zusätzliche Nachfüllverbindung an den Bremsflüssigkeitsbehälter auf, welche über ein Rückschlagventil geführt ist. Die Leitungen dieser Verbindung können zumindest teilweise gemeinsam mit der Schnüffellochanbindung geführt sein. Im Arbeitsraum des Linearaktuators ist die Schnüffellochanbindung bevorzugt weiter hinten als die Nachfüllanbindung angeordnet. Das Rückschlagventil kann derart ausgelegt sein, dass die Federkraft des Rückschlagventils größer ist als die Kraft der Flüssigkeitssäule, welcher bei einer Leckage wirkt, sodass das Rückschlagventil bei einer Leckage gegen die Schwerkraft geschlossen gehalten wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Leckagedetektion mittels eines Füllstandsensors im Bremsflüssigkeitsbehälter und/oder mittels Vergleiches eines in den Radbremsen aufgebauten Drucks und des in die Radbremsen verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumen mit einer Druckvolumenkennlinie der Radbremsen durchgeführt. Beispielsweise kann ab einem Bremsflüssigkeitsverlust von 10mm3/s/bar eine Leckage angenommen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Leckage ein Einlassventil der Radbremse mit Leckage geschlossen. Hierzu wird bevorzugt zuerst eine Lokalisierung der Leckage durchgeführt, sodass bekannt ist, welche Radbremse die Leckage aufweist. So muss nur genau ein Einlassventil geschlossen werden. Die Lokalisierung kann derart erfolgen, dass ein Vergleich von Druck und Volumen wie oben beschrieben für eine Radbremse oder eine Gruppe von Radbremsen durchgeführt wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, einen Druckausgleich in der Radbremse mittels kurzzeitigem Öffnen von Auslassventilen durchzuführen. So kann insbesondere einem Druckanstieg oder Abfall durch thermische Ausdehnung der Bremsflüssigkeit entgegengewirkt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, bei Detektion einer Leckage, zum Übergang in den Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus einen anliegenden Druck an einer Radbremse durch Öffnen des Auslassventils der Radbremse abzubauen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, zum Übergang in einen Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus eine Wartezeit abzuwarten bis die thermische Ausdehnung zumindest teilweise abgeschlossen ist und die entstehenden Drücke abzubauen. Vorzugsweise können das Schnüffelloch und/oder die Auslassventile nach vorgegebenen Zeiten kurzzeitig zum Druckausgleich geöffnet werden. Die Wartezeit kann beispielsweise 30 Minuten betragen. Das kurzzeitige Öffnen kann beispielsweise alle zwei Minuten erfolgen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet ist, zum Übergang in den Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus den Linearaktuator in eine Position zu verfahren, in der auch die Nachfüllverbindung verschlossen ist. Somit wird diese zusätzlich zum Rückschlagventil durch den Kolben des Linearaktuators blockiert. So ist auch bei einer Undichtigkeit des Rückschlagventils das Bremsflüssigkeitsvolumen gesichert. Bevorzugt erfolgt das Verschließen des Nachfüllverbindung nur im Schlafmodus, da ansonsten der Arbeitsbereich des Linearaktuators für die Druckregelung benötigt wird. Ist der Kolben in einem vorderen Bereich abgestellt, so kann dies in einem entsprechenden Speicherbereich hinterlegt werden. Eine Positionskalibrierung nach einem Aufwachen kann dann insbesondere einen näheren vorderen Endpunkt anfahren.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, nach einem Verlassen des Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus die Positionsmessung des Linearaktuators zu kalibrieren. Hierzu kann eine Nullpunktsdetektion oder eine Detektion an einem vorderen Endanschlag durchgeführt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, das Schließen des Schnüffellochs zum Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus, beizubehalten, bis durch einen hydraulischen Selbsttest Leckagefreiheit angezeigt wird. Dazu kann beispielsweise bei der Detektion einer Leckage eine entsprechende Flag im Speicher gesetzt werden. Solange diese Flag gesetzt ist, wird das Schnüffelloch im Stand-by und schlafmodus verschlossen. Ein hydraulischer Selbsttest, welcher die Leckagefreiheit garantiert, kann diese Flag wieder löschen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, zum Übergang in den Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus einen hydraulischen Selbsttest zur Unterscheidung einer Leckage von Luft im Bremssystem durchzuführen. Hierzu kann eine Druckkurve abgefahren werden, wobei der Druckvolumenverlauf mit Sollkurven verglichen wird. Aus dem Verlauf lassen sich Leckagen und Luft unterscheiden.
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Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Bremsanlage, wobei eine Leckagedetektion durchgeführt wird und bei keiner detektierten Leckage zum Übergang in einen Schlafmodus und/oder Stand-By-Modus durch Verschieben des Linearaktuators die Schnüffellochanbindung geöffnet wird und bei einer detektierten Leckage durch Verschieben des Linearaktuators die Schnüffellochanbindung geschlossen wird.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei gehören alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zum Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
- 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bremsanlage;
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremssystems 1 für ein Kraftfahrzeug mit vier hydraulisch betätigbaren Radbremsen 5a-5d schematisch dargestellt.
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Bremssystem 1 umfasst vorteilhafterweise ein Bremsensteuergerät (HECU) mit einem Hydraulikblock 20 (hydraulische Steuer- und Regeleinheit HCU, Ventilblock) mit einem Ausgangsanschluss 4a-4d für jede der Radbremsen 5a-5d. An dem Ventilblock 20 ist ein unter Atmosphärendruck stehender Druckmittelvorratsbehälter 3 angeordnet. Beispielsgemäß sind die Ausgangsanschlüsse 4a, 4b den Radbremsen 5a, 5b der Vorderachse (Front), z.B. der Ausgangsanschluss 4a dem linken Vorderrad FL (Radbremse 5a) und der Ausgangsanschluss 4b dem rechten Vorderrad FR (Radbremse 5b), zugeordnet und die Ausgangsanschlüsse 4c, 4d den Radbremsen 5c, 5d der Hinterachse (Rear) zugeordnet, z.B. der Ausgangsanschluss 4c dem linken Hinterrad RL (Radbremse 5c) und der Ausgangsanschluss 4d dem rechten Hinterrad RR (Radbremse 5d).
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Der Füllstand des Druckmittelvorratsbehälters 3 wird mittels eines Füllstandsensors 44 gemessen. Tritt im Bremssystem eine Leckage auf, so sinkt der Füllstand, was mittels des Sensors detektiert werden kann.
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Der Druckmittelvorratsbehälter 3 umfasst zumindest zwei Behälterkammern 84, 85, welche durch eine Schottwand 86 zumindest teilweise voneinander getrennt sind. Weiterhin umfasst der Druckmittelvorratsbehälter 3 einen ersten Anschluss 71 und einen zweiten Anschluss 72. Der erste Anschluss 71 ist mit der ersten Behälterkammer 84 verbunden, der zweite Anschluss 72 ist mit der zweiten Behälterkammer 85 verbunden. In diesem Sinne ist der ersten Behälterkammer 84 ein erste Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 zugeordnet und der zweiten Behälterkammer 85 ist der zweite Anschluss 72 des Druckmittelvorratsbehälters 3 zugeordnet.
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Jedem Ausgangsanschluss 4a-4d ist ein Einlassventil 6a-6d sowie ein Auslassventil 7a-7d zugeordnet, wobei die Einlassventile 6a-6d vorteilhafterweise stromlos offen und die Auslassventile 7a-7d vorteilhafterweise stromlos geschlossen ausgeführt sind. Jedem Einlassventil 6a-6d ist beispielsgemäß kein Rückschlagventil parallelgeschaltet.
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Über das Auslassventil 7a-7d ist der jeweilige Ausgangsanschluss 4a-4d mit dem Druckmittelvorratsbehälter 3 verbunden. Die Auslassventile 7a-7d sind über eine (zumindest stückweise gemeinsame) Rücklaufleitung 61b, 61 an den ersten Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 angeschlossen.
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Es ist eine elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle 2 vorgesehen, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem Druckraum 30 gebildet wird, deren Kolben 31 durch einen elektromechanischen Aktuator mit einem schematisch angedeuteten Elektromotor 32 und einem schematisch dargestellten Rotations-Translations-getriebes 33 betätigbar ist. Druckquelle 2 ist beispielsgemäß als ein einkreisiger elektrohydraulischer Linearaktuator (LAC) mit nur einem Druckraum 30 ausgebildet. Kolben 31 kann mittels des elektromechanischen Aktuators zum Aufbau eines Druckes vorgeschoben (Bremsbetätigungsrichtung) und zum Abbau eines Druckes zurückgeschoben bzw. zurückgezogen werden.
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Beispielsgemäß ist der Elektromotor als ein doppelt gewickelter Elektromotor 32 mit einer ersten Motorwicklung 34a und einer zweiten Motorwicklung 34b ausgebildet. Werden beide Motorwicklungen 34a, 34b angesteuert, liefert Elektromotor 32 die volle Leistung. Im Falle, dass nur eine der beiden Motorwicklungen 34a, 34b angesteuert wird, ist die Leistung des Elektromotors 32 zwar reduziert, es kann aber dennoch Druck mittels der Druckquelle 2 aufgebaut werden, wenn auch in verminderter Höhe und mit verminderter Dynamik.
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Druckraum 30 ist über einen Druckanschluss 83 mit einem Bremsleitungsabschnitt 60 hydraulisch verbunden, welcher mit den Einlassventilen 6a-6d (genauer den Eingangsanschlüssen der Einlassventile 6a-6d) hydraulisch verbunden ist. In der hydraulischen Verbindung zwischen dem Druckraum 30 der Druckquelle 2 und dem Bremsleitungsabschnitt 60 bzw. jedem der Einlassventile 6a-6d ist beispielsgemäß kein Trennventil angeordnet.
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Zum Nachsaugen von Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter 3 in die Druckquelle 2 weist Druckquelle 2 einen Nachsauganschluss 81 auf. Druckraum 30 ist über den Nachsauganschluss 81 und ein Nachsaugventil 14, welches beispielsgemäß als ein in Richtung des Druckraums 30 öffnendes Rückschlagventil ausgeführt ist, mit dem ersten Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 und somit mit der ersten Behälterkammer 84 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden. Alternativ kann der Nachsauganschluss 81 auch mit einer zweiten Kammer 85 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden sein.
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Weiterhin weist Druckquelle 2 einen Ausgleichsanschluss 82 zur hydraulischen Verbindung des Druckraums 30 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 3 in einer vorgegebenen Position des Kolbens 31 auf. Hierdurch ist ein Drucklosschalten der Radbremsen 5a-5d, d.h. ein Verbinden der Radbremsen 5a-5d mit dem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 3, in der vorgegebenen Position des Kolbens 31 möglich. Die vorgegebene Position des Kolbens 31 ist vorteilhafterweise der unbetätigte Zustand des Kolbens 31. Ausgleichsanschluss 82 ist mit der anderen (zweiten) Behälterkammer 85, also dem zweiten Anschluss 72, des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden.
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Beispielsgemäß weist Druckquelle 2 als Ausgleichsanschluss 82 ein Schnüffelloch 80 auf. Schnüffelloch 80 ist über einen Nachlaufleitungsabschnitt 62 mit dem zweiten Anschluss 72 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden. Druckraum 30 ist in einem unbetätigten Zustand des Kolbens 31 über das Schnüffelloch 80 und den Nachlaufleitungsabschnitt 62 mit der zweiten Behälterkammer 85 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden, wobei das Schnüffelloch 80 bei einer Betätigung des Kolbens 31 überfahren / geschlossen wird und so die Verbindung zum Druckmittelvorratsbehälter 3 getrennt wird. Beispielsgemäß ist der Kolben 31 mit zumindest einer Bohrung versehen, über welche im unbetätigten Zustand des Kolbens 31 die hydraulische Verbindung zwischen Druckraum 30 und Nachlaufleitungsabschnitt 62 hergestellt ist, und welche bei einer Betätigung des Kolbens 31 eine Dichtung überfährt, so dass die hydraulische Verbindung zwischen Druckraum 30 und Nachlaufleitungsabschnitt 62 getrennt wird. Andere mechanische Ausgestaltungen sind möglich.
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Beispielsgemäß sind die Rücklaufleitung 61 b, 61 für die Auslassventile 7a-7d und eine Ansaugleitung 61a, 61 der Druckquelle 2 stückweise gemeinsam ausgeführt. Hierzu ist Nachsauganschluss 81 über das Nachsaugventil 14 und einen Ansaugleitungsabschnitt 61a mit der Rücklaufleitung 61b, 61 verbunden. Die Auslassventile 7a-7d und das Nachsaugventil 14 sind also über einen gemeinsamen Leitungsabschnitt 61 mit dem ersten Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden. Anders ausgedrückt münden der Ansaugleitungsabschnitt 61a und ein Rücklaufleitungsabschnitt 61b in den Leitungsabschnitt 61 zum ersten Anschluss 71. In diesem Sinne ist der Druckraum 30 über das Nachsaugventil 14 und den Ansaugleitungsabschnitt 61a mit der Rücklaufleitung 61 b, 61 (aus Rücklaufleitungsabschnitt 61 b und Leitungsabschnitt 61) verbunden.
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Der Nachlaufleitungsabschnitt 62 und der Ansaugleitungsabschnitt 61a (bzw. die Rücklaufleitung 61 b, 61 oder der Rücklaufleitungsabschnitt 61b oder der Leitungsabschnitt 61) sind nicht direkt miteinander verbunden. Es besteht nur eine gewisse indirekte hydraulische Verbindung über den Druckmittelvorratsbehälter 3, falls der Füllstand des Druckmittelvorratsbehälters 3 oberhalb der Schottwand 86 liegt. In der oben erwähnten alternativen Verbindung des Nachsauganschlusses 81 mit der zweiten Kammer, kann jedoch eine Verbindung des Nachsauganschlusses 81 mit der Leitung 62 erfolgen.
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An den Bremsleitungsabschnitt 60 ist ein (System)Drucksensor 40 angeschlossen, mittels welchem der von der Druckquelle 2 erzeugte Druck bestimmt werden kann. Bevorzugt ist der Drucksensor 40 der einzige Drucksensor des Bremssystems 1 bzw. des Bremsensteuergeräts.
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Zur Ansteuerung der Druckquelle 2 umfasst Bremssystem 1 redundante Sensorelemente zur Erfassung einer Drehzahl oder eines Drehwinkels des Elektromotors 32. Beispielsgemäß sind ein erster Motorwinkelsensor 43 und ein zweiter Motorwinkelsensor 42 vorgesehen.
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Bremssystem 1 umfasst vorteilhafterweise nur die eine hydraulische Druckquelle 2. Bremssystem 1 umfasst weder eine zweite elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle noch eine vom Fahrer betätigbare Druckquelle, z.B. einen bremspedalbetätigbaren Hauptbremszylinder, zur Realisierung einer hydraulischen, fahrerbetätigten Rückfallebene.
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Bremssystem 1 umfasst weiterhin eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) A und eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) B zur Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des Bremssystems 1. Die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit A und die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit B sind vorteilhafterweise voneinander elektrisch unabhängig in dem Sinne, dass ein Ausfall der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit keinen Ausfall der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit bewirkt und umgekehrt. Hierzu können die elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A und B als getrennte Einheiten ausgeführt sein, sie können jedoch auch in derselben elektronischen Steuer- und Regeleinheit als unabhängige Untereinheiten ausgeführt sein.
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Die Pfeile A oder B an den elektrischen oder elektrisch betätigbaren Komponenten, wie z.B. den Ventilen 6a-6d, 7a-7d und den Sensoren 40, 42, 43, 44 kennzeichnen die Zuordnung zur elektronischen Steuer- und Regeleinheit A oder B.
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Der Elektromotor 32 der Druckquelle 2 ist von der ersten und der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A, B ansteuerbar, d.h. jede der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A, B ist für sich alleine zum Aufbau eines Bremsdruckes mittels der Druckquelle 2 zur Durchführung einer Betriebsbremsung geeignet. D.h. die Druckquelle 2 und die elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A, B sind derart ausgebildet, dass bei einem Ausfall der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A die Druckquelle 2 mittels der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B angesteuert werden kann, um einen Bremsdruck zur Betätigung der Radbremsen 5a-5d während einer Betriebs- oder Regelbremsung aufzubauen, und dass bei einem Ausfall der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B die Druckquelle 2 mittels der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A angesteuert werden kann, um einen Druck zur Betätigung der Radbremsen 5a-5d während einer Betriebs- oder Regelbremsung aufzubauen.
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Beispielsgemäß ist der Elektromotor als ein doppelt gewickelter Elektromotor 32 mit der ersten Motorwicklung 34a und der zweiten Motorwicklung 34b ausgebildet. Der Elektromotor 32 der Druckquelle 2 wird von der ersten und der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert in dem Sinne, dass die erste Motorwicklung 34a (bevorzugt nur) von der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A (mit Pfeil mit A gekennzeichnet) und die zweite Motorwicklung 34b (bevorzugt nur) von der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B (mit Pfeil mit B gekennzeichnet) angesteuert wird, insbesondere von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit mit elektrischer Energie versorgt wird. Dazu ist Motorwicklung 34a mit der ersten Steuer- und Regeleinheit A und die andere Motorwicklung 34b mit der zweiten Steuer- und Regeleinheit B verbunden. Zur Ansteuerung der Druckquelle 2 umfasst jede der beiden Steuer- und Regeleinheiten A, B einen Motorprozessor zur Verarbeitung der Motor-Regelfunktionen, eine Endstufe mit Transistoren zur Bereitstellung der Phasenspannungen am Elektromotor 32 (z.B. B6-Brücke) und eine Treiberstufe (Gate Drive Unit) zur Ansteuerung der Transistoren der Endstufe.
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Bei einem Ausfall einer der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A oder B wird die Druckquelle 2 mittels der anderen elektronischen Steuer- und Regeleinheit B oder A angesteuert und es wird ein Druck zur Betätigung der Radbremsen 5a-5d in der brake-by-wire Betriebsart zur Betriebsbremsung aufbaut. Durch die eine funktionsfähige elektronische Steuer- und Regeleinheit B der A wird die Druckquelle 2 bzw. der Elektromotor 34 zumindest mit einem Teil ihrer/seiner Leistung zum Aufbau eines Druckes zur Betätigung der Radbremsen betrieben.
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Die elektrisch betätigbaren Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d, und die Sensoren 40, 42, 43, 44 des Bremssystems 1 sind jeweils nur einer der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten zugeordnet. D.h. jedes elektrisch betätigbare Ventil 6a-6d, 7a-7d wird ausschließlich von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A oder ausschließlich von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit B angesteuert. Hierdurch werden aufwändige, doppelt ansteuerbare Ventile/Ventilspulen vermieden. Bzw. die Signale jedes Sensors 40, 42, 43 oder 44 werden ausschließlich der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A oder ausschließlich der elektronischen Steuer- und Regeleinheit B zugeführt.
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Alle elektrisch betätigbaren Ventile, d.h. beispielsgemäß die elektrisch betätigbaren Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d, sind vorteilhafterweise derselben elektronischen Steuer- und Regeleinheit, beispielsgemäß der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A, zugeordnet, und werden ausschließlich von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A angesteuert.
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Die Signale des (ersten) Motorwinkelsensors 43 werden der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B zugeführt und von dieser ausgewertet, wohingegen die Signale des (zweiten) Motorwinkelsensors 42 der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A zugeführt und von dieser ausgewertet werden.
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Die Signale des Drucksensors 40 werden vorteilhafterweise derselben elektronischen Steuer- und Regeleinheit A zugeführt, welche auch die Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d ansteuert, d.h. die Signale des Drucksensors 40 werden beispielsgemäß der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A zugeführt und von dieser ausgewertet.
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Nach Ausfall einer der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A oder B kann die Druckquelle 2 dennoch mittels einer der Motorwicklungen 34a oder 34b und eines der Motorwinkelsensoren 42 oder 43 (oder ggf. des Drucksensors 40) angesteuert werden und so ein geeigneter Druck aufgebaut werden, wenn auch ggf. in verminderter Höhe und/oder mit verminderter Dynamik. Mit diesem (Zentral)Druck können alle Radbremsen 5a-5d beaufschlagt werden. Der (Zentral)Druck kann auch mittels vor- und zurückschieben des Kolbens 31 moduliert werden.
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Vorteilhafterweise wird das Bremssystem 1 von einem redundanten Bordnetz mit zwei unabhängigen Spannungsquellen (einer ersten elektrischen Energieversorgung und einer zweiten elektrischen Energieversorgung) versorgt, sodass nicht beide Steuer- und Regeleinheiten A und B von der gleichen elektrischen Energieversorgung versorgt werden. Beispielsweise wird Steuer- und Regeleinheiten A von der ersten elektrischen Energieversorgung versorgt und Steuer- und Regeleinheiten B von der zweiten elektrischen Energieversorgung versorgt.
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Bremssystem 1 umfasst beispielsgemäß an den Rädern einer der Achsen, beispielsgemäß an den Hinterräder RL, RR, elektrische Parkbremsen 50a, 50b. Die elektrischen Parkbremsen 50a, 50b werden von dem elektrohydraulischen Bremsensteuergerät angesteuert bzw. betätigt.
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Vorteilhafterweise sind die Radbremsen der Hinterachse als Kombibremssättel mit einer hydraulischen Radbremse 5c, 5d und einer integrierten, elektrisch betätigbaren Parkbremse (IPB) ausgeführt.
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Beispielsgemäß wird eine der elektrischen Parkbremsen, z.B. Parkbremse 50a, von der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A betätigt/angesteuert (dies ist durch den Pfeil mit A gekennzeichnet), während die andere der elektrischen Parkbremsen, z.B. Parkbremse 50b, von der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B betätigt/angesteuert wird (dies ist durch den Pfeil mit B gekennzeichnet). Nach einem Ausfall einer der Steuer- und Regeleinheiten A oder B kann das Fahrzeug noch mit zumindest einer der Parkbremsen, welche durch die funktionsfähige Steuer- und Regeleinheit B oder A betätigt wird, gesichert werden. So kann eine Getriebe-Parksperre entfallen.
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Bevorzugt umfasst Bremssystem auch eine Betätigungseinheit, wie insbesondere ein Bremspedal, für einen Fahrzeugführer (nicht dargestellt in 1). Die Betätigungseinheit ist mit dem Bremsensteuergerät (HECU) signalseitig zur Übermittlung eines Fahrerwunschsignals verbunden, eine mechanisch-hydraulische Verbindung von der Betätigungseinheit zu dem Bremsensteuergerät bzw. den Radbremsen 55a-5d besteht jedoch nicht.
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Im Falle eines Ausfalls der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B kann die hydraulische Bremsfunktion des Bremssystems mittels der Druckquelle 2 einschließlich der Raddruckregelung mittels der Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d anhand der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A durchgeführt werden, wobei die einzige Einschränkung gegebenenfalls darin besteht, dass die Leistung der Druckquelle 2 reduziert ist.
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Da die Auslassventile 7a-7d stromlos geschlossen und die Einlassventile 6a-6d stromlos offen ausgeführt sind, können im Falle eines Ausfalls der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A alle Räder hydraulisch gebremst werden. Hierzu regelt die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit B das abgegebene Druckmittelvolumen, wenn ihr kein Drucksignal zur Verfügung steht. Eine gemeinsame Druckmodulation an allen Radbremsen 5a-5d bleibt möglich.
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Bei der Verwendung der Auslassventile 7a-7d zur radindividuellen Druckregelung wird Druckmittelvolumen verbraucht in dem Sinne, dass Druckmittel aus dem Druckraum 30 über die Radbremsen 5a-5d in den Druckmittelvorratsbehälter 3 abgelassen wird. Entsprechend muss spätestens dann Druckmittelvolumen über das Nachsaugventil 14 in den Druckraum 30 der Druckquelle 2 nachgesaugt werden, wenn das Druckmittelvolumen in dem Druckraum 30 einen unteren Grenzwert erreicht.
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Vorteilhafterweise umfasst das beispielsgemäße Bremssystem 1 der 1 neben den elektrisch betätigbaren Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d keine weiteren elektrisch betätigbaren Ventile.
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Wenn nicht gebremst wird, sich die Bremse also in einem Stand-by-Modus befindet, sollen die Radbremsen 5a-5d unter Atmosphärendruck stehen. Hierzu wird die Druckquelle 2 so angesteuert und in ihren unbetätigten Zustand zurückgefahren, dass über das Schnüffelloch 80 eine hydraulische Verbindung zum Druckmittelvorratsbehälter 3 entsteht, der unter Atmosphärendruck steht. Auch in einem Schlafmodus, also wenn die Bremse im Wesentlichen stromlos gestellt wird, um das Fahrzeug abzustellen, wird diese Verbindung hergestellt.
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Um zu vermeiden, dass in diesem Stand-by-Modus und/oder Schlafmodus durch eine Leckage die Bremsflüssigkeit verloren geht, ist vorgesehen, dass das Steuergerät eine Leckagedetektion durchführt. Hierzu wird einerseits der Flüssigkeitspegel im Bremsflüssigkeitsbehälter überwacht. Außerdem wird der Zusammenhang des durch den Linearaktuator verschobenen Volumens mit dem sich aufbauenden Druck überwacht. Treten Abweichungen von einem Normverhalten auf, so wird eine Leckage als detektiert angenommen.
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In diesem Fall wird beispielsgemäß weder zum Übergang in den Stand-by-Modus noch in den Schlafmodus das Schnüffelloch geöffnet. In diesen Modi ist das Schnüffelloch daher geschlossen, sodass keine Verbindung zwischen dem Bremsflüssigkeitsreservoir und einem leckagebehafteten Radbremse besteht. Der Verlust von Bremsflüssigkeit wird somit minimiert. Die Atmosphärenanbindung zum Druckausgleich ist in diesem Fall bereits durch die Leckage selbst gegeben.
