DE102023108135A1

DE102023108135A1 - Elektrohydraulisches Bremsaggregat

Info

Publication number: DE102023108135A1
Application number: DE102023108135.7A
Authority: DE
Inventors: Blaise J. Ganzel; Andreas Marx
Original assignee: ZF Active Safety GmbH; ZF Active Safety US Inc
Current assignee: ZF Active Safety GmbH; ZF Active Safety US Inc
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2024-02-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine als ein Aktuator (30) ausgebildete Druckquelle (36), mindestens einen Bremskolben (70, 80), und einen Bremskreislauf (38), der die Druckquelle (36) und den mindestens einen Bremskolben (70, 80) miteinander verbindet, wobei die Druckquelle (36), der mindestens eine Bremskolben (70, 80) und der Bremskreislauf (38) in einer Radbremse angeordnet sind. Die Erfindung betriff außerdem ein Fahrzeug mit einem solchen elektrohydraulischen Bremsaggregat (10) und ein Verfahren zur Ansteuerung des elektrohydraulischen Bremsaggregats (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Bremsaggregat, ein Fahrzeug mit einem derartigen elektrohydraulischen Bremsaggregat und ein Verfahren zur Ansteuerung des elektrohydraulischen Bremsaggregats.
Bei herkömmlichen elektrohydraulischen Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, einen zentralen Aktuator zur Bremswunscherfassung und Bereitstellung eines hydraulischen Drucks zu verwenden. Der hydraulische Druck wird dabei an die einzelnen Radbremsen des Kraftfahrzeugs mittels Rohrleitungen verteilt.
Elektromechanische Bremsanlagen (EMB) sind bereits hinreichend im Einsatz. Dabei sind die Aktuatoren radindividuell zugeordnet und werden direkt an die Bremsscheibe montiert. Die Radbremseinheit ist dabei gewöhnlich direkt an der Einzelradachse, im inneren Felgenraum, verbaut.
Es ist weiterhin bekannt, herkömmliche elektrohydraulische Bremsanlagen und EMB miteinander zu kombinieren. Beispielsweise erfolgt ausweislich der EP 0774 391 A1 die Steuerung und energetische Versorgung des Bremskrafterzeugers elektrisch. Jedoch ist für die Rückfallebene bei Teilausfall ein hydraulischer Durchgriff vom zentral angeordneten Hauptbremszylinder zu den Radbremsen vorgesehen.
Von Nachteil dabei ist, dass Hydraulikausgleichbehälter und -verrohrung im Kraftfahrzeug zum Teil schwer erreichbar sind. Die Wartung derartiger zentral angeordneter Bremssysteme gestaltet sich damit umfangreich und aufwendig. Ein Nachteil der bekannten EMB besteht in einer ungleichmäßigen Kraftübertragung auf den Bremskolben, woraus ein ungleichmäßiger Verschleiß des Bremsbelags und des Reibepartners, insbesondere der Bremsscheibe oder -trommel, resultiert. Außerdem müssen in EMB zum Teil wartungs- und kostenintensive Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe, zur Änderung einer Bewegungsgröße und zur Kraftübertragung von Aktuator auf den Bremskolben eingesetzt werden. Ein weiterer Nachteil bei den bekannten EMB besteht darin, dass die dort verwendete Bauform keine Verwendung eines einzelnen Aktuators in einer Festsattelbremse erlaubt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Bremse für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Bremse für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei welcher die vorstehend aufgeführten Nachteile zumindest teilweise überwunden sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das elektrohydraulische Bremsaggregat gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Bremsaggregat für ein Kraftfahrzeug. Das elektrohydraulische Bremsaggregat umfasst eine als ein Aktuator ausgebildete Druckquelle, mindestens einen Bremskolben, und einen Bremskreislauf, der die Druckquelle und den mindestens einen Bremskolben miteinander verbindet. Die Druckquelle, der mindestens eine Bremskolben und der Bremskreislauf sind hierbei in einer Radbremse angeordnet.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektrohydraulischen Bremsaggregats für ein Kraftfahrzeug. Das elektrohydraulische Bremsaggregat umfasst hierbei eine als Aktuator ausgebildet Druckquelle, mindestens einen Bremskolben, und einen Bremskreislauf, der die Druckquelle und den mindestens einen Bremskolben miteinander verbindet. Dabei sind die Druckquelle, der mindestens eine Bremskolben und der Bremskreislauf in einer Radbremse angeordnet. Der Aktuator weist einen Kolben und der Bremskreislauf einen Arbeitsraum und eine Verbindungsleitung auf, wobei der Kolben in dem Arbeitsraum beweglich angeordnet ist. Außerdem verbindet die Verbindungsleitung den Arbeitsraum mit dem mindestens einen Bremskolben. Der Bremskreislauf weist ferner ein als Niederdruckspeicher ausgebildetes Reservoir und ein erstes schaltbares Sperrventil auf. Die Verbindungsleitung weist ein zweites schaltbares Sperrventil auf, durch das der Arbeitsraum von dem mindestens einen Bremskolben entkoppelbar ist. Das Reservoir ist durch das erste schaltbare Sperrventil von der Verbindungsleitung an einer Position zwischen dem zweiten schaltbaren Sperrventil und dem Arbeitsraum entkoppelbar. Das elektrohydraulische Bremsaggregat umfasst außerdem eine Leiterplatte, an der ein Drucksensor, das erste schaltbares Sperrventil und das zweite schaltbare Sperrventil angeordnet sind. Die Verbindungsleitung weist den Drucksensor zum Bestimmen eines Drucks in der Verbindungsleitung auf. Das Verfahren umfasst: (i) Durchführen eines Normalbetriebs, bei welchem das erste Sperrventil geschlossen vorliegt und das zweite Sperrventils geöffnet vorliegt, wobei der Normalbetrieb für ein Erzielen einer Bremswirkung angepasst ist; (ii) Durchführen eines Alternativbetriebs in Reaktion auf ein Überschreiten eines ersten Druckschwellenwertes, bei welchem das erste Sperrventil geöffnet vorliegt und das zweite Sperrventils geschlossen vorliegt, wobei der Alternativbetrieb für eine Rückstellung des Kolbens angepasst ist, bei der der Kolben den Aktuator kontaktiert; und (iii) Durchführen des Normalbetriebs in Reaktion auf ein Unterschreiten eines zweiten Druckschwellenwertes, wobei der zweite Druckschwellenwert geringer als der erste Druckschwellenwert ist.
Bei dem elektrohydraulischen Bremsaggregat handelt es sich insbesondere und vorzugsweise um eine einzelne Radbremse eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere und vorzugsweise liegt der Bremskreislauf lediglich in dem elektrohydraulischen Bremsaggregat vor. Dies bedeutet, dass eine Verbindung, insbesondere eine fluide Verbindung, des Bremskreislaufs mit anderen, außerhalb des elektrohydraulischen Bremsaggregats befindlichen Bestandteilen eines Kraftfahrzeugs, einschließlich eines weiteren elektrohydraulischen Bremsaggregats, nicht besteht.
Weiterhin vorzugsweise ist die Bremse als elektromechanische Bremsanlage (EMB) ausgebildet. Der Aktuator oder die Plungeranordnung, beispielsweise ein Elektromotor, vorzugsweise ein bürstenloser Gleichstromelektromotor, ist dabei, beispielsweise über eine Spindel, mit einem Kolben beziehungsweise Plunger verbunden. Die Betätigung des Aktuators resultiert in einer Verschiebung des Kolbens, welche über das im Bremssystem enthaltene Bremsfluid an den Bremskolben mit einem daran angeordneten Bremsbelag vermittelt wird. Durch die auf den Bremskolben mit dem daran angeordneten Bremsbelag wird der Bremsbelag mit dem Reibebelag einer Bremsscheibe oder -trommel in Kontakt gebracht und das Kraftfahrzeug in Folge abgebremst.
In Abhängigkeit von der Ausgestaltung des elektrohydraulischen Bremsaggregats als Schwimmsattelbremse oder als Festsattelbremse kann zwischen einem ersten Bremsbelag und einem zweiten Bremsbelag unterschieden werden. Bei der Schwimmsattelbremse liegt der Bremskolben lediglich auf einer Seite der Bremsscheibe vor. Hierbei wird, im Fall eines einzelnen Bremskolbens mit einem darauf angeordneten ersten Bremsbelag, der erste Bremsbelag bei einem Abbremsen des Kraftfahrzeugs auf die Bremsscheibe gedrückt und diese mit einem zweiten Bremsbelag in Kontakt gebracht, wobei der zweite Bremsbelag auf einer dem Bremskolben abgewandten Seite der Bremsscheibe, an dem Gehäuse der Schwimmsattelbremse angebracht ist. Bei der Festsattelbremse sind mindestens zwei Bremskolben auf gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe angeordnet und über den Bremskreislauf mit der Druckquelle verbunden.
Der Kolben des Aktuators weist vorzugsweise einen geringen Durchmesser mit einem vergleichsweise langen Kolbenweg in dem Arbeitsraum auf. Beispielsweise beträgt ein Verhältnis des Kolbendurchmessers zu dem Kolbenweg mindestens 1:5, vorzugsweise mindestens 1:8 oder 1:12. Dadurch kann der Druck des Bremsfluids genauer eingestellt werden.
Das vorgeschlagene elektrohydraulische Bremsaggregat ist sowohl für Einfachkolbenals auch Mehrfachkolben-Bremszangen geeignet. Die Vorteile des elektrischen Antriebs werden mit der einfachen und effizienten Übersetzung einer Hydraulik kombiniert. Dabei ist der Hydraulikteil der Bremsanlage lediglich in der jeweiligen Radbremse enthalten und nicht über das gesamte Kraftfahrzeug verteilt. Der Hydraulikteil kann damit verkapselt werden, sodass dieser weder beim Einbau in das Fahrzeug noch während Betrieb und Wartung in Erscheinung tritt. Damit sind Hydraulikausgleichbehälter und Hydraulikverrohrung im Kraftfahrzeug nicht erforderlich. Insbesondere rein elektrisch betriebene Fahrzeuge können dadurch mit wesentlich verlängerten Wartungsintervallen betrieben werden, da der Wechsel von Bremsflüssigkeit entfällt. Weiterhin kann ein für den Motorwirkungsgrad günstiges Übersetzungsverhältnis gewählt werden, wobei Verluste in der Übersetzung gegenüber einem mechanischen Getriebe gering ausfallen. Das elektrohydraulische Bremsaggregat kann aus bereits vorhandenen und erprobten Elementen hergestellt werden. Diese sind robust und überdies kostengünstig herstellbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der innere Raum des Stellers mit einem flüssigen Medium gefüllt und damit weniger gegen Wassereintrag und Korrosion exponiert ist. Die Fahrerbremswunscherfassung kann mit einem trockenen Pedalkraftsimulator erfolgen. Weiterhin dient der Inhalt an Bremsfluid im System, besonders in dem die Bremskraft übertragenden Bremskolben, dem Ausgleich kurzzeitig auftretender Wärmeeinprägungen auf den Aktuator.
Der erste und der zweite Druckschwellenwert stellen durch einen Drucksensor erfassbare Drücke im Bremskreislauf dar. Der erste und zweite Druckschwellenwert sind dabei frei definierbar. Da der durch den Drucksensor erfassbare Druck im Bremskreislauf mit der Kolbenstrecke und/oder dem Umfang der Aktuatorbetätigung korreliert beziehungsweise proportional zu diesen Größen ist, kann der erste und zweite Druckschwellenwert auch anhand einer zurückgelegten Kolbenstrecke und/oder anhand der Aktuatorbetätigung erfolgen. Beispielsweise und vorzugsweise umfasst das Verfahren vor (ii) ein Detektieren, ob ein von dem Drucksensor bereitgestelltes Signal den ersten Druckschwellenwert überschreitet und nach (ii) ein Detektieren, ob ein von dem Drucksensor bereitgestelltes Signal den zweiten Druckschwellenwert unterschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Aktuator einen Kolben auf, welcher mit dem Aktuator kraftschlüssig verbunden ist, und wobei der Kolben und der Aktuator parallel zueinander ausgerichtet sind, vorzugsweise wobei der Kolben und der Aktuator angrenzend aneinander angeordnet sind, mehr bevorzugt wobei der Kolben zumindest teilweise in einen der Bremskolben integriert ist. Die Anordnung des Kolbens und des Aktuators, insbesondere eines elektrischen Motors, parallel zueinander, vorzugsweise angrenzend aneinander, ermöglicht die platzsparende Anordnung des Bremskreislaufs in dem elektrohydraulischen Bremsaggregat. Die Antriebsseite des Aktuators und die Spindel, bspw. und insbesondere eine Kugelumlaufspindel, welche den Kolben antreibt, können dabei auf derselben Seite des elektrohydraulische Bremsaggregats vorliegen. Dadurch wird auch die Anbindung des Aktuators, insbesondere über eine Aktuatorsteuerung, an eine Leiterplatte, und damit ggf. auch an die Fahrzeugelektronik, vereinfacht. Die Druckquelle kann dabei das als einfachwirkende Kolbenpumpe (SAP, Single Acting Plunger) oder als doppelwirkende Kolbenpumpe (DAP, Dual Acting Plunger) ausgebildet sein. Der Kolben kann zumindest teilweise in den Bremskolben integriert sein. Eine Bremskolbenfläche ist vorzugsweise größer als eine Kolbenfläche. Ein Beispielhaftes Verhältnis kann 12:1 bis 5:1 aufweisen. Vorzugsweise erfolgt die Druckübermittlung des Kolbens an den Bremskolben über ein Bremsfluid. Hierdurch kann weiter Platz eingespart und die Abmessungen des elektrohydraulischen Bremsaggregats verringert werden bzw. kann dieses bauraumoptimiert bereitgestellt werden. Eine integrierte Bremskontrolle (IBC, integrated brake control) kann dadurch weiter verbessert werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das elektrohydraulische Bremsaggregat eine als Elektromagnet ausgebildete Feststellbremse, wobei der Elektromagnet eine Solenoidspule und einen darin beweglich angeordneten Spulenkern umfasst, wobei der Spulenkern dazu ausgebildet ist ein Rückstellen des Kolbens zu verhindern, vorzugsweise wobei der Spulenkern parallel zu dem Kolben ausgerichtet ist, und/oder wobei der Aktuator ein zwischen dem Aktuator und dem Kolben angeordnetes Getriebe aufweist, vorzugsweise wobei der Aktuator als elektrischer Motor ausgebildet ist, welcher mit einem Drehmomentsensor bereitgestellt ist, und/oder wobei der Bremskreislauf, einen Arbeitsraum, eine Verbindungsleitung und ein Reservoir aufweist, wobei der Kolben in dem Arbeitsraum beweglich angeordnet ist, wobei die Verbindungsleitung den Arbeitsraum mit dem mindestens einen Bremskolben und dem Reservoir verbindet, wobei das Reservoir und der Bremskolben parallel zueinander ausgerichtet sind, vorzugsweise wobei das Reservoir eine Entlüftung aufweist, wobei die Entlüftung angrenzend an den Kolben angeordnet ist. Die als Elektromagnet ausgebildete Feststellbremse stellt eine zuverlässige Parksperre bereit, benötigt einen geringen Bauraum und kann ebenfalls bauraumoptimiert in das elektrohydraulische Bremsaggregat integriert werden. Die als Elektromagnet ausgebildete Feststellbremse ist außerdem einfach herzustellen und kann einfach in Bremssysteme integriert werden. Vorzugsweise kann die als Elektromagnet ausgebildete Feststellbremse ebenfalls an eine Leiterplatte, und darüber ggf. an die Fahrzeugelektronik, angebunden sein. Hierzu liegt der Elektromagnet vorzugsweise spindelseitig an dem Kolben vor. Der Elektromagnet umfasst dabei eine Solenoidspule und einen darin beweglich angeordneten Kern. Der Spulenkern kann durch Ansteuerung der Solenoidspule, welche bspw. durch die Fahrzeugelektronik erfolgt, selektiv axial bewegt und in axialen Positionen arretiert werden. Durch geeignete Anordnung des Spulenkerns bzgl. des Kolbens kann dessen Rückstellung, insbesondere in Richtung des unteren Totpunkts, verhindert werden. Hierdurch kann die selbsthemmende Wirkung der Feststellbremse bereitgestellt werde. Der Aktuator kann ein zwischen dem Aktuator und dem Kolben angeordnetes Getriebe oder Zwischengetriebe aufweisen. Hierdurch kann das Getriebe angrenzend an eine Leiterplatte angeordnet sein und ggf. über eine Getriebesteuerung, und darüber ggf. an die Fahrzeugelektronik, angebunden sein. Durch die Wahl einer geeigneten Übersetzung des Getriebes, bspw. 2:1 bis 5:1, wie 3:1, kann der Aktuator, bspw. ein als elektrischer Motor ausgebildeter Aktuator, kleiner dimensioniert und damit kostengünstig, platzsparend und bauraumoptimiert in dem elektrohydraulischen Bremsaggregat bereitgestellt werden. So kann das von dem Aktuator bereitgestellte Drehmoment kleiner ausfallen. Über das Getriebe können außerdem die Abmessungen der Spindel und/oder des Kolbens beeinflusst werden. Vorzugsweise liegen die Spindel und das Getriebe als ein einzelner Bestandteil, bspw. und vorzugsweise als Kugelumlaufspindel oder Kugelgewindetrieb (BNA, ball nut arrangement), vor. Der Aktuator kann als elektrischer Motor ausgebildet sein, welcher mit einem Drehmomentsensor bereitgestellt ist. Der Drehmomentsensor kann ggf. über die Leiterplatte mit der Fahrzeugelektronik verbunden sein. Der Drehmomentsensor kann eine verbesserte Ansteuerung des Aktuators, insbesondere des elektrischen Motors, bewirken. Der Bremskreislauf weist einen Arbeitsraum, eine Verbindungsleitung und ein Reservoir aufweist, wobei der Kolben in dem Arbeitsraum beweglich angeordnet ist, wobei die Verbindungsleitung den Arbeitsraum mit dem mindestens einen Bremskolben und dem Reservoir verbindet, wobei das Reservoir und der Bremskolben parallel zueinander ausgerichtet sind. Eine Entlüftung des Reservoirs ist vorzugsweise angrenzend an den Kolben, bzw. die ggf. vorliegende Leiterplatte, angeordnet. Die Ausrichtung des Reservoirs und der Bremskolbens parallel zueinander ermöglicht dessen platzsparende und bauraumoptimierte Aufnahme in das elektrohydraulische Bremsaggregat. Das Reservoir kann mit einem Füllventil bereitgestellt werden, um eine einfache Befüllung und/oder zumindest teilweisen Austauschs zumindest im Rahmen einer Wartung zu ermöglichen. Das Füllventil kann vorzugsweise den einzigen Zugang zu einem ansonsten verkapselten elektrohydraulische Bremsaggregat bereitstellen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das elektrohydraulische Bremsaggregat eine Leiterplatte, wobei der Kolben und der Aktuator angrenzend an die Leiterplatte angeordnet sind, vorzugsweise wobei die Druckquelle eine Aktuatorsteuerung, die dazu angepasst ist den Aktuator zu steuern, aufweist, und wobei die Leiterplatte mit einem oder mehreren des Elektromagneten der Aktuatorsteuerung, einer Steuereinheit des Getriebes, des Drehmomentsensors, eines Drucksensors, der dazu ausgebildet ist, einen Bremsfluiddruck in dem Reservoir zu ermitteln, verbunden ist. Dadurch können die genannten Komponenten einfach an eine gemeinsame Leiterplatte, und ggf. an die Fahrzeugelektronik, angebunden werden. Die räumliche Anordnung der Komponenten des elektrohydraulischen Bremsaggregats kann dadurch weiter im Hinblick auf den Bauraum optimiert und deren Zahl ggf. verringert werden, indem die Komponenten an eine gemeinsame Leiterplatte angebunden werden. Dadurch wird außerdem eine verbesserte Verkapselung der Elektronik und eine daraus resultierender verbesserter Schutz gegenüber Umwelteinflüssen ermöglicht. Der Drucksensor kann außerdem kostengünstiger als ein Kraftsensor hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Aktuator einen Kolben auf und der Bremskreislauf weist einen Arbeitsraum beziehungsweise Plungerraum und eine Verbindungsleitung auf, wobei der Kolben in dem Arbeitsraum beweglich angeordnet ist, wobei die Verbindungsleitung den Arbeitsraum mit dem mindestens einen Bremskolben verbindet. Dadurch kann durch die Kolbenbewegung das im Arbeitsraum und in der Verbindungsleitung vorliegende Bremsfluid an ein oder mehrere Bremskolben übermittelt und diese entsprechend bewegt werden. Auf den Bremskolben angeordnete Bremsbeläge werden in Folge in Richtung des entsprechenden Reibepartners, beispielsweise der Bremsscheibe, bewegt, kontaktieren diese, oder werden von diesen zurückgezogen. Von Vorteil ist eine hierdurch erzielbare gleichmäßige Kraftverteilung auf den beziehungsweise die Bremskolben. Eine ungleichmäßige Abnutzung der Bremsbeläge kann dadurch vermieden werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Bremskreislauf ein Reservoir und ein erstes schaltbares Sperrventil auf, wobei die Verbindungsleitung ein zweites schaltbares Sperrventil aufweist, durch das der Arbeitsraum von dem mindestens einen Bremskolben entkoppelbar ist, wobei das Reservoir durch das erste schaltbare Sperrventil von der Verbindungsleitung an einer Position zwischen dem zweiten schaltbaren Sperrventil und dem Arbeitsraum entkoppelbar ist. Diese Ausgestaltung des Bremssystems ermöglicht zwei verschiedene Betriebsarten des elektrohydraulischen Bremsaggregats. In einem Normalbetrieb ist das erste schaltbare Sperrventil in einer geschlossenen Stellung, es handelt sich um ein NC- (normally closed) Ventil, und das zweite schaltbare Sperrventil ist in einer offenen Stellung, es handelt sich um ein NO- (normally open) Ventil. Dadurch wird die für eine Erzeugung einer Bremskraft notwendige Verbindung zwischen dem Arbeitsraum und dem mindestens einen Bremskolben über die Verbindungsleitung hergestellt. In einer weiteren alternativen Betriebsart ist das erste schaltbare Sperrventil in einer offenen Stellung und das zweite schaltbare Sperrventil in einer geschlossenen Stellung. Damit ist zum einen eine fluide Verbindung zwischen dem Arbeitsraum und dem mindestens einen Bremskolben unterbrochen. Zum anderen ist eine fluide Verbindung zwischen dem Reservoir und dem Arbeitsraum hergestellt. So kann durch Bewegen des Aktuators und mithin des Kolbens ein ggf. vorliegender Überschuss an Bremsfluid in das Reservoir abgeben oder ein ggf. vorliegender Unterschuss an Bremsfluid dem Reservoir entnommen werden. Im Anschluss daran werden die beiden Sperrventile wieder zu dem Normalbetrieb geschaltet. Das Umschalten zwischen dem Normalbetrieb und dem alternativen Betrieb kann anhand der Fahrzeugelektronik beispielsweise in regelmäßigen Zeitintervallen oder situationsabhängig, beispielsweise bei jedem Halt des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass im Normalbetrieb jederzeit eine optimale Bremswirkung des elektrohydraulischen Bremsaggregats erreicht werden kann. Hochdynamische Spannkraftabbauten, wie im ABS gefordert, werden durch Öffnen des NC-Ventils einfach, wie von bewährten hydraulischen Systemen bekannt, realisiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Reservoir als Niederdruckspeicher ausgebildet. Der Begriff Niederdruck ist dahingehend zu verstehen, dass das im Reservoir vorliegende Bremsfluid unter Umgebungsdruck, etwa Atmosphärendruck, vorliegt. Mithin umfasst das Reservoir eine fluide Verbindung zur Umgebung des Kraftfahrzeugs. Das Reservoir weist dabei vorzugsweise Mittel zum Druckausgleich mit der Umgebung auf. Beispielsweise ist das Reservoir über ein in dem Gehäuse des elektrohydraulischen Bremsaggregats angeordnetes Diaphragma und eine ggf. im Reservoir vorliegende Membran, die zwischen dem Bremsfluid und dem Diaphragma angeordnet ist, bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Entlüftungsschraube beziehungsweise ein Entlüftungsnippel in dem Reservoir vorgesehen sein. Damit kann ein Druckausgleich mit der Umgebung erfolgen, wodurch zum einen ein ggf. vorliegender hoher Druck im Bremskreislauf abgebaut und/oder der Kolben einfach bewegt werden kann. Dadurch kann sichergestellt werden, dass im Normalbetrieb jederzeit eine optimale Bremswirkung des elektrohydraulischen Bremsaggregats erreicht werden kann. Weiterhin kann eine ggf. durch eine Bremsung verursachte Erwärmung der Elemente des elektrohydraulischen Bremsaggregats über das Bremsfluid einfacher abgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das elektrohydraulische Bremsaggregat eine Leiterplatte, an der ein Drucksensor, das erste schaltbare Sperrventil und das zweite schaltbare Sperrventil angeordnet sind, wobei die Verbindungsleitung den Drucksensor zum Bestimmen eines Drucks in der Verbindungsleitung aufweist. Die Leiterplatte ist hierzu vorzugsweise innerhalb des elektrohydraulischen Bremsaggregats angeordnet. Durch an der Leiterplatte angeordnete Spulen können die Sperrventile ohne weiteres von der Fahrzeugelektronik angesteuert und der Druck innerhalb des Bremskreislaufs erfasst und ggf. über die Sperrventile und/oder eine Betätigung des Aktuators reguliert werden. Dadurch kann ein elektrohydraulisches Bremsaggregat bereitgestellt werden, dass als solches in dem Kraftfahrzeug verbaut werden kann, wobei neben der Befestigung an dem Chassis des Kraftfahrzeugs lediglich elektrische Verbindungen zwischen der Leiterplatte und der Fahrzeugelektronik, insbesondere einem Steuergerät, hergestellt werden müssen. Hydraulikausgleichbehälter und Hydraulikverrohrung im Kraftfahrzeug sind damit nicht erforderlich. Ein oder mehrere weitere Sensoren können in dem elektrohydraulischen Bremsaggregat angebracht und beispielsweise mit der Leiterplatte verbunden sein, um beispielsweise Informationen bzgl. des Betriebszustands, vorzugsweise bzgl. der Funktionsfähigkeit einzelner Elemente des elektrohydraulischen Bremsaggregats, an die Fahrzeugelektronik breitzustellen. Die Fahrzeugelektronik stellt vorzugsweise entsprechende Fahr- und Bremsassistenzfunktionen bereit. Diese Fahr- und Bremsassistenzfunktionen werden unter anderen für autonomes oder teilautonomes Fahren sowie auch bei starken Bremsvorgängen genutzt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Verbindungsleitung einen Drucksensor auf. Der Drucksensor kann dabei beispielsweise als Absolutdrucksensor oder Differenzdrucksensor, beziehungsweise Relativsensor, ausgestaltet sein. Der Drucksensor ist dabei vorzugsweise derart an der Verbindungsleitung angeordnet, dass der im Bremskreislauf vorliegende Druck und dessen durch Bewegung des Kolbens hervorgerufene Änderung, ggf. bezüglich des Atmosphärendrucks, jederzeit bestimmt werden kann. Weitere Drucksensoren können, beispielsweise zur genaueren Druckbestimmung und/oder als Redundanzsensoren, in dem Bremskreislauf vorgesehen sein. Damit kann während des Normalbetriebs zur jeder Zeit der Bremsdruck für jede einzelne Radbremse bestimmt und diese optimal angesteuert werden. Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung der elektrohydraulischen Bremsaggregate durch eine Fahrzeugelektronik, insbesondere einem Steuergerät, im Kraftfahrzeug derart, dass alle Radbremsen einen identischen Bremsdruck bereitstellen. Dadurch wird eine gleichmäßige Bremswirkung erreicht und dem Fahrer wird, auch im Rahmen einer Notbremsung, erleichtert die Kontrolle über das Kraftfahrzeug beizubehalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist das elektrohydraulische Bremsaggregat als Schwimmsattelbremse oder Festsattelbremse ausgebildet. Vorzugsweise ist das elektrohydraulische Bremsaggregat als Festsattelbremse ausgebildet, wobei mindestens zwei, beispielsweise vier, sechs, oder acht, Bremskolben paarweise symmetrisch an der Bremsscheibe angeordnet sind, mehr bevorzugt wobei jeder der Bremskolben über die Verbindungsleitung mit dem Arbeitsraum zur Betätigung durch den Aktuator in Verbindung steht. Damit kann an mehreren Stellen und auf beiden Seiten der Bremsscheibe eine verteilte und optimale Bremswirkung erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das elektrohydraulisches Bremsaggregat als geschlossenes System ausgebildet. Das geschlossene oder verkapselte System weist dabei vorzugsweise lediglich Befestigungsmittel zur Befestigung des elektrohydraulischen Bremsaggregats an dem Kraftfahrzeug und elektrische Kontakte zum elektrischen Verbinden mit beispielsweise der Leiterplatte des elektrohydraulischen Bremsaggregats auf. Die Leiterplatte kann hierbei eine elektrische Verbindung eines oder mehrerer Bestandteile, vorzugsweise des Aktuators, der Sperrventile, und des Drucksensors, mit einer Fahrzeugelektronik, insbesondere einem Steuergerät, bereitstellen.
Hydraulische Leitungen und/oder Behälter liegen dabei in dem geschlossenen System derart vor, dass kein Bremsfluid an die Umgebung tritt beziehungsweise das Bremsfluid kein Wasser, beispielsweise in Form von Luftfeuchtigkeit, aufnimmt. Dadurch kann das elektrohydraulisches Bremsaggregat als solches aus- oder eingebaut und/oder dessen Wartung vereinfacht werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist jedes Rad des Fahrzeugs mit dem elektrohydraulischen Bremsaggregat bereitgestellt. Die Ansteuerung der elektrohydraulischen Bremsaggregate erfolgt vorzugsweise durch eine Fahrzeugelektronik, insbesondere ein Steuergerät, des Fahrzeugs derart, dass im Falle eines Bremsvorgangs alle Räder des Fahrzeugs einen im Wesentlichen gleichen Bremsdruck erfahren. Dadurch wird eine gleichmäßige Bremswirkung erreicht und dem Fahrer wird erleichtert die Kontrolle über das Kraftfahrzeug beizubehalten.
Bei dem Bremssystem handelt es sich insbesondere um ein integriertes Bremssystem. Ein integriertes Bremssystem ist eine Baueinheit, die eine Vielzahl von Funktionen in einem kompakten Aufbau kombiniert. Es ist klar, dass weitere Bremssysteme in das Kraftfahrzeug integriert werden können, beispielsweise und vorzugsweise kann das elektrohydraulische Bremsaggregat eine zweite als ein Aktuator ausgebildet Druckquelle, mindestens einen zweiten Bremskolben, und einen zweiten Bremskreislauf umfassen, der die zweite Druckquelle und den mindestens einen zweiten Bremskolben miteinander verbindet, wobei die zweite Druckquelle, der mindestens eine zweite Bremskolben und der zweite Bremskreislauf in der Radbremse angeordnet sind. Mithin kann ein zweites, beispielsweise Hilfs- oder Redundanz-, Bremssystem vorliegen.
Die Fahrzeugelektronik, insbesondere das Steuergerät, stellt weiter vorzugsweise entsprechende Fahr- und Bremsassistenzfunktionen bereit. Diese Fahr- und Bremsassistenzfunktionen werden unter anderen für autonomes oder teilautonomes Fahren sowie auch bei starken Bremsvorgängen genutzt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug umfassend ein erfindungsgemäßes elektrohydraulisches Bremsaggregat. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Kraftfahrzeug. Beispielhafte Kraftfahrzeuge sind Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Autobusse, Landmaschinen, oder Motorräder. Mehr bevorzugt ist das Fahrzeug ein Personenkraftwagen.
Die Erfindung wird im Weiteren beispielhaft und ausführlich anhand von mehreren Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines elektrohydraulischen Bremsaggregats für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine schematische Ansicht eines elektrohydraulisches Bremsaggregats für ein Kraftfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3a und b beispielhafte Betriebszustände des als Schwimmsattelbremse ausgebildeten elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 der ersten Ausführungsform; und
4 eine schematische Schnittansicht eines elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 für ein Kraftfahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
Bei den aus dem aus dem Stand der Technik bekannten und auf der Verwendung von EMB basierenden Bremssystemen wirken Aktuatoren unmittelbar, oder über andere mechanische Bauteile, insbesondere Getriebe, auf die Bremskolben. Problematisch hat sich hierbei die gleichmäßige Übertragung der vom Aktuator ausgeübten Kraft auf den Bremskolben erwiesen. Im Folgenden wird eine hydraulische Verbindung zwischen Aktuator und Bremskolben vorgeschlagen, wodurch baubedingte Nachteile der aus dem Stand der Technik vorgeschlagenen EMB entfallen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform. Das im vorliegenden Fall rein beispielhaft als Schwimmsattelbremse ausgebildete elektrohydraulische Bremsaggregat 10 ist ein Bestandteil eines nicht gezeigten Bremssystems eines ebenfalls nicht gezeigten Kraftfahrzeugs. Bei dem Bremssystem handelt es sich vorzugsweise um ein integriertes Bremssystem, bei welchem eine Vielzahl von Funktionen in einem kompakten Aufbau kombiniert sind.
Bei dem Bremssystem ist an jedem Rad des Kraftfahrzeugs ein solches elektrohydraulisches Bremsaggregat 10 angebracht, wobei das Bremsaggregat 10 über Anschlüsse 66 mit einem hier nicht gezeigten Steuergerät elektrisch verbunden ist. Das Steuergerät ist bevorzugt ein als Fahrassistenzsystem ausgebildetes Steuergerät, welches in Verbindung mit der Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs eine Ansteuerung der elektrohydraulischen Bremsaggregate 10 bereitstellt. Die Ansteuerung kann dabei mittels eines Drucksensors 56 und ggf. hier nicht gezeigter weiterer Sensoren erfolgen. Das Steuergerät stellt vorzugsweise außerdem entsprechende Fahr- und Bremsassistenzfunktionen bereit, welche unter anderen für autonomes oder teilautonomes Fahren sowie bei Bremsvorgängen genutzt werden.
Das elektrohydraulische Bremsaggregat 10 umfasst ein Gehäuse 20, in dem eine als ein Aktuator 30 ausgebildete Druckquelle 36 , ein Bremskolben 70 und ein Bremskreislauf 38 derart verkapselt sind, dass der Bremskreislauf 38 in einer nicht fluiden Verbindung mit der Umgebung des elektrohydraulischen Bremsaggregats 10, insbesondere den weiteren Bestandteilen des Kraftfahrzeugs, einschließlich der weiteren elektrohydraulischen Bremsaggregate 10, steht.
Damit liegen alle Bestandteile des elektrohydraulischen Aggregats 10 in einer einzelnen Radbremse vor, sodass diese über eine Steuersignalleitung zwischen dem elektrohydraulischen Bremsaggregat 10 und dem Steuergerät des Kraftfahrzeugs ansteuerbar sind. Dies ermöglicht eine vereinfachte Ansteuerung des elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 beziehungsweise dessen verschiedenen Komponenten bei gleichzeitig reduziertem Bauraum für zusätzliche Steuersignalleitungen. Hydraulische Verbindungen sind nicht über das gesamte Kraftfahrzeug verteilt, sondern vielmehr auf das elektrohydraulische Bremsaggregat 10 beschränkt, wodurch das Bremsaggregat 10 gleichermaßen für Einfachkolben- als auch Mehrfachkolben-Bremszangen geeignet ist und sich ferner ein geringerer Verschleiß der obigen Bestandteile sowie längere Wartungsintervalle der Bremsanlage insgesamt ergeben. Das elektrohydraulische Bremsaggregat 10 kann aus bereits vorhandenen, wartungsarmen und kostengünstigen Bestandenen hergestellt werden. Die Fahrerbremswunscherfassung kann beispielsweise mit einem trockenen Pedalkraftsimulator erfolgen.
Der in 1 gezeigte und beispielhaft als Plungeranordnung ausgebildete Aktuator 30 treibt eine Spindel 32 mit einem als Plunger ausgebildeten Kolben 34 zur Bewegung in einem Arbeitsraum 40 an. Ein Ausfahren des Kolbens 34 bewirkt eine Kompression des in dem Arbeitsraum 40 vorliegenden Bremsfluids. Das derart komprimierte Bremsfluid strömt durch eine Verbindungsleitung 42, 44 des Bremskreislaufs 38, die den Arbeitsraum 40 mit dem in dem Gehäuse 20 beweglich angeordneten Bremskolben 70 verbindet und dadurch den in eine Ringdichtung 76 gefassten und über eine Faltendichtung 78 abgedichteten Bremskolben 70 mit einem daran angeordneten ersten Bremsbelag 72 auf eine Bremsscheibe 90 drückt. Die Bremsscheibe 90 wird ihrerseits gegen einen an dem Gehäuse 20 fest angebrachten zweiten Bremsbelag 74 gedrückt. Durch die hierbei entstehenden Reibkräfte wird der Rotationsbewegung der Bremsscheibe 90 entgegengewirkt und damit einhergehend das Kraftfahrzeug abgebremst.
Gleichermaßen bewirkt eine Rückstellung des Kolbens 34 neben einer Entspannung des in dem Arbeitsraum 40 und in der Verbindungsleitung 42, 44 vorhandenen Bremsfluids auch dessen Rückführung in den sich vergrößernden Arbeitsraum 40, wodurch auch der Bremskolben 70 von der Bremsscheibe 90 zurückgezogen wird.
Aus 1 ist weiter zu entnehmen, dass der Bremskreislauf 38 ein Reservoir 46 mit darin aufgenommenem Bremsfluid und ein erstes schaltbares Sperrventil 52 aufweist. Weiterhin ist ein zweites schaltbares Sperrventil 54 an der Verbindungsleitung 42, 44 angeordnet, durch das der Arbeitsraum 40 von dem mindestens einen Bremskolben 70 entkoppelbar ist. Außerdem ist das Reservoir 46 durch das erste schaltbare Sperrventil 52 von der Verbindungsleitung 42, 44 an einer Position zwischen dem zweiten schaltbaren Sperrventil 54 und dem Arbeitsraum 40 entkoppelbar. Dadurch kann, in Abhängigkeit des Schaltzustands der beiden Sperrventile 52, 54, der Arbeitsraum 40 des Kolbens über die Verbindungsleitung 42, 44 entweder mit dem Reservoir 46 oder dem Bremskolben 70 selektiv verbunden oder von beiden entkoppelt werden. An der Verbindungsleitung 42, 44 und zwischen dem ersten schaltbaren Sperrventil 52 und dem zweiten schaltbaren Sperrventil 54 ist ferner ein Drucksensor 56 angebracht. Der Drucksensor 56 erfasst den auf die Bremsscheibe 90 wirkenden Druck anhand einer Druckänderung des Bremsfluids und übermittelt entsprechende Signale an das Steuergerät des Kraftfahrzeugs, welches das Steuergerät zwecks Ansteuerung des elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 verwendet.
Die Verwendung des Reservoirs 46, des ersten und zweiten Sperrventils 52, 54 sowie des Drucksensors 56 ermöglicht, in Abhängigkeit des Schaltzustands des ersten und zweiten Sperrventils 52, 54, im Wesentlichen drei Betriebszustände des elektrohydraulischen Bremsaggregats 10. Diese drei Betriebszustände - ein sogenannter Normalbetrieb, ein Alternativbetrieb und ein Druckausgleichsbetrieb - werden nachfolgend näher erläutert.
Beim Normalbetrieb kann das elektrohydraulische Bremsaggregat 10 zum gewöhnlichen Abbremsen des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Hierbei liegen das erste schaltbare Sperrventil 52 geschlossen als NC-Sperrventil und das zweite schaltbare Sperrventil 54 offen als NO-Sperrventil vor. Dadurch wird das Reservoir 46 von der Verbindungsleitung 42, 44 derart abgetrennt, dass das Bremsfluid, wie vorstehend erwähnt, lediglich zwischen dem Arbeitsraum 40 und dem Bremskolben 70 entsprechend der Bewegungsrichtung des Aktuators 30 bewegt werden kann. Infolgedessen wird der Bremskolben 70 mit dem darauf angebrachten ersten Bremsbelag 72 entweder in Richtung der Bremsscheibe 90 oder von dieser weg bewegt werden. Sofern der erste Bremsbelag 72 gegen die Bremsscheibe 90 gedrückt wird, wird die Bremsscheibe 90 ihrerseits gegen den an dem Gehäuse 20 angebrachten zweiten Bremsbelag 74 gedrückt, wodurch der Drehbewegung der Bremsscheibe 90 kraftmäßig entgegengewirkt und damit auch das Kraftfahrzeug abgebremst wird.
Sobald im Rahmen des Normalbetriebs des elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 eine Bremswirkung mehrfach in Anspruch genommen wurde, kann eine partielle Umverteilung des Bremsfluids zwischen dem Arbeitsraum 40 und dem Bremskolben 70 derart erhalten werden, dass das Bremsfluid bei einem Zurückziehen des Kolbens 34 lediglich zum Teil in die Ausgangstellung zurückgeführt wird. Mithin verbleibt eine gewisse Restemenge an Bremsfluid an dem Bremskolben 70.
Daher muss der Kolben 34, bei mehreren aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen, bei einem später erfolgenden Bremsvorgang eine geringere Ausfahrstrecke als bei einem der zuvor erfolgten Bremsvorgänge zurücklegen. Infolgedessen wird bei mehreren aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen jeweils eine geringere Menge an Bremsfluid durch den Kolben 34 bewegt, wodurch die Bremswirkung abnimmt. Darüberhinaus wird die Druckbestimmung durch den Drucksensor 56 und in Folge auch die Ansteuerung des elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 durch das Steuergerät ungenauer.
Beim Alternativbetrieb liegen das erste schaltbare Sperrventil 52, 54 offen und das zweite schaltbare Sperrventil 52, 54 geschlossen vor. Dadurch wird eine Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 40 und dem Reservoir 46 hergestellt, wobei gleichzeitig die Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 40 und dem Bremskolben 70 unterbrochen wird.
Das Reservoir 46 ist im vorliegenden Fall als Niederdruckreservoir für das Bremsfluid ausgebildet. Das im Reservoir 46 vorliegende Bremsfluid ist dabei durch eine Membran 48 von dem Gehäuse 20 getrennt. Darüberhinaus ist an dem Reservoir 46 eine Entlüfterschraube 50 derart vorgesehen, dass ein Ausfahren des Kolbens 34 die Kompression des Bremsfluids bewirkt und dieses über die Verbindungsleitung 42, 44 in das Reservoir 46 verbringt. An dem Gehäuse 20 sind ferner Diaphragmen 22 zum Druckausgleich mit der Umgebung vorgesehen. Die Membran 48, ein in dem Reservoir 46 vorgesehenes Diaphragma 22 und die Entlüfterschraube 50 ermöglichen dabei die Aufnahme des Bremsfluids unter gleichzeitigem Vermeiden eines Austretens von Bremsfluid aus dem Gehäuse 20 in das Reservoir 46. Ein Zurückziehen des Kolbens 34 bewirkt hingegen eine Entnahme des Bremsfluids aus dem Reservoir 46.
Bei mehreren aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen, beispielsweise nach jeweils fünf Bremsungen des Kraftfahrzeugs und bei dessen Halt, oder einer Überschreitung eines vordefinierten maximalen beziehungsweise ersten Druckschwellenwerts, werden die Sperrventile 52, 54 in die alternative Stellung verbracht und der Arbeitsraum 40 durch Zurückziehen des Kolbens 34, vorzugsweise vollständig, befüllt. Anschließend, beispielsweise nach Unterschreiten eines vordefinieren minimalen beziehungsweise zweiten Druckschwellenwerts werden die beiden Sperrventile 52, 54 wieder in die normale Stellung verbracht, sodass eine vollumfängliche Bremswirkung durch das elektrohydraulisch Bremsaggregat 10 bereitgestellt werden kann.
Bei dem Druckausgleichsbetrieb sind beide Sperrventile 52, 54 gleichzeitig geöffnet. Damit stehen sowohl der Bremskolben 70 als auch der Kolben 34 mit dem Reservoir 46 über die Verbindungsleitung 43, 44 und das darin enthaltene Bremsfluid in fluider Verbindung. Eine etwaige, lokal an dem Bremskolben 70 und/oder dem Kolben 34, beispielsweise durch starkes und/oder häufiges Bremsen entstandene, Temperaturerhöhung kann dadurch über das Bremsfluid bis in das im Reservoir 46 vorliegende Bremsfluid weitergeleitet und effektiv an die Umgebung abgegeben werden. Dadurch kann eine, ggf. lokale, Überhitzung des elektrohydraulischen Bremsaggregat 10 vermieden werden.
Bzgl. des Aufbaus des elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 ist 1 weiter zu entnehmen, dass die beiden Sperrventile 52, 54 und der Drucksensor 56 unmittelbar an eine Leiterplatte 60 mit Anschlüssen 66 für eine nicht gezeigte Fahrzeugelektronik angebracht sind. Durch die Leiterplatte 60 und ebenfalls daran bereitgestellten Spulen 62, 64 können die beiden Sperrventile 52, 54 unabhängig voneinander in die offene beziehungsweise geschlossene Stellung umgestellt werden. Außerdem werden die vom Drucksensor 56 erhaltenen Sensordaten erfasst und an die Fahrzeugelektronik weitergeleitet. Gleichermaßen kann auch der Aktuator 30 durch die Fahrzeugelektronik über die Leiterplatte 60 betätigt werden. Die Leiterplatte 60 ist dabei vollständig in das Gehäuse 20 des elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 aufgenommen beziehungsweise dort vollständig integriert und kann über einen am Gehäuse 20 vorgesehen Kühler 24 temperiert werden. Die Leiterplatte 60 ist dabei, mit Ausnahme der Anschlüsse 66, ebenfalls in die Verkapselung aufgenommen, wodurch diese gegenüber Umwelteinflüsse besser geschützt wird.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 für ein Kraftfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform. Im vorliegenden Fall ist das elektrohydraulische Bremsaggregat 10 rein beispielhaft als Festsattelbremse ausgebildet.
Das elektrohydraulische Bremsaggregat 10 ist der in 1 gezeigten Ausführungsform prinzipiell ähnlich ausgebildet, weist jedoch einen weiteren Bremskolben 80 mit dem darauf angeordneten zweiten Bremsbelag 74 auf. Des Weiteren stellt die Verbindungsleitung 42, 44 im vorliegenden Fall Bremsfluid an beide Bremskolben 70, 80 bereit. Die Bremskolben 70, 80 und die Bremsbeläge 72, 74 sind derart symmetrisch zur Bremsscheibe 90 angeordnet, dass bei einem Betätigen der Bremse 10 beide Bremsbeläge 72, 74 mit gleicher Kraft in Richtung der Bremsscheibe 90 bewegt werden. Dadurch wird die Bremsscheibe 90 gleichzeitig mit beiden Bremsbelägen 72, 74 kraftbeaufschlagt, wodurch eine gleichmäßige Bremswirkung und ein gleichmäßiger Verschleiß der beiden Bremsbeläge 72, 74 erzielbar ist.
3a und 3b zeigen in einem schematischen Ablaufdiagramm beispielhafte Betriebszustände des als Schwimmsattelbremse ausgebildeten elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 der ersten Ausführungsform aus 1. Die Ordinate 100 zeigt dabei den zunehmenden Kolbenweg 112 des Kolbens 34, wobei bei dem Wert Null der Kolben 34 den Aktuator 30 kontaktiert, sowie den zunehmenden Bremsdruck 110. Die Abszisse 102 zeigt die verstrichene Zeit. Ebenfalls abgebildet sind die Schaltzustände 104, 106 des, für gewöhnlich geschlossenen, ersten Sperrventils 52 (NC-Ventil) beziehungsweise des zweiten, für gewöhnlich offenen, Sperrventils 54 (NO-Ventil). Abweichungen von der geschlossenen Stellung des ersten Sperrventils 52 beziehungsweise von der offenen Stellung des zweiten Sperrventils 54 werden im Folgenden im Hinblick auf die Bezugszeichen 114a-g und 124 beschrieben.
Aus 3a kann ferner entnommen werden, dass bei dem vorstehend beschriebenen Normalbetrieb zwischen einem Passivbetrieb 114a, einem Druckaufbaubetrieb 114b und einem analogen Druckabbaubetrieb 114c unterschieden werden kann.
Der Passivbetrieb 114a kennzeichnet die Ruhestellung des elektrohydraulischen Bremsaggregats 10, bei der sowohl die Bremse als auch der Aktuator 30 nicht betätigt werden. Infolgedessen betragen der Bremsdruck 110, der Kolbenweg 112 und der Kolbendruck jeweils Null.
Der Druckaufbaubetrieb 114b und der analoge Druckabbaubetrieb 114c kennzeichnen den eigentlichen Bremsvorgang. Beim Druckaufbaubetrieb 114b wird der Aktuator 30 durch das Betätigen der Bremse derart angesteuert, dass der Kolben 34 ausgefahren wird. In Folge steigen der Bremsdruck 110 und der Kolbendruck jeweils an, wobei der Kolbenweg 112 entweder gleichbleibt oder ebenfalls zunimmt. Beim analogen Druckabbaubetrieb 114 wird der Aktuator 30 nach Beendigung der Betätigung der Bremse derart betrieben, dass der Kolben 34 zurückgezogen wird. Infolgedessen fallen der Bremsdruck 110 und der Kolbendruck jeweils ab, wobei der Kolbenweg 112 entweder gleichbleibt oder ebenfalls abnimmt.
Wie aus 3a weiter entnommen, kann bei dem vorstehend beschriebenen Alternativbetrieb zwischen einem Nachladebetrieb nach erfolgtem Druckabbau 114e und einem Nachladebetrieb bei erhöhtem Volumenbedarf 114f differenziert werden .
Der Nachladebetrieb nach erfolgtem Druckabbau 114e und der Nachladebetrieb bei erhöhtem Volumenbedarf 114f erfolgen jeweils während eines Zurückziehens des Kolbens 34. Infolgedessen wird dem Reservoir 46 jeweils Bremsfluid entnommen, wobei der Kolbendruck konstant ist, der Kolbenweg 112 fallend gegen Null konvergiert und der Bremsdruck 110 kleiner oder gleich Null ist.
Der Nachladebetrieb nach erfolgtem Druckabbau 114e kennzeichnet hierbei die Rückstellung des Kolbens 34 in dessen Anfangsposition für den Sonderfall einer Schlupfregelung, bei der einem Durchdrehen eines oder mehrerer Räder des Kraftfahrzeugs bei verringerter oder fehlender Haftung auf dem Straßenbelag durch eine gezielte, durch das Steuergerät veranlasste Bremsung entgegengewirkt wird.
Der Nachladebetrieb bei erhöhtem Volumenbedarf 114f wird hingegen lediglich bei Verlust an Bremsfluid aus dem Bremskreislauf, beispielsweise und insbesondere durch eine Leckage, verwendet. Der Verlust kann beispielsweise durch einen abfallendenden Druck im Bremskreislauf, bei gleichzeitiger Ruhestellung der Bremse detektiert werden.
Ferner kann bei dem Druckausgleichsbetrieb zwischen einem schnellen Druckabbaubetrieb 114d und einem Druckausgleichsbetrieb im Passivzustand 116 unterschieden werden.
Der schnelle Druckabbaubetrieb 114d tritt bei Schlupfregelung ein, erfolgt ohne Betätigung des Aktuators 30 und erfordert ein lediglich kurzes Öffnen des zweiten Sperrventils 54, wobei der Bremsdruck 110 und der Kolbendruck jeweils schnell abfallen und der Kolbenweg 112 gleichbleibt oder ebenfalls schnell abnimmt.
Der Druckausgleichsbetrieb im Passivzustand 116 erfolgt ebenfalls ohne Betätigung des Aktuators 30 und erfordert ein gleichzeitiges Öffnen beider Sperrventile 52, 54 über einen Zeitraum, der für gewöhnlich länger ist als beispielsweise beim Passivbetrieb 114a oder einem der Betriebe 114b-f. Infolgedessen sinken der Bremsdruck 110, der Kolbenweg 112 und der Kolbendruck jeweils auf null. In Abhängigkeit von der Dauer des Öffnens beider Sperrventile 52, 54 tritt neben einem Druckausgleich zusätzlich ein Temperaurausgleich zwischen der Verbindungsleitung 42, 44, dem Arbeitsraum 40 und dem Reservoir 46, sowie der Umgebung auf. Auf diese Weise kann beispielsweise beim Bremsen entstehende Reibungswärme effektiv an die Umgebung abgeführt werden.
In 3b wird ein regelmäßiger Nachladebetrieb nach erfolgtem Druckabbau 124 rein schematisch und beispielhaft gezeigt. Im Gegensatz zum vorstehend genannten Fall tritt hierbei die Rückstellung des Kolbens 34 in dessen Anfangsposition in Reaktion auf die Überschreitung eines maximalen Druckschwellenwerts, der einen maximalen Druck beschreibt, oder in Reaktion auf eine bestimmte Zahl an erfolgten Bremsungen, auf. Im Gegensatz zu dem vorstehend genannten Nachladebetrieb nach erfolgtem Druckabbau 114e ist im vorliegenden Fall das erste Sperrventil 52 für einen Zeitraum geöffnet, der für gewöhnlich länger als beim Druckausgleichsbetrieb im Passivzustand 116 und einem der Betriebe 114b-f ist. Im Anschluss an die Unterschreitung eines minimalen Druckschwellenwerts werden die Sperrventile 52, 54 wieder in den Normalbetrieb geschaltet. Dadurch kann die vollumfängliche Bremswirkung des elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 auf einfache Weise erneut bereitgestellt werden.
Die 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 für ein Kraftfahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform. Im vorliegenden Fall ist das elektrohydraulische Bremsaggregat 10 rein beispielhaft als Schwimmsattelbremse ausgebildet.
Das elektrohydraulische Bremsaggregat 10 weist in der 4 gezeigten Ausführungsform einen als einfachwirkende Kolbenpumpe mit elektrischem Motor ausgebildeten Aktuator 30 und einen Kolben 34 auf, welche parallel zueinander und angrenzend aneinander angeordnet sind. Der Aktuator 30 ist über ein als eine Kugelumlaufspindel ausgebildetes Getriebe 202 mit dem Kolben 34 kraftschlüssig verbunden. 4 kann weiterhin entnommen werden, dass der Kolben 34 teilweise in dem Bremskolben 70 des als Schwimmsattelbremse ausgebildeten elektrohydraulischen Bremsaggregats 10 angeordnet ist, welcher unmittelbar durch den Aktuator 30 betrieben wird.
Angrenzend an und parallel zu dem Kolben 34 ist außerdem ein Reservoir 46 mit einem Füllventil 224 und einer Entlüftung 222 angeordnet. Das Reservoir 46 steht über Verbindungsleitungen 42, 444 mit dem Arbeitsraum 40 und dem Bremskolben 70 in fluider Verbindung. Das Reservoir 46 weist darüber hinaus einen Drucksensor 56 auf, der den Druck in dem Reservoir 46 ermittelt.
Das elektrohydraulische Bremsaggregat 10 weist außerdem eine als Elektromagnet 210 ausgebildete Feststellbremse beziehungsweise Parksperre auf. Der Elektromagnet 210 weist dabei eine Solenoidspule 212 und einen darin beweglich angeordneten Spulenkern 214 auf. Der Elektromagnet 210 ist dabei spindelseitig, d.h. angrenzend an das Kugelumlaufspindel ausgebildete Getriebe 202, an dem Kolben 34 derart angeordnet, das durch Bestromung der Solenoidspule 212 der Spulenkern 214 bzgl. der Solenoidspule 212 in einer Richtung parallel zu der Bewegungsrichtung des Kolbens 34 bewegt und in bestimmten Positionen verschieden von einem unteren Totpunkt arretiert werden kann. Eine Rückstellung des Kolbens in seine Ausgangslage, d.h. an den unteren Totpunkt, wird dadurch verhindert. Hierdurch wird ein Bremsdruck des in dem Arbeitsraum 40 vorliegenden Bremsfluids aufrechterhalten und der Bremskolben 70 ebenfalls in einer bestimmten Position arretiert. Auf diese Art kann die selbsthemmende Wirkung einer Feststellbremse bzw. Parksperre einfach und kostengünstig bereitgestellt werden.
4 kann weiter entnommen werden, dass der als elektrischen Motor ausgebildete Aktuator 30 eine Aktuatorsteuerung 206 und einen Drehmomentsensor 204 aufweist. Aktuatorsteuerung 206 und Drehmomentsensor 204 ermöglichen eine bessere Ansteuerung des als elektrischen Motor ausgebildeten Aktuators 30 und damit eine optimierte Bremswirkung.
Die Aktuatorsteuerung 206, der Drehmomentsensor 204, eine mit dem Getriebe 202 verbundene Getriebesteuerung, der Elektromagnet 210 und der Drucksensor 56, sind wie aus 4 ersichtlich ist, insbesondere aufgrund der parallelen und angrenzenden Anordnung der genannten Komponenten, über Leiterplattenanbindungen 600 und eine Leiterplatte 60 mit der nicht gezeigten Fahrzeugelektronik verbunden. Der Kolben 34 und damit der mit diesem kraftschlüssig verbundene Bremskolben 70 kann dadurch selektiv von der Fahrzeugelektronik gesteuert werden. Die Zahl, der in dem elektrohydraulischen Bremsaggregat 10 vorliegenden elektrischen Komponenten, kann dadurch verringert und diese derart zusammengefasst werden, dass eine Verkapselung und der damit einhergehende Schutz der elektrischen Komponenten vereinfacht und verbessert werden. Eine integrierte Bremskontrolle wird weiter vereinfacht und optimiert.
Aufgrund der parallel zueinander und angrenzend aneinander vorliegenden Anordnung des Aktuators 30 bzw. Reservoirs 46 im Hinblick auf den Kolben 34, durch eine geeignete Wahl der Getriebeübersetzung (rein beispielhaft 3:1) des Getriebes 202, und/oder ein Verhältnis der Bremskolbenfläche 700 zur Kolbenfläche 341 (rein beispielhaft 8:1) kann schlussendlich die Größe des Aktuators 30 verringert werden. In Folge kann das elektrohydraulische Bremsaggregat 10 kosten- und bauraumoptimiert bereitgestellt werden.
Bezugszeichen

10: Elektrohydraulisches Bremsaggregat
20: Gehäuse
22, 26: Diaphragma
24: Kühler
30: Aktuator
32: Spindel
34: Kolben
36: Druckquelle
38: Bremskreislauf
40: Arbeitsraum
42,44: Verbindungsleitung
46: Reservoir
48: Membran
50: Entlüfterschraube
52: erstes schaltbares Sperrventil
52: zweites schaltbares Sperrventil
56: Drucksensor
60: Leiterplatte
62, 64: Spule
66: Anschlüsse
68: Gehäuse
70,80: Bremskolben
72, 74: Bremsbelag
76: Ringdichtung
78: Faltendichtung
90: Bremsscheibe
100: Ordinate
102: Abszisse
110: Bremsdruck
112: zunehmender Kolbenweg
104, 106: Schaltzustände des ersten beziehungsweise des zweiten Sperrventils
114a: Passivbetrieb
114b: Druckaufbaubetrieb
114c: analoger Druckabbaubetrieb
114d: schneller Druckabbaubetrieb
114e: Nachladebetrieb nach erfolgtem Druckabbau
114f: Nachladebetrieb bei erhöhtem Volumenbedarf
116: Druckausgleichsbetrieb im Passivzustand
124: regelmäßiger Nachladebetrieb nach erfolgtem Druckabbau
202: Getriebe
204: Drehmomentsensor
206: Aktuatorsteuerung
210: Elektromagnet
212: Solenoidspule
214: Spulenkern
222: Entlüftung
224: Füllventil
341: Kolbenfläche
600: Leiterplattenbindungen
700: Bremskolbenfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0774391 A1 [0004]

Claims

Elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine als ein Aktuator (30) ausgebildete Druckquelle (36), mindestens einen Bremskolben (70, 80), und einen Bremskreislauf (38), der die Druckquelle (36) und den mindestens einen Bremskolben (70, 80) miteinander verbindet, wobei die Druckquelle (36), der mindestens eine Bremskolben (70, 80) und der Bremskreislauf (38) in einer Radbremse angeordnet sind.
Elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) nach Anspruch 1, wobei der Aktuator (30) einen Kolben (34) aufweist, welcher mit dem Aktuator (30) kraftschlüssig verbunden ist, und wobei der Kolben (34) und der Aktuator (30) parallel zueinander ausgerichtet sind, vorzugsweise wobei der Kolben (34) und der Aktuator (30) angrenzend aneinander angeordnet sind, mehr bevorzugt wobei der Kolben (34) zumindest teilweise in einen der Bremskolben (70, 80) integriert ist.
Elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine als Elektromagnet (210) ausgebildete Feststellbremse, wobei der Elektromagnet (210) eine Solenoidspule (212) und einen darin beweglich angeordneten Spulenkern (214) umfasst, wobei der Spulenkern (214) dazu ausgebildet ist ein Rückstellen des Kolbens (34) zu verhindern, vorzugsweise wobei der Spulenkern (214) parallel zu dem Kolben (34) ausgerichtet ist, und/oder wobei die Druckquelle (36) ein zwischen dem Aktuator (30) und dem Kolben angeordnetes Getriebe (202) aufweist, vorzugsweise wobei der Aktuator (30) als elektrischer Motor ausgebildet ist, welcher mit einem Drehmomentsensor (204) bereitgestellt ist, und/oder wobei der Bremskreislauf (38) einen Arbeitsraum (40), eine Verbindungsleitung (42, 44) und ein Reservoir (46) aufweist, wobei der Kolben (34) in dem Arbeitsraum (40) beweglich angeordnet ist, wobei die Verbindungsleitung (42, 44) den Arbeitsraum (40) mit dem mindestens einen Bremskolben (70, 80) und dem Reservoir (46) verbindet, wobei das Reservoir (46) und der Bremskolben parallel zueinander ausgerichtet sind, vorzugsweise wobei das Reservoir (46) eine Entlüftung (222) aufweist, wobei die Entlüftung (222) angrenzend an den Kolben (34) angeordnet ist.
Elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) nach Anspruch 3, umfassend eine Leiterplatte (60), wobei der Kolben (34) und der Aktuator (30) angrenzend an die Leiterplatte (60) angeordnet sind, vorzugsweise wobei die Druckquelle (36) eine Aktuatorsteuerung (206), die dazu angepasst ist den Aktuator (30) zu steuern, aufweist, und wobei die Leiterplatte (60) mit einem oder mehreren des Elektromagneten (201) der Aktuatorsteuerung (206), einer Steuereinheit des Getriebes (202), des Drehmomentsensors (204), eines Drucksensors (56), der dazu ausgebildet ist, einen Bremsfluiddruck in dem Reservoir (46) zu ermitteln, verbunden ist.
Elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (30) einen Kolben (34) aufweist und der Bremskreislauf (38) einen Arbeitsraum (40) und eine Verbindungsleitung (42, 44) aufweist, wobei der Kolben (34) in dem Arbeitsraum (40) beweglich angeordnet ist, wobei die Verbindungsleitung (42, 44) den Arbeitsraum (40) mit dem mindestens einen Bremskolben (70, 80) verbindet.
Elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) nach Anspruch 5, wobei der Bremskreislauf (38) ein Reservoir (46) und ein erstes schaltbares Sperrventil (52) aufweist, wobei die Verbindungsleitung (42, 44) ein zweites schaltbares Sperrventil (54) aufweist, durch das der Arbeitsraum (40) von dem mindestens einen Bremskolben (70, 80) entkoppelbar ist, wobei das Reservoir (46) durch das erste schaltbare Sperrventil (52) von der Verbindungsleitung (42, 44) an einer Position zwischen dem zweiten schaltbaren Sperrventil (54) und dem Arbeitsraum (40) entkoppelbar ist.
Elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) nach Anspruch 6, wobei das Reservoir (46) als Niederdruckspeicher ausgebildet ist.
Elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) nach Anspruch 7, umfassend eine Leiterplatte (60), an der ein Drucksensor (56), das erste schaltbares Sperrventil (52, 54) und das zweite schaltbare Sperrventil (54) angeordnet sind, wobei die Verbindungsleitung (42, 44) den Drucksensor (56) zum Bestimmen eines Drucks in der Verbindungsleitung (42, 44) aufweist.
Elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsleitung (42, 44) einen Drucksensor (56) zum Bestimmen eines Drucks in der Verbindungsleitung (42, 44) aufweist.
Elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das elektrohydraulische Bremsaggregat (10) als Schwimmsattelbremse oder Festsattelbremse ausgebildet ist.
Elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das elektrohydraulische Bremsaggregat (10) als geschlossenes System ausgebildet ist.
Fahrzeug, umfassend ein elektrohydraulisches Bremsaggregat (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei jedes Rad des Fahrzeugs mit dem elektrohydraulischen Bremsaggregat (10) bereitgestellt ist.
Verfahren zur Ansteuerung des elektrohydraulischen Bremsaggregats (10) nach Anspruch 5, umfassend: (i) Durchführen eines Normalbetriebs, bei welchem das erste Sperrventil (52) geschlossen vorliegt und das zweite Sperrventil (54) geöffnet vorliegt, wobei der Normalbetrieb für ein Erzielen einer Bremswirkung angepasst ist, (ii) Durchführen eines Alternativbetriebs in Reaktion auf ein Überschreiten eines ersten Druckschwellenwertes, bei welchem das erste Sperrventil (52) geöffnet vorliegt und das zweite Sperrventil (54) geschlossen vorliegt, wobei der Alternativbetrieb für eine Rückstellung des Kolbens (34) angepasst ist, bei der der Kolben (34) den Aktuator (30) kontaktiert, und (iii) Durchführen des Normalbetriebs in Reaktion auf ein Unterschreiten eines zweiten Druckschwellenwertes, wobei der zweite Druckschwellenwert geringer als der erste Druckschwellenwert ist.