EP3487734A1 - Bremsanlage und verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Bremsanlage und verfahren zu deren betrieb

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Publication number
EP3487734A1
EP3487734A1 EP17737807.2A EP17737807A EP3487734A1 EP 3487734 A1 EP3487734 A1 EP 3487734A1 EP 17737807 A EP17737807 A EP 17737807A EP 3487734 A1 EP3487734 A1 EP 3487734A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
brake
master cylinder
brake pedal
actuation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17737807.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lothar Schiel
Manfred Rüffer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP3487734A1 publication Critical patent/EP3487734A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/40—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition comprising an additional fluid circuit including fluid pressurising means for modifying the pressure of the braking fluid, e.g. including wheel driven pumps for detecting a speed condition, or pumps which are controlled by means independent of the braking system
    • B60T8/4072—Systems in which a driver input signal is used as a control signal for the additional fluid circuit which is normally used for braking
    • B60T8/4081—Systems with stroke simulating devices for driver input
    • B60T8/4086—Systems with stroke simulating devices for driver input the stroke simulating device being connected to, or integrated in the driver input device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/38—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition including valve means of the relay or driver controlled type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/60—Regenerative braking

Definitions

  • the invention relates to a brake system according to the preamble of claim 1 and a method for operating such a brake system.
  • each a brake circuit is connected with wheel brakes, wherein the first master cylinder piston is directly connected to a brake pedal, and a pressure medium reservoir ,
  • Each brake circuit is an electrically controllable pump whose pressure port is connected via an inlet valve per wheel brake with the wheel brakes of the brake circuit and the suction port is connected via a normally closed suction valve with the corresponding pressure chamber, and a normally closed isolation valve, via which the corresponding pressure chamber of the master cylinder with the wheel brakes of the
  • the brake system comprises an additional electrically controllable pressure source in the form of a motor-driven, dual-circuit cylinder device, whose two pressure chambers are each connected to one of the brake circuits. Due to the additional electrically controllable pressure source, the known brake system is relatively expensive and large.
  • the brake system should also be suitable for recuperative braking, various assistance functions and autonomous driving.
  • the invention is based on the idea that each brake circuit of the suction port of the pressure source is additionally connected via a (first) valve with the pressure medium reservoir.
  • the brake system according to the invention therefore represents a combined power-assisted and foreign-power brake system. During braking, it is possible to switch between the auxiliary-power operating mode and the foreign-power operating mode.
  • the first master cylinder piston is connected to a brake pedal (directly) via an actuating force transmitting push rod, i. there is no brake booster between brake pedal and main brake cylinder, e.g. Vacuum brake booster, switched.
  • the first valve is preferably designed to be normally closed in order to use proven, cost-effective series (valve) technology and to be able to better control the volume flows in the brake system during actuation. This ensures that the proportion of volume which is introduced into the wheel brakes by the driver via the master brake cylinder and the volume fraction which the pressure source draws directly from the pressure medium reservoir are determined or determined more precisely. (e.g., from a model calculation).
  • a brake pedal operating amount is, for example, a brake pedal angle, a brake pedal travel, or a position or a travel of the first master cylinder piston.
  • both a brake pedal actuating variable and a pressure generated in the main brake cylinder by the applied foot force are preferably determined or measured.
  • the variables mentioned together characterize the deceleration request of the driver.
  • the third valves via which the main ⁇ brake cylinder is connected to the wheel brakes, running normally open, for example, to allow the driver in a power failure of the brake system, a hydraulic penetration of the wheel brakes.
  • a low-pressure accumulator is provided per brake circuit, wherein the suction port of the pressure source is connected to the low-pressure ⁇ memory.
  • the low-pressure accumulator is used, for example, to receive pressure medium from the wheel brakes, for example when the brake pressure is reduced via one of the exhaust valves.
  • an exhaust valve is provided for each wheel brake, via which the wheel brake is connected to the corresponding low-pressure accumulator.
  • an intake valve is preferably provided for each wheel brake, which is arranged between the corresponding third valve and the wheel brake.
  • a brake pedal feel simulator which comprises a guided in the second master cylinder piston simulator piston, which is supported via an elastic element on the second master cylinder piston.
  • the brake pedal feel simulator allows a brake pedal stroke in operating situations in which the brake pedal is actuated and the suction sides of the pressure sources are not connected to the master cylinder but to the pressure medium reservoir.
  • the brake pedal feel simulator is preferably designed such that the simulator piston is only movable upon actuation of the brake pedal when the second pressure chamber is hydraulically shut off.
  • the brake pedal feel simulator thus enables a brake pedal stroke even when the master cylinder pressure chambers, e.g. by means of the first and third valves, hydraulically separated from the wheel brakes and the suction sides.
  • the brake system preferably comprises no further electrically controllable pressure source.
  • a pressure measuring device for detecting a pressure of the master cylinder and a Po ⁇ sitionsmessvorraum for detecting a brake pedal operation amount are provided in the brake system.
  • the pressure measuring device particularly preferably detects the pressure in the second pressure chamber of the master brake cylinder.
  • the position measuring device particularly preferably detects a displacement of the first master cylinder piston.
  • the invention also relates to a method for operating a brake system according to the invention.
  • the first valves are or are opened in a second brake actuation phase, and the pressure sources are activated.
  • Particularly preferred are or are the second valves closed. This will be in the second brake actuation phase
  • Pressure medium conveyed by means of the pressure sources from the pressure medium reservoir via the first valves in the wheel brakes.
  • the second brake actuation phase is performed when, due to an actuation of the brake pedal by the driver, a predetermined, second pressure value in the master cylinder is achieved.
  • the second brake lining sectionungsphase performed when the second pressure value is reached in the second pressure chamber of the master cylinder.
  • the second brake actuation phase is performed additionally or alternatively, when a brake pedal actuation variable reaches a predetermined, second value due to actuation of the brake pedal by the driver.
  • the second brake actuation phase is carried out when the displacement of the first master cylinder piston reaches a predetermined limit value.
  • a predetermined second pressure value, value or limit value is understood to be a pressure value, value or limit value which is predetermined or defined (for example stored in an electronic control unit of the brake system) or which is determined as a function of the situation (eg in an electronic control unit) Control unit, eg based on sensor data, driving dynamics conditions, etc.).
  • a second desired output pressure of the pressure source based on a measured pressure of the master cylinder and a second predetermined functional relationship is determined and during the second brake actuation phase, the output pressure of the pressure source is set to the specific second target output pressure. If the brake system does not have a brake pedal feeler simulator, the determination of the second
  • Target output pressure preferably no brake actuation amount considered. If the brake system has an integrated brake pedal feel simulator, then the second
  • Target output pressure of the pressure source is preferably determined based on a measured pressure of the master cylinder, a Bremsbetä- sion size and a second predetermined functional relationship.
  • the second brake actuation phase is performed alternatively or additionally when braking is requested by an autopilot function.
  • the second brake actuation phase is also performed when there is no actuation of the brake pedal by the driver.
  • the third valves are preferably closed, so that pressure medium is not conveyed in a circle.
  • a first desired output pressure of the pressure source is preferably determined on the basis of a measured pressure of the master brake cylinder, a measured brake pedal actuation variable and a first given functional relationship determined and during the first brake actuation phase, the pressure sources are driven so that the output pressure of the pressure sources is set to the determined first target output pressure.
  • the first brake actuation phase is performed when, due to the actuation of the brake pedal by the driver, a first predetermined pressure value in the master cylinder is achieved.
  • the first brake actuation phase is performed when a first predetermined pressure value in the second pressure chamber of the master cylinder is reached.
  • the first brake actuation phase is performed alternatively or additionally, when due to the actuation of the brake pedal by the driver, a brake pedal operation amount reaches a first predetermined value.
  • the first brake actuation phase is performed when the displacement of the first master cylinder piston reaches a first predetermined limit.
  • the first pressure value for initiating the first brake actuation phase is preferably smaller than the second pressure value for initiating the second brake actuation phase or the first predefined value / limit value is smaller than the second predefined value / limit value.
  • the second and third valves open and the pressure sources are not activated.
  • pressure medium is displaced by the driver of the master cylinder in the wheel brakes and to the suction side of the pressure sources.
  • the measured pressure of the master cylinder is the measured pressure of the second
  • Brake pedal operation amount by a measured displacement of the first master cylinder piston.
  • the brake system according to the invention and the method according to the invention for operating the brake system also offer the advantage of a known brake pedal feeling for the driver.
  • Fig. 1 shows a first exemplary brake system
  • Fig. 2 shows the integrated brake pedal feel simulator
  • a first exemplary brake system of a motor vehicle is shown schematically.
  • the brake system comprises a brake pedal actuated main ⁇ brake cylinder 10 with two pressure chambers 6, 7, wherein each pressure chamber 6 or 7, a brake circuit I or II with two wheel brakes 1, 2 or 3, 4 is assigned, and a master cylinder associated with atmospheric pressure standing pressure medium reservoir 5.
  • the dual-circuit master cylinder 10 comprises two pistons 8, 9 arranged one behind the other, which delimit the two hydraulic pressure chambers 6, 7 in a housing.
  • Brake pedal 13 is mechanically coupled directly to a push rod (piston rod) 12, which is mechanically coupled or connected directly to the first piston 8, ie, the first piston 8 is on the actuating forces transmitting push rod 12 directly to the
  • Brake pedal 13 connected and is operated directly by the driver, without the interposition of a brake booster.
  • the pressure chambers 6, 7 unspecified Druckaus ⁇ same lines are assigned to the pressure medium reservoir 5, the hydraulic connection is separated at a displacement of the piston 8, 9.
  • the brake system further includes, for example, a hydraulic control unit HCU, which corresponds to a modified ESC structure (ESC: Electronic Stability Control).
  • the hydraulic control unit HCU is preferably associated with an electronic control unit (not shown) ECU.
  • the hydraulic control and regulating unit comprises a two-circuit motor-pump unit with two pumps 50a, 50b, which are jointly driven by an electric motor 51, in particular brushless motor, and each brake circuit I, II a low-pressure accumulator 17a and 17b and two electrically controllable valves 18a, 14a and 18b, 14b.
  • an intake valve 21 and an exhaust valve 19 are provided for setting wheel-specific brake pressures for the wheel brakes.
  • valve 18a or 18b (third valve) is the master cylinder pressure chamber 8 and 9 respectively connected to the wheel brakes 1, 2 and 3, 4 of the corresponding brake circuit I and II.
  • Intake valve 21 is each arranged between the master cylinder 10, in particular the valve 18a or 18b, and the wheel brake 1-4. That the input ports of the intake valves 21 are connected to the brake master cylinder 10 by means of a brake circuit (I, II) by means of a line in which the valve 18a or 18b is arranged. Via the exhaust valve 19, the wheel brake 1-4 is connectable to the corresponding low pressure accumulator 17a or 17b for discharging pressure medium, e.g. for a reduction of wheel brake pressure. That the output ports of the exhaust valves 19 are connected in a brake circuit to the low-pressure hydraulic accumulator 17a or 17b.
  • a brake circuit I, II
  • Each pump 50a, 50b comprises a suction port 41 and a pressure port 42, wherein the pressure port 42 is connected to the wheel brakes 1, 2 or 3, 4 of the corresponding brake circuit I or II and wherein the suction port 41 via the, preferably normally closed, (second) valve 14a, 14b is connected to the ent ⁇ speaking pressure space 8 and 9 of the master cylinder 10 degrees.
  • Each low-pressure accumulator 17a, 17b is connected to the suction side 41 of the corresponding pressure source, for example via a non-return valve 16a, 16b closing in the direction of the low-pressure accumulator.
  • Pump 50a, 50b connected.
  • a hydraulic connection 31a, 31b is provided per brake circuit I, II from the suction side 41 of the pump 50a, 50b to the pressure medium reservoir 5, in which a, advantageously normally closed, Zuschaltventil (first valve ) 15a, 15b is orders.
  • the hydraulic connections 31a, 31b are independent of the position of the master brake cylinder pistons 8, 9.
  • the pressure ports 42 of the pressure sources 50a, 50b are each connected via a hydraulic (unspecified) Pulsationsdämp- tion element to the connecting line between the third valve 18a, 18b and associated inlet valves 21.
  • the brake system comprises a pressure measuring device 45, e.g. a redundant pressure sensor, for detecting the pressure in the second pressure chamber 7 of the master cylinder 10th
  • the brake system comprises a position measuring device 46 for detecting a brake pedal operating variable.
  • a displacement of the first master cylinder piston 8 is detected as a brake pedal operation amount.
  • the exemplary brake system comprises a brake pedal feel simulator 60.
  • the second master brake cylinder piston 9 is provided with an integrated simulator piston 61. Details of the brake pedal feeling simulator 60 will be explained in more detail together with ⁇ menhang FIG. 2.
  • Fig. 2 shows the integrated into the master cylinder 10
  • Brake pedal feel simulator 60 of the brake systems of Fig. 1 in detail view.
  • the brake pedal feeling simulator 60 is integrated with the second master cylinder piston 9.
  • Brake pedal feel simulator 60 includes a simulator piston 61 guided in the second master brake cylinder piston 9 which extends over an elastic member 62, e.g. a simulator spring, is supported on the second master cylinder piston 9.
  • a first terminal 72 to Connection of the first pressure chamber 6 with the brake circuit I seen ⁇ before, according to a second port 73 is provided for connecting the second pressure chamber 7 to the brake circuit II.
  • About the pressure medium reservoir connections 74 of the master cylinder 10 is connected to the pressure fluid reservoir 5.
  • An elastomer stop 63 which comes into contact with sufficient displacement of the simulator piston 61 on the master brake cylinder piston 9, is fastened to the simulator piston 61 in the region facing away from the brake pedal.
  • a simulator seal 64 is arranged, which is the first
  • Master cylinder piston 9 and the simulator piston 61 limited simulator space 65 seals.
  • a passage 66 is provided, via which the simulator space 65 is connected to the pressure medium reservoir port 74.
  • Master brake cylinder piston 8 is supported on the simulator piston 61 via a first spring 70, which is arranged in the first pressure chamber 6 and is advantageously preloaded. Between master brake cylinder piston 8 and simulator piston 61, a tether sleeve and a tether screw 71 are arranged.
  • an unspecified second spring for returning the second piston 9 is arranged, which is supported on the housing of the master cylinder 10.
  • the position measuring device 46 comprises a piston 8 arranged on the magnetic ring 48, the displacement of a in the master cylinder housing arranged displacement sensor element 49 is detected.
  • the integrated brake pedal feeler simulator 60 is thus designed such that it can only be moved when the valves 14a, 14b are closed.
  • the brake system of FIG. 1 is operated with a normal braking initiated by the driver (with amplification) as follows:
  • the driver actuates the brake pedal 13 and displaces the piston rod 12 directly with the first piston 8 of the
  • Master cylinder 10 is coupled. This movement is detected by means of the position measuring device 46.
  • the driver via the open or opened third valves 18a, 18b (as well as open or open intake valves 21) connected directly to the wheel 1-4 and can apply the brake pads or pre-fill the wheel 1-4.
  • the second valves 14a, 14b are opened.
  • the master cylinder 10 and the electrically controllable pressure source 50a, 50b prefilled.
  • the third valves 18a, 18b are closed.
  • the direct hydraulic connection between the master cylinder 10 (driver) and wheel brakes 1-4 is interrupted (third valves 18a, 18b closed), but the second valves 14a, 14b remain open, so that the driver continues to the suction side 41st the pressure source 50a, 50b occurs.
  • the pressure sources 50a, 50b are driven to promote a higher brake pressure to the wheel brakes 1-4.
  • the target brake pressure to be generated by the pressure sources 50a, 50b is determined from a predetermined (first) relationship between brake pedal operation amount (eg, pedal travel or travel of the piston 8, by position measuring device 46) and pressure at the pressure measurement device 45.
  • the pre-phase ends or the first brake-actuation phase begins when, due to the actuation of the
  • Brake pedal a first predetermined pressure value in the second pressure chamber 7 of the master cylinder 10 (eg 1 bar) is reached or the brake pedal actuation size reaches a first predetermined value, for example, the displacement of the first master brake ⁇ cylinder piston 8 reaches a first predetermined limit.
  • a predetermined or situation-dependent determined second limit for the brake pedal actuation quantity eg the pedal travel or the displacement of the piston 8
  • a predetermined or situation-dependent determined second pressure value for the master brake cylinder pressure pressure measuring device 45
  • the container connections 31a, 31b are opened to the pressure sources 50a, 50b (by opening the first valves 15a, 15b) to provide a pressure medium volume for further pressurization. This corresponds to a second brake actuation phase or initiates a second brake actuation phase.
  • the pressure sources 50a, 50b are activated in such a way that a second desired output pressure is set.
  • the second target output pressure is determined based on the measured master cylinder pressure, for example, the pressure of the second master cylinder pressure chamber, and a second predetermined functional relationship.
  • the second desired output pressure is determined predominantly via the pressure sensor 45 and then the output pressure of the pumps 50a, 50b is set, eg no brake actuation variable is taken into account if the brake system does not comprise a brake pedal sensation simulator.
  • Brake actuation phase two physically redundant signals master cylinder pressure and brake pedal actuation size. Then, the second target output pressure based on the measured master cylinder pressure, for example according to the pressure of the second master cylinder pressure space, and the measured brake operation amount.
  • a well controllable electric motor 51 is preferably provided.
  • a vehicle dynamics control can with the erfindungsgem
  • Brake system be carried out in the usual way.
  • the brake system according to the invention allows an externally controllable and / or assistance functions.
  • the brake system allows an externally controllable and / or assistance functions.
  • the brake system is also suitable for autonomous driving.
  • a brake pressure build-up at the wheel brakes 1-4 also takes place without brake pedal operation by the driver by means of the pressure sources 50a, 50 at a pressure with ⁇ telmakers via the open first valves 15a, 15b (at closed second valves 14a, 14b; according to the second brake operating phase).
  • the brake system according to the invention for motor vehicles requires no negative pressure.
  • Vaku ⁇ umttle / vacuum source such as a vacuum pump
  • the brake system works without a vacuum booster. It is proposed a simple, inexpensive, robust and reliable brake system for hydraulic wheel brakes, which works without vacuum and is suitable for recuperative braking and extensive assistance functions.
  • the electrically controllable pressure source can be used as electrically operated hydraulic pump of known design, are executed as Kol ⁇ piston pump, or as an electro-hydraulic linear actuator for example.
  • the brake system for the normal braking and standard vehicle dynamics control functions is displayed with the simplest means at minimal cost.
  • the hydraulically effective surface of the main ⁇ brake cylinder is preferably chosen so small that in case of failure, a vehicle deceleration well above the legally required deceleration (2.44 m / s 2 ) with the legally permitted maximum foot force is possible.
  • the brake system according to the invention can optionally modular, in the sense of a first unit / module with master cylinder 10 and a separate, second unit / module from the hydrau ⁇ lic and electronic control unit HECU (Hydraulic / Electronic Control Unit, with hydraulic control and Control unit HCU and electronic control unit ECU), or as a single module with master cylinder 10 and HECU (Onebox) be constructed.
  • HECU Hydroau ⁇ lic and electronic control unit
  • the volume design of the master cylinder is preferably carried out on the volume requirement that can be achieved.
  • the design of the master cylinder is sought at approximately twice the emergency brake volume with existing pedal travel and the smallest possible master cylinder diameter.
  • the brake system offers a well-known brake pedal feel and allows a simple response by software, request ⁇ specific adjustable response of a vacuum booster.
  • the brake system can handle relatively few components.
  • the brake system is compact (favorable packaging).
  • the brake system offers weight advantages.
  • the brake system includes a "power on demand" pressure source (50a / 50b)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Braking Systems And Boosters (AREA)

Abstract

Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Hauptbremszylinder (10), der zumindest einen ersten und einen zweiten Hauptbremszylinderkolben (8, 9) aufweist, die hintereinander angeordnet sind und einen ersten und einen zweiten Druckraum (6, 7) begrenzen, an welche je ein Bremskreis (I, II) mit Radbremsen (1, 2; 3, 4) angeschlossen ist, wobei der erste Hauptbremszylinderkolben (8) über eine Betätigungskräfte übertragende Druckstange (12) mit einem Bremspedal (13) verbunden ist, einem den Druckräumen (6, 7) zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (5), je Bremskreis (I, II) einer elektrisch steuerbaren Druckquelle (50a, 50b) mit einem Sauganschluss (41) und einem Druckanschluss (42), wobei der Druckanschluss (42) mit den Radbremsen des Bremskreises verbunden ist und wobei der Sauganschluss (41) über ein zweites, insbesondere stromlos geschlossenes, Ventil (14a, 14b) mit dem Hauptbremszylinder (10) verbunden ist, und je Bremskreis (I, II) einem dritten, insbesondere stromlos offenen, Ventil (18a, 18b), über welches der Hauptbremszylinder (10) mit den Radbremsen des Bremskreises verbunden ist, wobei je Bremskreis (I, II) der Sauganschluss (41) der Druckquelle (50a, 50b) über ein erstes Ventil (15a, 15b) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (5) verbunden ist, sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Bremsanlage.

Description

Bremsanlage und Verfahren zu deren Betrieb
Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Bremsanlage .
Aus der US 2015/0061366 AI ist eine Bremsanlage ohne Vaku- um-Bremskraftverstärker bekannt mit einem Tandem-Hauptbrems¬ zylinder an dessen zwei Druckräume je ein Bremskreis mit Radbremsen angeschlossen ist, wobei der erste Hauptbremszylinderkolben direkt mit einem Bremspedal verbunden ist, und einem Druckmittelvorratsbehälter. Je Bremskreis sind eine elektrisch steuerbare Pumpe, deren Druckanschluss über ein Einlassventil je Radbremse mit den Radbremsen des Bremskreises verbunden ist und deren Sauganschluss über ein stromlos geschlossenes Saugventil mit dem entsprechenden Druckraum verbindbar ist, und ein stromlos geschlossenes Trennventil, über welches der entsprechende Druckraum des Hauptbremszylinder mit den Radbremsen des
Bremskreises verbindbar ist, vorhanden. Die Bremsanlage umfasst eine zusätzliche elektrisch steuerbare Druckquelle in Form einer motorgetriebenen, zweikreisigen Zylindervorrichtung, deren beiden Druckkammern mit je einem der Bremskreise verbunden sind. Aufgrund der zusätzlichen elektrisch steuerbaren Druckquelle ist die bekannte Bremsanlage relativ kostenintensiv und groß.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage bereitzustellen, welche keinen Unterdruck benötigt und dennoch kostengünstig, kompakt und leicht ist. Dabei soll die Bremsanlage auch für rekuperatives Bremsen, verschiedene Assistenzfunktionen sowie autonomes Fahren geeignet sein. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der Bremsanlage bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 sowie eine Verfahren zum Betrieb gemäß Anspruch 6 gelöst . Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass je Bremskreis der Sauganschluss der Druckquelle zusätzlich über ein (erstes) Ventil mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden ist. So kann die Druckquelle bei Bedarf, zusätzlich oder alternativ zu Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder, Druckmittelvolumen aus dem Druckmittelvorratsbehälter ansaugen.
Die erfindungsgemäße Bremsanlage stellt daher eine kombinierte Hilfskraft- und Fremdkraft-Bremsanlage dar. Während einer Bremsung ist eine Umschaltung zwischen Hilfskraft- Betriebsmodus und Fremdkraft-Betriebsmodus möglich.
Der erste Hauptbremszylinderkolben ist über eine Betätigungskräfte übertragende Druckstange mit einem Bremspedal (direkt) verbunden, d.h. zwischen Bremspedal und Hauptbrems- zylinder ist kein Bremskraftverstärker, z.B. Vakuum-Bremskraftverstärker, geschaltet.
Bevorzugt ist das erste Ventil stromlos geschlossen ausgeführt, um an sich bewährte, kostengünstige Serien (ventil) technologie zu benutzen und die Volumenströme im der Bremsanlage während einer Betätigung besser kontrollieren zu können. So wird sichergestellt, dass der Volumenanteil, welcher vom Fahrer über den Hauptbremszylinder in die Radbremsen eingebracht wird, und der Volumenanteil, den die Druckquelle direkt aus dem Druckmit- telvorratsbehälter ansaugt genauer bestimmt bzw . (z.B. aus einer Modellberechnung) geschätzt werden.
Unter einer Bremspedalbetätigungsgröße wird erfindungsgemäß eine physikalische Größe verstanden, welche charakteristisch für das Maß der Bewegung des Bremspedals bei Betätigung durch den Fahrer ist. Ein im Hauptbremszylinder erzeugter Druck ist (gemäß der Nomenklatur dieser Anmeldung) keine Bremspedalbetätigungsgröße in diesem Sinne. Eine Bremspedalbetätigungsgröße ist z.B. ein Bremspedalwinkel, ein Bremspedalweg oder eine Position oder ein Verschiebeweg des ersten Hauptbremszylinderkolbens.
Bevorzugt werden in der erfindungsgemäßen Bremsanlage sowohl eine Bremspedalbetätigungsgröße als auch ein im Hauptbrems¬ zylinder durch die eingebrachte Fußkraft erzeugter Druck ermittelt oder gemessen. Die genannten Größen charakterisieren zusammen den Verzögerungswunsch des Fahrers.
Bevorzugt sind die dritten Ventile, über welche der Haupt¬ bremszylinder mit den Radbremsen verbunden ist, stromlos offen ausgeführt, um z.B. bei einem Stromausfall der Bremsanlage dem Fahrer einen hydraulischen Durchgriff auf die Radbremsen zu ermöglichen .
Bevorzugt ist je Bremskreis ein Niederdruckspeicher vorgesehen, wobei der Sauganschluss der Druckquelle mit dem Niederdruck¬ speicher verbunden ist. Der Niederdruckspeicher dient z.B. zur Aufnahme von Druckmittel aus den Radbremsen, z.B. bei einem Bremsdruckabbau über eines der Auslassventile.
Bevorzugt ist für jede Radbremse ein Auslassventil vorgesehen, über welches die Radbremse mit dem entsprechenden Niederdruckspeicher verbunden ist.
Weiterhin ist bevorzugt für jede Radbremse ein Einlassventil vorgesehen, welches zwischen dem entsprechenden dritten Ventil und der Radbremse angeordnet ist.
Gemäß eine Weiterbildung der Erfindung ist in den zweiten Hauptbremszylinderkolben ein Bremspedalgefühl-Simulator integriert, welcher einen in dem zweiten Hauptbremszylinderkolben geführten Simulatorkolben umfasst, der sich über ein elastisches Element an dem zweiten Hauptbremszylinderkolben abstützt. Der Bremspedalgefühl-Simulator ermöglicht einen Bremspedalhub in Betriebssituationen, in welchen das Bremspedal betätigt wird und die Saugseiten der Druckquellen nicht mit dem Hauptbremszylinder sondern mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden sind.
Der Bremspedalgefühl-Simulator ist bevorzugt derart ausgelegt, dass der Simulatorkolben bei einer Betätigung des Bremspedals erst bewegbar ist, wenn der zweite Druckraum hydraulisch abgesperrt wird. Der Bremspedalgefühl-Simulator ermöglicht so einen Bremspedalhub auch wenn die Hauptbremszylinder-Druckräume, z.B. mittels der ersten und dritten Ventile, hydraulisch von den Radbremsen und den Saugseiten getrennt sind.
Die Bremsanlage umfasst bevorzugt keine weitere elektrisch steuerbare Druckquelle.
Bevorzugt sind in der Bremsanlage eine Druckmessvorrichtung zur Erfassung eines Druckes des Hauptbremszylinders und eine Po¬ sitionsmessvorrichtung zur Erfassung einer Bremspedalbetätigungsgröße vorgesehen.
Die Druckmessvorrichtung erfasst besonders bevorzugt den Druck im zweiten Druckraum des Hauptbremszylinders.
Die Positionsmessvorrichtung erfasst besonders bevorzugt eine Verschiebung des ersten Hauptbremszylinderkolbens.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Bremsanlage. Bevorzugt sind oder werden zum Aufbau von Bremsdruck an den Radbremsen in einer zweiten Bremsbetätigungsphase die ersten Ventile geöffnet und die Druckquellen werden angesteuert. Besonders bevorzugt sind oder werden dabei die zweiten Ventile geschlossen. So wird in der zweiten Bremsbetätigungsphase
Druckmittel mittels der Druckquellen von dem Druckmittelvorratsbehälter über die ersten Ventile in die Radbremsen gefördert.
Bevorzugt wird die zweite Bremsbetätigungsphase durchgeführt, wenn aufgrund einer Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer ein vorbestimmter, zweiter Druckwert im Hauptbremszylinder erreicht wird. Besonders bevorzugt wird die zweite Bremsbe¬ tätigungsphase durchgeführt, wenn der zweite Druckwert im zweiten Druckraum des Hauptbremszylinders erreicht wird.
Bevorzugt wird die zweite Bremsbetätigungsphase zusätzlich oder alternativ durchgeführt, wenn aufgrund einer Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer eine Bremspedalbetätigungsgröße einen vorbestimmten, zweiten Wert erreicht. Besonders bevorzugt wird die zweite Bremsbetätigungsphase durchgeführt, wenn die Verschiebung des ersten Hauptbremszylinderkolbens einen vor¬ bestimmten, zweiten Grenzwert erreicht.
Unter einem vorbestimmten zweiten Druckwert, Wert oder Grenzwert wird ein Druckwert, Wert oder Grenzwert verstanden, welcher vorgegeben oder festgelegt ist (z.B. in einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Bremsanlage abgelegt ist) oder welcher situationsabhängig ermittelt wird (z.B. in einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit, z.B. anhand von Sensordaten, fahrdynamischen Bedingungen etc.).
Bevorzugt wird ein zweiter Soll-Ausgangsdruck der Druckquelle anhand eines gemessenen Drucks des Hauptbrems zylinders und eines zweiten vorgegebenen funktionalen Zusammenhangs bestimmt und während der zweiten Bremsbetätigungsphase der Ausgangsdruck der Druckquelle auf den bestimmten zweiten Soll-Ausgangsdruck eingestellt. Besitzt die Bremsanlage keinen Bremspedalge¬ fühl-Simulator wird bei der Bestimmung des zweiten
Soll-Ausgangsdrucks bevorzugt keine Bremsbetätigungsgröße berücksichtigt. Besitzt die Bremsanlage einen integrierten Bremspedalgefühl-Simulator, so wird der zweite
Soll-Ausgangsdruck der Druckquelle bevorzugt anhand eines gemessenen Drucks des Hauptbremszylinders, einer Bremsbetä- tigungsgröße und eines zweiten vorgegebenen funktionalen Zusammenhangs bestimmt.
Die zweite Bremsbetätigungsphase wird alternativ oder zusätzlich durchgeführt, wenn durch eine Autopilot-Funktion eine Bremsung angefordert wird. Die zweite Bremsbetätigungsphase wird dann auch durchgeführt, wenn keine Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer vorliegt.
Bevorzugt werden oder sind zum Aufbau von Bremsdruck an den Radbremsen bei einer Betätigung des Bremspedals durch einen
Fahrer in einer ersten Bremsbetätigungsphase die Sauganschlüsse der Druckquellen mittels der zweiten Ventile mit dem Hauptbremszylinder verbunden und die Druckquellen werden angesteuert. So wird Druckmittel mittels der Druckquellen von dem Haupt- bremszylinder über die zweiten Ventile in die Radbremsen gefördert .
Währen der ersten Bremsbetätigungsphase sind bevorzugt die dritten Ventile geschlossen, damit Druckmittel nicht im Kreis gefördert wird.
Bevorzugt wird ein erster Soll-Ausgangsdruck der Druckquelle anhand eines gemessenen Drucks des Hauptbremszylinders, einer gemessenen Bremspedalbetätigungsgröße und eines ersten vor- gegebenen funktionalen Zusammenhangs bestimmt und während der ersten Bremsbetätigungsphase werden die Druckquellen derart angesteuert, dass der Ausgangsdruck der Druckquellen auf den bestimmten ersten Soll-Ausgangsdruck eingestellt wird.
Bevorzugt wird die erste Bremsbetätigungsphase durchgeführt, wenn aufgrund der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer ein erster vorgegebener Druckwert im Hauptbremszylinder erreicht wird. Besonders bevorzugt wird die erste Bremsbetätigungsphase durchgeführt, wenn ein erster vorgegebener Druckwert im zweiten Druckraum des Hauptbremszylinders erreicht wird.
Bevorzugt wird die erste Bremsbetätigungsphase alternativ oder zusätzlich durchgeführt, wenn aufgrund der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer eine Bremspedalbetätigungsgröße einen ersten vorgegebenen Wert erreicht. Besonders bevorzugt wird die erste Bremsbetätigungsphase durchgeführt, wenn die Verschiebung des ersten Hauptbremszylinderkolbens einen ersten vorgegebenen Grenzwert erreicht.
Dabei ist bevorzugt der erste Druckwert zur Einleitung der ersten Bremsbetätigungsphase kleiner als der zweite Druckwert zur Einleitung der zweiten Bremsbetätigungsphase bzw. der erste vorgegebene Wert/Grenzwert kleiner als der zweite vorgegebene Wert/Grenzwert .
Bevorzugt sind oder werden zu Beginn der Betätigung des
Bremspedals in einer Vorphase die zweiten und die dritten Ventile geöffnet und die Druckquellen werden nicht angesteuert. So wird Druckmittel durch den Fahrer von dem Hauptbremszylinder in die Radbremsen und zu den Saugseiten der Druckquellen verschoben. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem gemessenen Druck des Hauptbremszylinders um den gemessenen Druck des zweiten
Druckraums des Hauptbremszylinders.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei der gemessenen
Bremspedalbetätigungsgröße um eine gemessene Verschiebung des ersten Hauptbremszylinderkolbens .
Die erfindungsgemäße Bremsanlage und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb der Bremsanlage bieten auch den Vorteil eines bekannten Bremspedalgefühls für den Fahrer.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren .
Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine erste beispielsgemäße Bremsanlage, und
Fig. 2 den integrierten Bremspedalgefühl-Simulator der
Bremsanlagen aus Fig. 1 in Detailansicht.
In Fig. 1 ist eine erste beispielsgemäße Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt.
Die Bremsanlage umfasst einen bremspedalbetätigbaren Haupt¬ bremszylinder 10 mit zwei Druckräumen 6, 7, wobei jedem Druckraum 6 bzw. 7 ein Bremskreis I bzw. II mit zwei Radbremsen 1, 2 bzw. 3, 4 zugeordnet ist, und einen dem Hauptbremszylinder zugeordneten unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 5. Der zweikreisige Hauptbremszylinder 10 umfasst zwei hintereinander angeordnete Kolben 8, 9, die in einem Gehäuse die zwei hydraulischen Druckräume 6, 7 begrenzen. Bremspedal 13 ist direkt mit einer Druckstange (Kolbenstange) 12 mechanisch gekoppelt, welche direkt mit dem ersten Kolben 8 mechanisch gekoppelt bzw. verbunden ist, d.h. der erste Kolben 8 ist über die Betätigungskräfte übertragende Druckstange 12 direkt mit dem
Bremspedal 13 verbunden und wird direkt vom Fahrzeugführer, ohne Zwischenschaltung eines Bremskraftverstärkers betätigt.
Den Druckräumen 6, 7 sind nicht näherbezeichnete Druckaus¬ gleichsleitungen zum Druckmittelvorratsbehälter 5 zugeordnet, die hydraulische Verbindung wird bei einer Verschiebung der Kolben 8, 9 getrennt.
Die Bremsanlage umfasst weiter beispielsgemäß eine hydraulische Steuer- und Regeleinheit HCU, welche einem modifizierten ESC-Aufbau entspricht (ESC: Electronic Stability Control) . Der hydraulischen Steuer- und Regeleinheit HCU ist bevorzugt eine (nicht dargestellte) elektronische Steuer- und Regeleinheit ECU zugeordnet .
Die hydraulische Steuer- und Regeleinheit umfasst ein zwei- kreisiges Motor-Pumpen-Aggregat mit zwei Pumpen 50a, 50b, welche von einem Elektromotor 51, insbesondere bürstenlosen Motor, gemeinsam angetrieben werden, sowie je Bremskreis I, II einen Niederdruckspeicher 17a bzw. 17b und zwei elektrisch steuerbare Ventile 18a, 14a bzw. 18b, 14b. Für jede Radbremse 1-4 sind ein Einlassventil 21 und ein Auslassventil 19 zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke für die Radbremsen vorgesehen.
Über das, vorteilhafterweise stromlos offene, Ventil 18a bzw.18b (drittes Ventil) ist der Hauptbremszylinder-Druckraum 8 bzw. 9 mit den Radbremsen 1, 2 bzw. 3, 4 des entsprechenden Bremskreises I bzw. II verbunden.
Einlassventil 21 ist je zwischen dem Hauptbremszylinder 10, insbesondere dem Ventil 18a oder 18b, und der Radbremse 1-4 angeordnet. D.h. die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 21 sind bremskreisweise (I, II) mittels einer Leitung, in der das Ventil 18a bzw. 18b angeordnet ist, mit dem Hauptbremszylinder 10 verbunden. Über das Auslassventil 19 ist die Radbremse 1-4 mit dem entsprechenden Niederdruckspeicher 17a oder 17b verbindbar zum Ablassen von Druckmittel, z.B. für einem Abbau von Radbremsdruck. D.h. die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 19 sind bremskreisweise an den hydraulischen Niederdruckspeicher 17a oder 17b angeschlossen.
Jede Pumpe 50a, 50b umfasst einen Sauganschluss 41 und einen Druckanschluss 42, wobei der Druckanschluss 42 mit den Radbremsen 1, 2 bzw. 3, 4 des entsprechenden Bremskreises I bzw. II verbunden ist und wobei der Sauganschluss 41 über das, vorteilhafterweise stromlos geschlossene, (zweite) Ventil 14a, 14b mit dem ent¬ sprechenden Druckraum 8 bzw. 9 des Hauptbremszylinders 10 verbunden ist.
Jeder Niederdruckspeicher 17a, 17b ist über ein in Richtung des Niederdruckspeichers schließendes Rückschlagventil 16a, 16b mit der Saugseite 41 der entsprechenden Druckquelle, z.B. Pumpe 50a, 50b, verbunden.
Zusätzlich zu dem an sich bekannten ESC-Modul-Aufbau 20 ist je Bremskreis I, II eine hydraulische Verbindung 31a, 31b von der Saugseite 41 der Pumpe 50a, 50b zum Druckmittelvorratsbehälter 5 vorgesehen, in welcher ein, vorteilhafterweise stromlos geschlossenes, Zuschaltventil (erstes Ventil) 15a, 15b ange- ordnet ist. Die hydraulischen Verbindungen 31a, 31b sind unabhängig von der Position der Hauptbremszylinderkolben 8, 9.
Die Druckanschlüsse 42 der Druckquellen 50a, 50b sind über je ein hydraulisches (nicht näher bezeichnetes) Pulsationsdämp- fungselement an die Verbindungsleitung zwischen drittem Ventil 18a, 18b und zugehörigen Einlassventilen 21 angeschlossen.
Zum Erfassen eines Hauptbremszylinderdruckes umfasst die Bremsanlage beispielsgemäß eine Druckmessvorrichtung 45, z.B. einen redundant ausgeführten Drucksensor, zur Erfassung des Druckes im zweiten Druckraum 7 des Hauptbremszylinders 10.
Weiterhin umfasst die Bremsanlage eine Positionsmessvorrichtung 46 zur Erfassung einer Bremspedalbetätigungsgröße. Bevorzugt wird eine Verschiebung des ersten Hauptbremszylinderkolbens 8 als Bremspedalbetätigungsgröße erfasst.
Die beispielsgemäße Bremsanlage umfasst einen Bremspedalge- fühl-Simulator 60. Hierzu ist der zweite Hauptbremszylinderkolben 9 mit einem integrierten Simulatorkolben 61 versehen. Details des Bremspedalgefühl-Simulators 60 werden im Zusam¬ menhang mit der Fig. 2 näher erläutert werden. Fig. 2 zeigt den in den Hauptbremszylinder 10 integrierten
Bremspedalgefühl-Simulator 60 der Bremsanlagen aus Fig. 1 in Detailansicht. Der Bremspedalgefühl-Simulator 60 ist in den zweiten Hauptbremszylinderkolben 9 integriert. Bremspedalgefühl-Simulator 60 umfasst einen in dem zweiten Hauptbremszy- linderkolben 9 geführten Simulatorkolben 61, der sich über ein elastisches Element 62, z.B. eine Simulatorfeder, an dem zweiten Hauptbremszylinderkolben 9 abstützt.
Am Hauptbremszylinder 10 ist ein erster Anschluss 72 zur Verbindung des ersten Druckraums 6 mit dem Bremskreis I vor¬ gesehen, entsprechend ist ein zweiter Anschluss 73 zur Verbindung des zweiten Druckraums 7 mit dem Bremskreis II vorgesehen. Über die Druckmittelvorratsbehälter-Anschlüsse 74 ist der Haupt- bremszylinder 10 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 5 verbindbar .
An Simulatorkolben 61 ist im Bremspedal abgewandten Bereich ein Elastomeranschlag 63 befestigt, welcher bei ausreichender Verschiebung des Simulatorkolbens 61 auf dem Hauptbremszylinderkolben 9 zur Anlage kommt.
Zwischen Hauptbremszylinderkolben 9 und Simulatorkolben 61 ist eine Simulatordichtung 64 angeordnet, welche den ersten
Druckraum 6 des Hauptbremszylinders 10 von einem durch den
Hauptbremszylinderkolben 9 und den Simulatorkolben 61 begrenzten Simulatorraum 65 dichtet. In Hauptbremszylinderkolben 9 ist ein Durchlass 66 vorgesehen, über welchen der Simulatorraum 65 mit dem Druckmittelvorratsbehälter-Anschluss 74 verbunden ist.
Hauptbremszylinderkolben 8 stützt sich über eine im ersten Druckraum 6 angeordnete, vorteilhafterweise vorgespannte, erste Feder 70 am Simulatorkolben 61 ab. Zwischen Hauptbremszylinderkolben 8 und Simulatorkolben 61 sind eine Fesselhülse und eine Fesselschraube 71 angeordnet.
Im zweiten Druckraum 7 des Hauptbremszylinders 10 ist eine nicht näher bezeichnete zweite Feder zur Rückstellung des zweiten Kolbens 9 angeordnet, welche sich am Gehäuse des Hauptbrems- Zylinders 10 abstützt.
Beispielsgemäß umfasst die Positionsmessvorrichtung 46 einen am Kolben 8 angeordneten Magnetring 48, dessen Verschiebung von ein im Hauptbremszylindergehäuse angeordnetes Wegsensorelement 49 erfasst wird.
Bei einer Betätigung des Bremspedals 13 wird der Kolben 8 und über die erste Feder 70 der Kolben 9 inkl. Simulatorkolben 61 verschoben, solange Druckmittel aus den Druckräumen 6, 7 entweichen kann. Wird durch ein Schließen der Ventile 14a, 14b (bei geschlossenen Ventilen 18a, 18b) der Druckräume 7 abge¬ sperrt, so kann der Kolben 9 nicht weiter verschoben werden. Ein weiteres Verschiebung des Kolbens 8 (und damit ein weiterer Pedalhub) ist jedoch aufgrund einer Verschiebung des Simula¬ torkolbens 61 in dem feststehenden Kolben 9 weiter möglich.
Der integrierte Bremspedalgefühl-Simulator 60 ist somit derart ausgelegt, dass er erst bei einem Schließen der Ventile 14a, 14b bewegt werden kann.
Beispielsgemäß wird die Bremsanlage der Fig. 1 bei einer durch den Fahrer eingeleitete Normalbremsung (mit Verstärkung) wie folgt betrieben:
Der Fahrer betätigt das Bremspedal 13 und verschiebt die Kolbenstange 12, die direkt mit dem ersten Kolben 8 des
Hauptbremszylinders 10 gekoppelt ist. Diese Bewegung wird mittels des Positionsmessvorrichtung 46 erfasst.
In einer sogenannten Vorphase (Füllphase) zu Beginn der
Bremsbetätigung ist der Fahrer über die offenen bzw. geöffneten dritten Ventile 18a, 18b (wie auch offenen bzw. geöffneten Einlassventile 21) direkt mit den Radbremsen 1-4 verbunden und kann die Bremsbeläge anlegen bzw. die Radbremsen 1-4 vorfüllen. Gleichzeitig sind oder werden die zweiten Ventile 14a, 14b geöffnet. So wird vom Hauptbremszylinder 10 auch die elektrisch steuerbare Druckquelle 50a, 50b vorgefüllt. Nach dieser, z.B. durch Versuche festgelegten, Vorphase werden die dritten Ventile 18a, 18b geschlossen. In der folgenden ersten Bremsbetätigungsphase ist die direkte hydraulische Verbindung zwischen Hauptbremszylinder 10 (Fahrer) und Radbremsen 1-4 unterbrochen (dritte Ventile 18a, 18b geschlossen), jedoch bleiben die zweiten Ventile 14a, 14b geöffnet, so dass der Fahrer weiterhin an die Saugseite 41 der Druckquelle 50a, 50b tritt. Die Druckquellen 50a, 50b werden angesteuert, um zu den Radbremsen 1-4 einen höheren Bremsdruck zu fördern. Der von den Druckquellen 50a, 50b zu erzeugende Soll-Bremsdruck wird aus einem festgelegten (ersten) Zusammenhang von Bremspedalbetätigungsgröße (z.B. Pedalweg oder Weg des Kolbens 8, mittels Positionsmessvorrichtung 46) und Druck an der Druckmessvorrichtung 45 ermittelt.
Durch das sanfte Anlaufen der Druckquellen 50a, 50b muss der Fahrer nur den Fuß „nachführen", um das für den Druckaufbau erforderliche Volumen bereitzustellen. Somit kann ein vom Vakuumbooster bekanntes „Springerverhalten" dargestellt werden.
Beispielsgemäß endet die Vorphase bzw. beginnt die erste Bremsbetätigungsphase, wenn aufgrund der Betätigung des
Bremspedals ein erster vorgegebener Druckwert im zweiten Druckraum 7 des Hauptbremszylinders 10 (z.B. 1 bar) erreicht wird oder die Bremspedalbetätigungsgröße einen ersten vorgegebenen Wert erreicht, z.B. die Verschiebung des ersten Hauptbrems¬ zylinderkolbens 8 einen ersten vorgegebenen Grenzwert erreicht. Bei einem vorher festgelegten oder situationsabhängig ermittelten zweiten Grenzwert für die Bremspedalbetätigungsgröße (z.B. den Pedalweg oder die Verschiebung des Kolbens 8) oder bei einem vorher festgelegten oder situationsabhängig ermittelten zweiten Druckwert für den Hauptbremszylinderdruck (Druckmessvorrichtung 45) werden auch die zweiten Ventile 14a, 14b geschlossen. Gleichzeitig mit dem Schließen der Ventile 14a, 14b werden die Behälterverbindungen 31a, 31b zu den Druckquellen 50a, 50b geöffnet (durch Öffnen der ersten Ventile 15a, 15b) , um ein Druckmittelvolumen für den weiteren Druckaufbau bereit zu stellen. Dies entspricht einer zweiten Bremsbetätigungsphase bzw. leitet eine zweite Bremsbetätigungsphase ein.
In der zweiten Bremsbetätigungsphase werden die Druckquellen 50a, 50b derart angesteuert, dass ein zweiter Soll-Ausgangsdruck eingestellt wird. Der zweite Soll-Ausgangsdruck wird anhand des gemessenen Hauptbremszylinderdrucks, beispielsgemäß des Drucks des zweiten Hauptbremszylinderdruckraums, und eines zweiten vorgegebenen funktionalen Zusammenhangs bestimmt. Beispiels- gemäß wird der zweite Soll-Ausgangsdruck vorwiegend über den Drucksensor 45 ermittelt und danach der Ausgangsdruck der Pumpen 50a, 50b eingestellt, z.B. wird keine Bremsbetätigungsgröße berücksichtigt, wenn die Bremsanlage keinen Bremspedalge¬ fühl-Simulator umfasst.
Wenn der Kolben 9 mit einem integrierten Bremspedalgefühl-Simulator 60 versehen ist, der auslegungsgemäß erst beim Erreichen des Schließens der Ventile 14a, 14b bewegt werden kann, ermöglicht dies für den Fahrer einen weiteren Pedalhub. So stehen für die Erfassung des Fahrerwunsches auch in dieser zweiten
Bremsbetätigungsphase zwei physikalisch redundante Signale zur Verfügung (Hauptbremszylinderdruck und Bremspedalbetätigungsgröße) . Dann wird der zweite Soll-Ausgangsdruck anhand des gemessenen Hauptbremszylinderdrucks, beispielsgemäß des Drucks des zweiten Hauptbremszylinderdruckraums, und der gemessenen Bremsbetätigungsgröße bestimmt.
Für den Antrieb der Pumpen 50a, 50b ist vorzugsweise ein gut regelbarer Elektromotor 51 vorgesehen.
Beim Lösen der Bremse durch den Fahrer wird eine vorteilhafte Umschalt-Reihenfolge der Ventile in die Ausgangslage gewählt. Eine Fahrdynamikregelung kann mit der erfindungsmäßigen
Bremsanlage auf die bisher übliche Art und Weise durchgeführt werden .
Die erfindungsgemäße Bremsanlage erlaubt eine Fremdansteuer- barkeit und/oder Assistenzfunktionen. Hierbei erfolgt die
Volumenzufuhr zur Druckquelle 50a, 50 ebenfalls über die ersten Ventile 15a, 15b (zweite Bremsbetätigungsphase) und der ein¬ gestellte Bremsdruck muss nicht den Fahrervorgaben entsprechen. Durch die Ergänzung mit einer Druckmessvorrichtung 47 in zumindest einem der Bremskreise I oder II (beispielsgemäß in Fig. 1 im Bremskreis II hinter dem Ventil 18b) ist die Bremsanlage auch für autonomes Fahren geeignet. Eine Bremsdruckaufbau an den Radbremsen 1-4 erfolgt auch ohne Bremspedalbetätigung durch den Fahrer mittels der Druckquellen 50a, 50 bei einer Druckmit¬ telversorgung über die geöffneten ersten Ventile 15a, 15b (bei geschlossenen zweiten Ventilen 14a, 14b; entsprechend der zweiten Bremsbetätigungsphase) . Die erfindungsgemäße Bremsanlage für Kraftfahrzeuge benötigt keinen Unterdruck. Es muss also im Kraftfahrzeug keine Vaku¬ umquelle/ Unterdruckquelle, wie z.B. eine Vakuumpumpe, vorhanden sein. Die Bremsanlage kommt ohne einen Vakuum-Booster aus. Es wird eine einfache, kostengünstige, robuste und zuverlässige Bremsanlage für hydraulische Radbremsen vorgeschlagen, welche ohne Vakuum auskommt und geeignet ist für rekuperatives Bremsen sowie umfangreiche Assistenzfunktionen.
Die elektrisch steuerbare Druckquelle kann als elektrisch betriebene Hydraulikpumpe in bekannter Bauart, z.B. als Kol¬ benpumpe, oder als elektrohydraulischer Linearaktuator ausgeführt werden.
Die Bremsanlage für die Funktionen Normalbremsung und Standard-Fahrdynamikregelung wird mit einfachsten Mitteln zu minimalen Kosten dargestellt.
Da die Bremsanlage nur eine Energiequelle (außer dem Fahrerfuß) aufweist, wird die hydraulisch wirksame Fläche des Haupt¬ bremszylinders bevorzugt so klein gewählt, dass im Fehlerfall eine Fahrzeug-Verzögerung deutlich über der gesetzlich geforderten Abbremsung ( 2,44 m/s2) mit der gesetzlich höchstens erlaubten Fußkraft möglich ist.
Die erfindungsgemäße Bremsanlage kann wahlweise modular, im Sinne von einer ersten Einheit/Modul mit Hauptbremszylinder 10 und einer getrennten, zweiten Einheit/Modul aus der hydrau¬ lischen und elektronischen Steuer- und Regeleinheit HECU (Hydraulic/Electronic Control Unit, mit hydraulischer Steuer- und Regeleinheit HCU und elektronischer Steuer- und Regeleinheit ECU) , oder als ein einziges Modul mit Hauptbremszylinder 10 und HECU (Onebox) aufgebaut sein.
Naturgemäß ist der maximale Pedalweg durch das Fahrzeug begrenzt. Die Volumenauslegung des Hauptbremszylinders erfolgt bevorzugt auf den so erreichbaren Volumenbedarf. Beispiel :
Volumenbedarf für Vollbremsung (lg) 9 cm3
Mit 500 N Fußkraft erreichbare Verzögerung 0,5g
Hierzu erforderliches Volumen 4,6 cm3
Bevorzugt wird die Auslegung des Hauptbremszylinders bei rund zweifachem Notbremsvolumen angestrebt bei vorhandenem Pedalweg und möglichst kleinstem Hauptbremszylinderdurchmesser. Beispiel:
Hauptbremszylinderdurchmesser 19,05 mm
Gesamthub 38,00 mm
Volumenausstoß rund 10,80 cm3
Im Normalbremsfall und bei Mehrbedarf an Druckmittelvolumen für höhere Bremsdrücke holen sich die Druckquellen das zusätzlich benötigte Volumen über die erfindungsmäßig vorgeschlagenen Ventile 15a, 15b (über die Verbindungen 31a, 31b) . Vorteile der Erfindung:
Die Bremsanlage bietet ein bekanntes Bremspedalgefühl und ermöglicht eine einfach durch Software, anforderungs¬ spezifisch einstellbare Ansprechcharakteristik eines Vakuumboosters .
- Es handelt sich um ein vakuumloses System. Dieses führt zu einer C02~ eduzierung von größer 1 g/km.
Die Bremsanlage kommt mit relativ wenigen Bauteilen aus. Die Bremsanlage ist kompakt (vorteilhaftes Packaging) . Die Bremsanlage bietet Gewichtsvorteile.
- Die Bremsanlage baut auf einem bewährten und bekannten
Grundsystem (ESC-Modul 20) auf und baut insoweit auf bewährter Technik auf. ie Bremsanlage umfasst eine „Power on demand"-Druckquelle (50a/50b)
Bezugszeichen
1 Radbremse
2 Radbremse
3 Radbremse
4 Radbremse
5 Druckmittelvorratsbehälter 6 erster Druckraum
7 zweiter Druckraum
8 erster Hauptbremszylinderkolben 9 zweiter Hauptbremszylinderkolben 10 Hauptbrems zylinder
12 Druckstange
13 Bremspedal
14a, 14b zweites Ventil
15a, 15b erstes Ventil
16a, 16b Rückschlagventil
17a, 17b Niederdruckspeieher
18a, 18b drittes Ventil
19 Auslassventil
20 ESC
21 Einlassventil
31a, 31b hydraulische Verbindung
41 Sauganschluss
42 Druckanschluss
45 DruckmessVorrichtung
46 PositionsmessVorrichtung
47 DruckmessVorrichtung
48 Magnetring
49 Wegsensorelement
50a, 50b Pumpe
51 Elektromotor
60 Bremspedalgefühl-Simulator 61 Simulatorkolben
62 elastisches Element 63 Elastomeranschlag
64 Simulatordichtung
65 Simulatorräum
66 Durchlass
5 70 erste Feder
71 Fesseischraube
72 erster Anschluss
73 zweiter Anschluss
74 Druckmittelvorratsbehälter-Anschluss

Claims

Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit
• einem Hauptbremszylinder (10), der zumindest einen ersten und einen zweiten Hauptbremszylinderkolben (8, 9) aufweist, die hintereinander angeordnet sind und einen ersten und einen zweiten Druckraum (6, 7) begrenzen, an welche je ein Bremskreis (I, II) mit Radbremsen (1, 2; 3, 4) angeschlossen ist, wobei der erste Hauptbremszylinderkolben (8) über eine Betätigungskräfte übertra¬ gende Druckstange (12) mit einem Bremspedal (13) ver¬ bunden ist,
• einem den Druckräumen (6, 7) zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (5) ,
• je Bremskreis (I, II) einer elektrisch steuerbaren
Druckquelle (50a, 50b) mit einem Sauganschluss (41) und einem Druckanschluss (42), wobei der Druckanschluss (42) mit den Radbremsen des Bremskreises verbunden ist und wobei der Sauganschluss (41) über ein zweites, insbe¬ sondere stromlos geschlossenes, Ventil (14a, 14b) mit dem Hauptbremszylinder (10) verbunden ist, und
• je Bremskreis (I, II) einem dritten, insbesondere
stromlos offenen, Ventil (18a, 18b), über welches der Hauptbremszylinder (10) mit den Radbremsen des Bremskreises verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
je Bremskreis (I, II) der Sauganschluss (41) der Druckquelle (50a, 50b) über ein erstes, insbesondere stromlos ge¬ schlossenes, Ventil (15a, 15b) mit dem Druckmittelvor¬ ratsbehälter (5) verbunden ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je Bremskreis (I, II) ein Niederdruckspeicher (17a, 17b), insbesondere zur Aufnahme von Druckmittel aus den Rad¬ bremsen, vorgesehen ist, wobei der Sauganschluss (41) der Druckquelle mit dem Niederdruckspeicher (17a, 17b) verbunden ist .
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den zweiten Hauptbremszylinderkolben (9) ein Bremspedalgefühl-Simulator (60) integriert ist, welcher einen in dem zweiten Hauptbremszylinderkolben geführten Simulatorkolben (61) umfasst, der sich über eine elastisches Element (62) an dem zweiten Hauptbremszylinderkolben (9) abstützt .
Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremspedalgefühl-Simulator (60) derart ausgelegt ist, dass der Simulatorkolben (61) bei einer Betätigung des Bremspedals (13) erst bewegbar ist, wenn der zweite Druckraum
(7), insbesondere mittels des ersten und dritten Ventils
(14b, 18b), hydraulisch abgesperrt wird.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese keine weitere elektrisch steuerbare Druckquelle umfasst.
Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbau von Bremsdruck an den Radbremsen in einer zweiten Bremsbetätigungsphase die ersten Ventile (15a, 15b) geöffnet sind oder werden, insbesondere die zweiten Ventile (14a, 14b) geschlossen sind oder werden, und die Druckquellen angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bremsbetätigungsphase durchgeführt wird, wenn aufgrund einer Betätigung des Bremspedals (13) durch den Fahrer
• ein vorbestimmter, zweiter Druckwert im Hauptbremszylinder, insbesondere im zweiten Druckraum des Hauptbremszylinders, erreicht wird oder
• eine Bremspedalbetätigungsgröße einen vorbestimmten, zweiten Wert erreicht, insbesondere die Verschiebung des ersten Hauptbremszylinderkolbens (8) einen vorbe¬ stimmten, zweiten Grenzwert erreicht.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Soll-Ausgangsdruck der Druckquelle anhand eines gemessenen Drucks des Hauptbremszylinders, insbe¬ sondere des zweiten Druckraums des Hauptbremszylinders, und eines zweiten vorgegebenen funktionalen Zusammenhangs bestimmt wird, und dass während der zweiten Bremsbetäti¬ gungsphase der Ausgangsdruck der Druckquelle auf den be¬ stimmten zweiten Soll-Ausgangsdruck eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bremsbetätigungsphase durchgeführt wird, wenn durch eine Autopilot-Funktion eine Bremsung angefordert wird, und insbesondere keine Betätigung des Bremspedals (13) durch den Fahrer vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbau von Bremsdruck an den Rad¬ bremsen bei einer Betätigung des Bremspedals (13) durch einen Fahrer in einer ersten Bremsbetätigungsphase die Sauganschlüsse (41) der Druckquellen (50a, 50b, 30) mittels der zweiten Ventile (14a, 14b) mit dem Hauptbremszylinder (10) verbunden werden oder sind und die Druckquellen angesteuert werden .
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass währen der ersten Bremsbetätigungsphase die dritten Ventile (18a, 18b) geschlossen sind.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Soll-Ausgangsdruck der Druckquelle anhand eines gemessenen Drucks des Hauptbremszylinders, insbe¬ sondere des zweiten Druckraums des Hauptbremszylinders, einer gemessenen Bremspedalbetätigungsgröße, insbesondere einer gemessenen Verschiebung des ersten Hauptbremszylinderkolbens (8), und eines ersten vorgegebenen funkti¬ onalen Zusammenhangs bestimmt wird und dass während der ersten Bremsbetätigungsphase die Druckquellen derart an¬ gesteuert werden, dass der Ausgangsdruck der Druckquellen auf den bestimmten ersten Soll-Ausgangsdruck eingestellt wird .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Bremsbetätigungsphase durchgeführt wird, wenn aufgrund der Betätigung des
Bremspedals (13) durch den Fahrer
• ein erster vorgegebener Druckwert im Hauptbremszylinder, insbesondere im zweiten Druckraum des
Hauptbremszylinders, erreicht wird oder
• eine Bremspedalbetätigungsgröße einen ersten vorge¬ gebenen Wert erreicht, insbesondere die Verschiebung des ersten Hauptbremszylinderkolbens (8) einen ersten vorgegebenen Grenzwert erreicht.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Betätigung des Bremspedals in einer Vorphase die zweiten und die dritten Ventile (18a, 18b, 14a, 14b) geöffnet sind oder werden und die Druckquellen nicht angesteuert werden.
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