WO2016023995A1 - Betätigungssystem, insbesondere für eine fahrzeugbremse und verfahren zum betrieb des betätigungssystems - Google Patents

Betätigungssystem, insbesondere für eine fahrzeugbremse und verfahren zum betrieb des betätigungssystems Download PDF

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Anton Van Zanten
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Valentin Unterfrauner
Heinz Leiber
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    • B60T2270/40—Failsafe aspects of brake control systems
    • B60T2270/403—Brake circuit failure

Definitions

  • Actuation system in particular for a vehicle brake and method for operating the actuation system
  • the invention relates to an actuating system, in particular for a vehicle brake according to the preamble of
  • Patent claim 1 and a method for operating the
  • the main cylinder (HZ) or tandem main cylinder (THZ) is designed for the fallback level in case of failure of the brake system. This is done by appropriate dimensioning with a small diameter.
  • Pressure fluid volume brings and has the advantage that it is operated by the motor spindle and is not effective in the fallback, d. H. the predetermined delay allows.
  • the disadvantage here may under circumstances
  • Main cylinder THZ, motor with ball-threaded gear KGT uni auxiliary pistons are arranged in one axis and the P-Syst ⁇ (such as in DE 10 2012 222 897 AI), the main cylinder TH in one axis and a piston -Cylinder unit (plunger) volume supply with motor are arranged in a laterally offset 'second axis.
  • Applicant is a P-system with Doppelhubkolben and THZ running, which does not meet all the requirements in the length and the valve circuit.
  • WO 2012/017037 and WO 2011/157347 also a brake system for motor vehicles is already known in which a driven Doppelhubkolben is used to build up brake pressure in the wheel brakes. Both applications have in common that via so-called feed valves, the delivery volume is fed via a single-circuit connecting line from Doppelhubkolben the brake circuits.
  • An alternative separate supply to the brake circuits in turn via feed valves includes a connecting valve which merges the brake circuits.
  • Both solutions are critical to error because brake circuit failure and failure of the feed valves failure of the brake booster or a total failure of the brake is the result.
  • DE 2006 030 141 a single-circuit connecting line is provided, which is connected via changeover valves with consumers. These valves have an extra
  • the invention is based on the object, a system with low structural complexity, short length and high
  • an actuation system with a short overall length and high reliability is created, which is further reduced in complexity and in an advantageous embodiment with the least possible effort, in particular valves, and in a simple manner in stages of development
  • the invention is based on DE 10 2014 109 628.8 of
  • valves EA are not needed. In addition to cost savings, this also means an increase in fail-safety, since the two
  • a 'connection between the pressure chambers of the Doppelhubkolbens is provided, which can be interrupted via a valve.
  • full use of Doppelhubkolbens with different effective surfaces can act in a first stroke at lower pressures, the larger effective area with locked connection to the pressure chambers of the Doppelhubkolbens. Thereafter, when the valve is open, the connection during the forward stroke causes a
  • Closing spring of the valve are for safety reasons on the blocking pressure z. B. 200 bar, so that in case of failure of the brake circuit BHL2 prevents a Vorhellventil promotion in this circle.
  • the pressure reduction takes place here via the opening of the exhaust valves together in both brake circuits and ⁇ ⁇ pressure transducer is measured.
  • Double-stroke piston takes place. Here replaced the
  • a position sensor for the piston of the first piston-cylinder unit (floating piston SK) is provided, which makes it possible to position the floating piston by appropriate circuit of the return stroke in a position which z for the fallback.
  • B. promotes a larger volume in the brake circuit HL1 in case of failure of the engine.
  • auxiliary piston circle For this purpose, double-stroke piston (DHK) pressure is introduced into this circuit. For this, the circle must be closed. When the circuit is closed, however, a pressure equalization with parked vehicle and increasing temperatures is necessary.
  • DHK double-stroke piston
  • Schnüffelloch provided a flow valve, which closes when pressure is applied to the auxiliary piston.
  • auxiliary piston circuit Normal operation, the auxiliary piston circuit is depressurized. A certain throttle effect during braking can be achieved by operation with
  • Pulse width modulation (PWM) of the WA valve result. With the execution of an adaptive characteristic is possible as will be described later.
  • the volume of a vehicle depends largely on the elasticity of the caliper, pressure and vehicle weight. From small car to SUV almost factor 2.
  • the volume promotion / stroke can be significantly improved.
  • a motor can be optimized for the same performance by higher speed with correspondingly smaller torque. This essentially determines the size and weight. This can be done at
  • Double-stroke pistons are used by smaller ones
  • FIG. 1 shows a system without inlet / outlet valves EA with a simplified Wegsimulator learned; Fig. La characteristics of the Wegsimulator learned; a system with a solenoid valve V F for Voryogllur alternatively with Wegsimulator acc. Fig. 7 of DE 10 2014 109 628.8 of the applicant; a system with a valve D from -VH, in which over pre-stroke, a pressure reduction takes place with the Doppelhubkolben DHK;
  • Fig. 3a shows a system gem.
  • Fig. 3 with an application for
  • Fig. 4 shows a system in which both at Vorhub and
  • FIG. 1 The system shown in FIG. 1 has numerous correspondences with respect to the basic construction with that of FIG. 7 of DE 10 2014 109 628.8 of the Applicant, so that this is only briefly described here.
  • It is a first pressure source, in the form of a piston-cylinder unit
  • auxiliary piston 16 acts via a force-displacement sensor KWS (described in more detail below) with two pedal travel sensors 2a, 2b, the actuator,
  • the movement of the auxiliary piston can be transmitted by means of a pedal plunger 3 on the piston SK of the first piston-cylinder unit (master cylinder).
  • the piston DHK of the second piston-cylinder unit is by means of an electromechanical drive with motor and Ball-threaded gear KGT driven.
  • the floating piston forms on its front side and on its rear side each a separate working chamber, which are each connected via a hydraulic line HL1 or HL2 to a valve device or a valve block VBL.
  • the Doppelhubkolben D of the second piston-cylinder unit forms two separate working chambers 10 a and 10 b, wherein the piston
  • brake circuits are formed, which are separated by the piston SK, however, can interact hydraulically by moving the piston SK and related volume in two circles. From a working chamber of the
  • Auxiliary piston 16 leads a hydraulic line HL3 via a normally open valve ESV to the hydraulic line or brake circuit HL2.
  • Another hydraulic line HL6 in which a normally closed valve WA is connected, leads from the line HL3 to a hydraulic return line R, which leads to a reservoir VB.
  • ECU electronice control unit
  • Figure 1 is the pressure build-up be braked from the working chamber 10a of the second piston-cylinder unit (Doppelhubkolben DHK) via the valve V3 during the forward stroke directly into the brake circuit HL2 and over the
  • the floating piston SK is moved as possible to the initial position, optionally by opening the brake circuit HL2 via an AV valve for volume compensation in the R line.
  • the position of the floating piston SK is measured via a sensor S S v with target 28. This has an advantage in case of failure of the DHK or engine for the
  • the floating piston SK is in both end positions on Fed ⁇ F D before the stop. This has the advantage that the ball-threaded transmission KGT is not so heavily loaded by c stop A and by current increase according to the
  • the Wegsimulator learned WS differs wesentli to that of DE 10 2014 109 628.8 of the applicant.
  • Auxiliary piston 16 promotes after closing the valve WA a corresponding volume in the piston of the travel simulator.
  • the spring gives a counterforce which generates a pressure.
  • This is in a WS system, a function of the pedal travel Sps, measured by the pedal travel sensors 2a, 2b and controlled by the stroke of Doppelhubkolbens (DHK) or pressure transducer DG.
  • the pressure is determined, which is generated by means of the motor and the Doppelhubkolbens DHK. This pressure acts in the pressure chamber 12a.
  • the pressure also acts on the piston surface of the pedal plunger 3 and generates the desired pressure-proportional reaction to the brake pedal.
  • auxiliary piston 16 a strong spring between this uni an intermediate piston to the pedal is arranged.
  • Pedal force F P is predominantly pressure-proportional.
  • the characteristics can be made adaptive.
  • ABS function especially at low ⁇ , as today, the pedal travel can be limited, which is noticeable in a hard, pulsating pedal.
  • closing the valve WA can make the pedal stiff.
  • the brake pressure acts on the auxiliary piston and after closing the valve WA is opened briefly. This creates a pedal movement similar to today's ABS, which makes sense only at the beginning de: ABS function can act.
  • Double-stroke piston and valve V4 connected to the line
  • Double-stroke piston DHK generates according to pressure. All components can be checked for leaks.
  • Brake circuits HL1 and HL2 which may result in an asymmetrical pressure build-up, depending on the position of the
  • Piston SK This can be reduced by a pressure equalization with the described positioning of the SK piston. In case of engine failure during braking without ABS or before
  • the volume from the working space of the auxiliary piston 16 fully acts on the brake circuit HL2 and the Volume from the working space of the floating piston correspond! on the brake circuit HL1.
  • the auxiliary piston 16 w acts a push rod piston DK.
  • Auxiliary piston 16 is in this way simulator without
  • valve VVB corresponds to the function described in DE 10 2014 109 384.4 of the Applicant (FIG. 7 there), but can still be extended. If the floating piston SK dura return stroke is driven to the right stop, so can
  • valve In this position, the valve can be checked for leaks.
  • Suction valve SV causes a return flow of the volume in the working space of the auxiliary piston when it runs back.
  • Auxiliary piston provided with Schnüffelloch a flow valve, which closes when pressurizing the auxiliary piston.
  • the throttle D causes the pressure equalization with a relatively small cross-sectional area corresponding to the small temperature ⁇ rise gradient.
  • This small cross-sectional area allows on the one hand, a sufficient tightness of Hilfsskolbenkrei HL3 in the described function.
  • the valve block V BL contains the control valves intake valves EV for pressure build-up and exhaust valves AV for pressure reduction, which are also used for normal braking.
  • SO stands for normally open and SG closed for normally closed.
  • SG normally closed
  • gestrichel 'line the case of two valves of the magnetic member is not pressure-loaded, see gestrichel 'line. This part is in with the reservoir in
  • Figure 2 shows an expansion stage with solenoid valve VF in
  • FIG. 2 shows the path simulator of FIG. 7 of the Applicant (E138a) also covers adaptive path simulator WS with strong recuperation.
  • Solenoid valve VF disconnected. It acts thereby the big one
  • Piston surface of the double-stroke piston DHK It is important here that in this phase, the piston rear side of the Doppelhubkolbens by appropriate valve circuit, in the example only valve S2, can suck from the reservoir VB. Due to the large piston area, which promotes much volume, is the
  • Pre-charge pressure is limited to less than 50bar, so that the
  • Double-stroke piston DHK This is also effective in the highest pressure range if here again a forward stroke is necessary.
  • This piston diameter determines the power of the locker of the ball screw transmission KGT and also the moment of the
  • Figure 3 shows an expansion stage with a valve P from -VH, which is open in the Vorhub function and both
  • Pressure build-up as well as dismantling allows within the scope of the volume and pressure up to about 100 bar, which are possible by the double-stroke piston DHK during the pre-stroke. This pressure is sufficient for 95% of all stunts. For higher pressures then the return stroke is necessary. The pressure reduction then takes place through the valves AV as in FIG. 1.
  • Double stroke piston with open valve Pab-VH and valve VF The pressure reduction is measured by the pressure transducer and the
  • Double stroke piston determines the speed of pressure reduction, controlled by the pedal travel sensors.
  • the pressure reduction with the double-stroke piston DHK has u.a. the advantage that the
  • Piston area The stroke position when switching the valve is read in the control of Doppelhubkolbens DHK. During pressure reduction then the difference volume is determined, 'the return stroke can not take. This difference volume is then in the first phase via the outlet valve AV, preferably in the brake circuit 2 in the return to
  • the volume is assigned from the known pressure-volume curve of a pressure difference.
  • the further pressure reduction then takes place via the double-stroke piston DHK up to the pressure 0.
  • the second solution shown in FIG. 3b is that an outlet valve AV is used for the return flow parallel to the valve V4. This is opened during the return movement of the double-stroke piston DHK for pressure reduction, wherein the valve VF is closed.
  • This valve also enables multiplex (MUX) operation.
  • MUX multiplex
  • the push rod piston is replaced in the serial construction by the DHK.
  • partial MUX operation only for pressure build-up and in special cases also for pressure reduction.
  • the advantages of the MUX in the precise pressure control by appropriate volume measurement of the DHK are also possible here in a modular expansion stage. Reference is then made to FIG. 3a.
  • the system requires redundant components For example, a redundant winding can be used with the EC motor
  • Control can be used. If gasket D2 fails, the pre-filling is no longer effective. Over the piston with D3 is' still a volumetric delivery and pressure build-up possible. If the suction valve Sl, then no Vorhub mögli but only return stroke in brake circuit HL1, without pressure build-up in HL2. This can be solved by an additional VAF (S which also injects volume HL2 into HL2 during the return stroke. If HL1 fails, Vp ⁇ acts redundantly to VF as blocking the volume flow into the struck HL1.
  • Figure 4 shows the expansion stage with D from valves both for the forward stroke and for the return stroke.
  • VVB normally open valve to reservoir VB

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betätigungssystem, insbesondere für eine Fahrzeugbremse, mit einer Betätigungseinrichtung, wie einem Bremspedal, zumindest einer ersten Druckquelle, insbesondere Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder), welche insbesondere mittels der Betätigungseinrichtung betätigbar ist und einer zweiten Druckquelle, insbesondere Kolben-Zylinder-Einheit (DHK), mit einem elektro-mechanischen Antrieb, wobei die Druckquellen jeweils über eine Hydraulikleitung mit zumindest einem Bremskreis verbunden sind, um dem Bremskreis Druckmittel zuzuführen und die Fahrzeugbremse mit Druck zu beaufschlagen, und mit einer Ventileinrichtung zur Regelung des Bremsdruckes. Es ist vorgesehen, dass mittels der zweiten Druckquelle, insbesondere der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) beim Vor- und Rückhub, zumindest einem Bremskreis gesteuert Druckmittel zuführbar ist.

Description

Betätigungssystem, insbesondere für eine Fahrzeugbremse un< Verfahren zum Betrieb des Betätigungssystems
Die Erfindung betrifft ein Betätigungssystem, insbesondere für eine Fahrzeugbremse gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 und ein Verfahren zum Betrieb des
Betätigungssystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 20.
Stand der Technik
Die Anforderungen an Bremssysteme steigen. Dies gilt
insbesondere auch hinsichtlich der Fehlersicherheit und guter Rückfallebene. Wenn der Bremskraftverstärker ausfällt, so soll bei der international vorgegebenen Fußkraft von 500 N eine Verzögerung möglichst größer als 0,64 g erreicht werden, was gegenüber der Mindestanforderung des Gesetzgebers vom 0,24 erheblich mehr bedeutet. Ein Vorteil der hohen
erreichbaren Verzögerung ist es auch, dass bei Ausfall des Bremskraftverstärkers eine rote Warnlampe, welche den Fahrer irritiert, nicht angesteuert werden muss.
Gelöst werden können diese Forderungen durch Brake-by-wire- Systeme mit Wegsimulator. Hierbei ist der Haupt zylinder (HZ) bzw. Tandem-Haupt zylinder (THZ) für die Rückfallebene bei Ausfall des Bremssystems ausgelegt. Dies erfolgt durch entsprechende Dimensionierung mit kleinem Durchmesser.
Dadurch entstehen höhere Drücke bei einer entsprechenden Fußkraft. Das notwendige Bremsflüssigkeits-Volumen für 0,6 und entsprechenden Druck ist relativ klein im Vergleich zu dem bei maximalem Druck bei voller Fahrzeugverzögerung und Fading. Das notwendige Volumen kann ein THZ auch bei große: Hub nicht voll aufbringen. In der DE 10 2009 043 494 der Anmelderin ist hierfür eine Lösung vorgeschlagen mit
Speicherkammer, welche bei höheren Drücken entsprechende Volumen in den Bremskreis einspeist. Ferner ist in der DE 2010 045 617 AI der Anmelderin eine weitere Lösung
beschrieben, bei der über entsprechende Ventil- und THZ- Steuerung Volumen vom Haupt zylinder aus dem Vorratsbehälter in den Bremskreis gefördert wird. Bei Fahrzeugen mit großer Volumenaufnahme, z. B. SUV und Kleintransportern, muss die Auffüllung der Bremskreise beim Abbremsen schon vor dem
Blockierdruck für high μ notwendig erfolgen. Beide Lösungen stellen eine hohe Anforderung an die Dichtheit der Ventile. Außerdem sind mit der zusätzlichen Auffüllung der Bremskreise eine Unterbrechung des Druckaufbaus und kleine Bremsverluste verbunden .
In der DE 10 2011 111 369 der Anmelderin ist ein System mit Zusatzkolben beschrieben, welches das erforderliche
Druckmittelvolumen bringt und den Vorteil hat, dass es von der Motorspindel betätigt wird und in der Rückfallebene nicht wirksam ist, d. h. die vorgegebene Verzögerung ermöglicht. Nachteilig können sich hierbei unter Umständen die
entsprechend hohen Kräfte auswirken, welche die Spindel, den Kugel-Gewinde-Trieb (KGT) und die Lager belasten.
Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt ist die Einbaulänge. Hierzu gibt es bei Bremssystemen zwei unterschiedliche Bauformen, die sog. „Serielle Bauform" S und die „Parallel' Bauform" P (nachfolgend auch „S-System" bzw. „P-System" genannt) . Darunter ist zu verstehen, dass beim S-System di< Hauptkomponenten (wie z. B. in DE 10 2011 111 369) der
Haupt zylinder THZ, Motor mit Kugel-Gewinde-Getriebe KGT uni Hilfskolben in einer Achse angeordnet sind und beim P-Syst< (wie z. B. in DE 10 2012 222 897 AI), der Haupt zylinder TH in einer Achse und eine Kolben-Zylinder-Einheit (Plunger) Volumenbereitstellung mit Motor in einer seitlich versetzt' zweiten Achse angeordnet sind.
Die P-Systeme erfordern weniger Baulänge, sind aber
aufwändiger und unterscheiden sich zu S-System auch in der Fehlersicherheit. Gemäß der DE 10 2013 111 974.3 der
Anmelderin ist ein P-System mit Doppelhubkolben und THZ ausgeführt, welches in der Baulänge und der Ventilschaltung noch nicht allen Anforderungen genügt.
Aus der WO 2012/017037 und der WO 2011/157347 ist auch bereits eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der ein angetriebener Doppelhubkolben Verwendung findet, um Bremsdruck in den Radbremsen aufzubauen. Beiden Anmeldungen ist gemeinsam, dass über sogenannte Einspeiseventile das Fördervolumen über eine einkreisige Verbindungsleitung vom Doppelhubkolben den Bremskreisen zugeführt wird. Eine alternative getrennte Zuführung zu den Bremskreisen wiederum über Einspeiseventile beinhaltet ein Verbindungsventil, welches die Bremskreise zusammenführt. Beide Lösungen sind fehlerkritisch da bei Bremskreisausfall und Ausfall der Einspeiseventile ein Ausfall der Bremskraftverstärkung oder ein Totalausfall der Bremse die Folge ist. Auch bei der DE 2006 030 141 ist eine einkreisige Verbindungsleitung vorgesehen, welche über Umschaltventile mit Verbrauchern verbunden ist. Diese Ventile haben eine zusätzliche
Verbindung zum Vorratsbehälter. Hier ist ebenfalls die einkreisige Verbindung mit Umschaltventilen fehlerkritisch wenn sicherheitsrelevante Verbraucher eingesetzt werden, w z.B. Brems- oder Getriebesysteme.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System mit geringem baulichem Aufwand, kurzer Baulänge und hoher
Fehlersicherheit zu schaffen.
Lösung der Aufgabe
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung und ihren Ausgestaltungen wird ein Betätigungssystem mit kurzer Baulänge und hoher Fehlersicherheit geschaffen, welches bezüglich Komplexität weiter reduziert ist und in einer vorteilhaften Ausführung mit geringstmöglichem Aufwand, insbesondere Ventilen, auskommt und in Ausbaustufen auf einfache Weise
Funktionserweiterungen ermöglicht .
Vorteilhafte Ausführungsformen bzw. Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen enthalten, auf die hier auch zu Beschreibungszwecken der Einfachheit halber Bezug genommen wird.
Die Erfindung baut auf der DE 10 2014 109 628.8 der
Anmelderin auf (auf die auch zu Offenbarungszwecken insoweit Bezug genommen wird) , wobei neben dem Verzicht der
Trennventile TV auch noch weitere Ventile (Ventile EA) nicht benötigt werden. Das bedeutet neben Kosteneinsparung auch eine Erhöhung der Fehlersicherheit, da die beiden
Druckkammern des Doppelhubkolbens DHK jeweils getrennt mit einem Bremskreis verbunden sind. Hiermit ist nun eine 2- kreisige Druckversorgung zum 2-kreisigen Bremssystem gegeb was eine höhere Fehlersicherheit und Transparenz der Fehle: ermöglicht .
Mit der erfindungsgemäßen Lösung und ihren Ausführungsform wird das Potential eines Doppelhubkolbens mit
unterschiedlichen Wirkflächen umgesetzt mit Vorfüllen, insbesondere bei niedrigem Druck (< 50bar) . Hierzu ist ein' Verbindung zwischen den Druckkammern des Doppelhubkolbens vorgesehen, die über ein Ventil unterbrochen werden kann. : voller Nutzung des Doppelhubkolbens mit unterschiedlichen Wirkflächen kann in einem ersten Hubbereich bei kleineren Drücken die größere Wirkfläche bei gesperrter Verbindung zu den Druckräumen des Doppelhubkolbens wirken. Danach bewirkt bei geöffnetem Ventil die Verbindung beim Vorhub eine
kleinere wirksame Fläche (Differenz der beiden Wirkflächen) . Damit sind kleinere Kolbenkräfte erforderlich, was bei höheren Drücken ein Vorteil ist, wegen der geringeren
Spindelkraft und des geringeren Motormomentes.
Es lassen sich nun auf dieser Basis durch entsprechende zusätzliche Ventile die Funktionen erweitern. In der Figur 7 der DE 10 2014 109 628.8 ist das Vorfüllen des Bremskreises durch ein Überdruckventil mit fester Einstellung beschrieben. Dies kann verbessert werden durch ein Magnetventil, welches eine variable Vorfüllung erlaubt und auch das Volumen des Rückhubes in den Bremskreis HL2 fördern lässt. Die
Schließfeder des Ventils werden aus Sicherheitsgründen auf den Blockierdruck z. B. 200 bar gelegt, damit bei Ausfall von Bremskreis BHL2 ein Vorfüllventil eine Förderung in diesen Kreis verhindert. Der Druckabbau erfolgt hier über die Öffnung der Auslassventile gemeinsam in beiden Bremskreisen und wird ν· Druckgeber gemessen.
Ist dieses nicht gewünscht, so kann über ein weiteres Vent der Druckabbau über den Doppelhubkolben (DHK) erfolgen, we: nur der Vorhub zum Druckaufbau z. B. bis 200 bar genutzt wird. Mit diesem Ventil ist auch der Multiplex Betrieb möglich, bei dem sowohl Druckaufbau und Abbau über den
Doppelhubkolben (DHK) erfolgt. Hier ersetzt der
Doppelhubkolben (DHK) beim seriellen System den
Druckstangenkolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit.
In einer weiteren Ausbaustufe kann auch mit einem
zusätzlichen Ventil für den Rückhub Druckabbau beim Rückhub über den Doppelhubkolben (DHK) erfolgen.
Weiterhin ist ein Positionssensor für den Kolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (Schwimmkolben SK) vorgesehen, welcher es ermöglicht, den Schwimmkolben durch entsprechende Schaltung des Rückhubes in einer Stellung zu positionieren, welche für die Rückfallebene z. B. bei Ausfall des Motors ein größeres Volumen in den Bremskreis HL1 fördert.
Sehr wichtig ist die Diagnose verschiedener Funktionen z. B. auch der Hilfskolbenkreis . Hierzu wird vom Doppelhubkolben (DHK) Druck in diesen Kreis eingeleitet. Hierzu muss der Kreis geschlossen sein. Bei geschlossenem Kreis ist jedoch ein Druckausgleich bei geparktem Fahrzeug und ansteigender Temperaturen notwendig. Hierzu ist zweckmäßig entweder eine Saugventil-Drossel-Kombination oder bei Hilfskolben mit
Schnüffelloch ein Strömungsventil vorgesehen, welches bei Druckbeaufschlagung des Hilfskolbens schließt. Ein großes Potenzial des Vereinfachens besteht im Wegsimulatoraufbau. Hierzu bietet sich eine entsprechende Dimensionierung des Pedalstößels an, welcher der Pedalkraf' durch die Rückwirkung des Druckes entgegenwirkt. Damit läs sich ein Wegsimulatorkolben mit Ventilen einsparen. Im
Normalbetrieb ist der Hilfskolbenkreis drucklos. Eine gewi Drosselwirkung beim Anbremsen kann durch Betrieb mit
Pulsweitenmodulation (PWM) des WA Ventils ergeben. Mit die Ausführung ist auch eine adaptive Kennlinie möglich wie später beschrieben wird.
Beim seriellen System ist der Kolbendurchmesser der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) gegeben durch das Volumen und max . Pedalkraft entsprechend den Vorschriften. Dagegen besteht beim parallelen System mit Doppelhubkolben (DHK) ein großer Spielraum für Kolbendurchmesser, Hub,
Spindelkraft und Motormoment. Zusätzlich noch durch Vorfüllen kann das Volumen erheblich verbessert werden, was aus einem Kolbenhub dem Bremssystem zugeführt wird.
Nach dem Stand der Technik wird die Volumenbilanz des
Bremssystems bestimmt durch den Hub des Förderkolbens
(Haupt zylinder oder Plunger) .
Die Volumenaufnahme eines Fahrzeuges hängt wesentlich von der Elastizität der Bremssattel, Druck und Fahrzeuggewicht ab. Vom Kleinwagen bis zum SUV fast Faktor 2.
Durch Nachfördern mit Rückbewegung der Kolben wird bei einigen Systemen weiteres Volumen gewonnen, was aber mit erheblichem Zeitverlust 100 - 200 ms verbunden ist. Beim Doppelhubkolben (DHK) stehen als Stufenkolben zwei Kolbendurchmesser = Flächen zur Verfügung und zugleich ein' schnelle Umschaltung von Vorhub auf Rückhub ohne nennenswe: Zeitunterbrechung. Damit können die Kolbenhübe kleiner ausgelegt werden oder die Kolbenflächen, welche proportion zum Druck die Spindelkraft und das Motormoment bestimmen, heißt im Vergleich zum seriellen System können die
Spindelkräfte bis zu 50 % reduziert werden, was
gegebenenfalls ein kleineres Getriebe (Kugel-Gewinde-Getri< KGT) oder eine kostengünstige KunstStoffmutter für das
Getriebe möglich macht. Wie schon erwähnt, kann zusätzlich beim Vorfüllen mit der großen Fläche die Volumenförderung / Hub erheblich verbessert werden. Bekanntlich kann ein Motor bei gleicher Leistung optimiert werden durch höhere Drehzahl bei entsprechend kleinerem Drehmoment. Dieses bestimmt im Wesentlichen die Baugröße und Gewicht. Dies kann beim
Doppelhubkolben (DHK) genutzt werden durch kleinere
Kolbendurchmesser = kleinere Spindelkraft = Motormoment bei größerem Hub. Dieser ist durch Vorhub und Rückhub des
Doppelhubkolbens (DHK) ideal zu optimieren.
Beschreibung der Figuren
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausführungen bzw.
Ausgestaltungen sind nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben .
Es zeigen:
Fig. 1 ein System ohne Einlass-/Auslassventile EA mit einer vereinfachten Wegsimulatoreinrichtung; Fig. la Kennlinien der Wegsimulatoreinrichtung; ein System mit einem Magnetventil VF für Vorfüllur alternativ mit Wegsimulator gem. Fig. 7 der DE 10 2014 109 628.8 der Anmelderin; ein System mit einem Ventil Dab-VH, bei der über Vorhub ein Druckabbau mit dem Doppelhubkolben DHK erfolgt ;
Fig. 3a ein System gem. Fig. 3 mit einer Anwendung für
autonomes Fahren; und
Fig. 4 zeigt ein System, bei dem sowohl bei Vorhub als auch
Rückhub der Druckabbau mit dem Doppelhubkolben DHK erfolgt .
Das in Figur 1 dargestellte System weist bezüglich des grundsätzlichen Aufbaus zahlreiche Übereinstimmungen mit dem der Figur 7 der DE 10 2014 109 628.8 der Anmelderin auf, so dass dieser hier nur kurz beschrieben ist. Es ist eine erste Druckquelle, in Gestalt einer Kolben-Zylinder-Einheit
(Hauptzylinder), eine zweite Druckquelle bzw. Kolben- Zylinder-Einheit mit Doppelhubkolben (DHK) und eine dritte Druckquelle bzw. Kolben-Zylinder-Einheit mit Hilfskolben 16 vorgesehen. Auf den Hilfskolben 16 wirkt über einen Kraft- Weg-Sensor KWS (im Folgenden noch näher beschrieben) mit zwei Pedalwegsensoren 2a, 2b die Betätigungseinrichtung,
insbesondere Bremspedal 1. Die Bewegung des Hilfskolbens kann mittels eines Pedalstößels 3 auf den Kolben SK der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) übertragen werden. Der Kolben DHK der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit wird mittels eines elektromechanischen Antriebes mit Motor und Kugel-Gewinde-Getriebe KGT angetrieben. Der Schwimmkolben bildet auf seiner Vorderseite und seiner Rückseite je eine getrennte Arbeitskammer die jeweils über eine hydraulische Leitung HLl bzw. HL2 mit einer Ventileinrichtung bzw. einei Ventilblock VBL verbunden sind. Auch der Doppelhubkolben D der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit bildet zwei getrennte Arbeitskammern 10a bzw. 10b, wobei der Kolben
unterschiedliche Kolbenwirkflächen aufweist und wobei die Arbeitskammern über hydraulische Leitungsabschnitte HL7 bz' HL8 mit den hydraulischen Leitungen HLl bzw. HL2 verbunden sind. Von den Arbeitskammern 10a, 10b des Doppelhubkolbens führen hydraulische Leitungen (gestrichelt gezeichnet) in die Rückschlagventile Sl bzw. S2; geschaltet sind zudem
Vorratsbehälter VB . In den Leitungsabschnitten HL7 und HL8 sind ebenfalls jeweils Rückschlagventile V3 bzw. V4
angeordnet. Außer diesen Ventilen sind bei der in Figur 8 dargestellten Ausführung vor dem Ventilblock VBL keine
Ventile in den Bremskreisen vorgesehen. Auf diese Weise werden Bremskreise gebildet, die durch den Kolben SK getrennt sind jedoch durch Verschieben des Kolbens SK und damit verbunden entsprechendes Volumen in zwei Kreisen hydraulisch zusammenwirken können. Von einer Arbeitskammer des
Hilfskolbens 16 führt eine hydraulische Leitung HL3 über ein stromlos offenes Ventil ESV zur hydraulischen Leitung bzw. Bremskreis HL2. Eine weitere hydraulische Leitung HL6, in die ein stromlos geschlossenes Ventil WA geschaltet ist, führt von der Leitung HL3 zu einer hydraulischen Rücklaufleitung R, die zu einem Vorratsbehälter VB führt. Eine erforderliche elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) für den Motor und die weiteren elektrischen Komponenten ist nicht
dargestellt . -nn -
Bei der Ausführung gem. Figur 1 erfolgt der Druckaufbau be Anbremsen aus dem Arbeitsraum 10a der zweiten Kolben- Zylinder-Einheit (Doppelhubkolben DHK) über das Ventil V3 beim Vorhub direkt in den Bremskreis HL2 und über den
Arbeitsraum des Kolbens SK der ersten Kolben-Zylinder-Einh< (Hauptzylinder) in den Bremskreis HL1. Das Ventil ESV ist hierbei geschlossen und das Ventil WA ist geöffnet, abhäng vom Arbeitsbereich des Wegsimulators WS.
Sollte das Volumen oder der entsprechend erreichte Druck nicht ausreichen, so erfolgt beim Rückhub des
Doppelhubkolbens Volumenförderung in den Bremskreis HL1.
Dieser bewegt wiederum den Schwimmkolben SK nach rechts, so dass eine weitere Drucksteigerung in Bremskreis HL2
stattfindet. Hierbei wird der Schwimmkolben SK möglichst in die Anfangsstellung bewegt, gegebenenfalls durch Öffnung des Bremskreises HL2 über ein AV Ventil zum Volumenausgleich in die R-Leitung. Die Position des Schwimmkolbens SK wird gemessen über einen Sensor SSv mit Target 28. Dies hat einen Vorteil bei Ausfall des DHK oder Motors für die
Rückfallebene. Durch die Ausgangsposition kann mehr Volumen vom Schwimmkolben SK gefördert werden als in der Endposition. Dasselbe kann gemacht werden bei μ-Sprung auf niedriges
Niveau und damit Druckabbau in den Radkreisen. Hierbei wird nach dem ersten Druckabbau bei den folgenden durch Rückhub der Kolben in eine günstige Position bewegt, ideal als
Funktion der Stellung des Hilfskolbens 16. Wenn der
Schwimmkolben SK in der Anfangsstellung (rechts) auf den Anschlag trifft, wird zuvor das Ventil VVB und damit der
Rücklauf geschlossen. Das Schließen erfolgt auch zusätzlich, wenn die Primär- oder Sekundärdichtung des Kolbens SK
ausfällt. Dies wird zuvor von der Diagnoseschaltung erkannt, wenn die Relation von Druck und Fördervolumen des Doppelhubkolbens DHK nicht mit der Druck-Volumen-Kennlinie des Bremssystems übereinstimmt.
Der Schwimmkolben SK läuft in beiden Endstellungen auf Fed< FD vor dem Anschlag auf. Dies hat den Vorteil, dass durch c Anschlag A das Kugel-Gewinde-Getriebe KGT nicht so stark belastet wird und durch Stromanstieg entsprechend der
Federkraft F0 der Anschlag gemessen werden kann.
Die Wegsimulatoreinrichtung WS unterscheidet sich wesentli zu dem der DE 10 2014 109 628.8 der Anmelderin. Der
Hilfskolben 16 fördert nach Schließen des Ventiles WA ein entsprechendes Volumen in den Kolben des Wegsimulators. Die Feder ergibt eine Gegenkraft welche einen Druck erzeugt.
Dieser Druck wirkt dann auf den Hilfskolben und damit auch die Pedalkraft. Bei offenem Ventil WA in einer ersten Stufe des Wegsimulators wird die Pedalrückwirkung erzeugt durch die Rückstellfeder 18. Bei der erfindungsgemäß stark
vereinfachten Wegsimulatoreinrichtung wird die
Pedalrückwirkung zum Hauptteil durch die Druckkraft des Pedalstößels 3, auf den der Bremsdruck einwirkt, erzeugt. Dieser ist bei einem WS-System eine Funktion des Pedalweges Sps, gemessen von den Pedalwegsensoren 2a, 2b und geregelt nach dem Hub des Doppelhubkolbens (DHK) oder Druckgeber DG. Bei der erfindungsgemäßen Wegsimulatoreinrichtung wird mit anderen Worten mittels Pedalwegsensoren 2a/2b der Druck bestimmt, der mittels des Motors und des Doppelhubkolbens DHK erzeugt wird. Dieser Druck wirkt im Druckraum 12a. Damit wirkt der Druck auch auf die Kolbenfläche des Pedalstößels 3 und erzeugt die erwünschte druckproportionale Rückwirkung auf das Bremspedal . Im Hilfskolben 16 ist eine starke Feder zwischen diesem uni einem Zwischenkolben zum Pedal angeordnet. Bei
Pedalbetätigung entsteht hier ein kraftabhängiger
Differenzweg, der über die beiden Pedalwegsensoren 2a/2b gemessen wird. Diese Anordnung wird daher als Kraft-Weg- Sensor KWS bezeichnet und wird insbesondere zur
Fehlerdiagnose verwendet.
Die Abstimmung von Kolbenhub und Wirkfläche = Volumen zum Druckaufbau im Bremssystem kann hier variiert werden für d Optimierung des EC-Motors des Antriebes, was zweckmäßig mi' einer Reduzierung des Motormomentes bei höherer Drehzahl realisiert wird. Oft wird hierzu ein Untersetzungsgetriebe verwendet. Vorteilhaft kann jedoch ohne Getriebe eine
entsprechende Kolbenwirkfläche mit entsprechendem Hub
eingesetzt werden.
In Figur la sind die Kennlinien dargestellt, indem die
Pedalkraft FP vorwiegend druckproportional ist. Hierbei können die Kennlinien adaptiv gestaltet werden. Die
Normalkennlinie entspricht b, bei der beim Aussteuerpunkt des WS zu 40 % des Pedalweges WSA ein harter Anschlag erfolgt. Hier ist der max . Druck eingesteuert. Dieser Aussteuerpunkt kann entsprechend Kennlinie a vorgelegt werden, was z. B. relevant ist bei hoher Pedalgeschwindigkeit. Hier ist durch einen kleineren Weg schneller der Druck auf max. Wert. Im Gegensatz kann ein Fading dem Fahrer wie heute durch eine einem längeren Pedalweg entsprechende Kennlinie c
signalisiert werden. Bei ABS-Funktion, insbesondere bei low μ, kann wie heute der Pedalweg begrenzt werden, was sich in einem harten, pulsierenden Pedal bemerkbar macht. So kann durch Schließen von Ventil WA das Pedal steif werden. Hierbei kann auch noch eine kleine Pedalbewegung erzeugt werden, indem durch kurzes Öffnen von Ventil ESV der Bremsdruck au den Hilfskolben wirkt und nach Schließen kurzzeitig das Ventil WA geöffnet wird. Damit entsteht eine Pedalbewegung ähnlich dem heutigen ABS, welche sinnvoll nur zu Beginn de: ABS Funktion wirken kann.
Dieses Wegsimulator-Konzept ist bei hoher
Rekuperationsleistung / Drehmoment des Generators nachteil da entsprechend der Bremsdruck kleiner ist und damit auch ι Pedalkraft. Hier kann das Wegsimulator-Konzept aus der DE 2014 109 384.4 der Anmelderin (dort Figur 7 und Figur 9) m einem hydraulischen Wegsimualtorkolben eingesetzt werden.
Es gibt zahlreiche Fälle der Bremsbetätigung zu
berücksichtigen. Im Normalfall wird nach einer Bremsung das Bremspedal 1 wieder in die Ausgangsstellung zurückgestellt. Hierbei wird auch der Doppelhubkolben DHK wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt. Bei der sog. Stotterbremse wird der Bremsdruck reduziert und wieder erhöht. Hierbei gibt es für den Doppelhubkolben unterschiedliche
Schaltungsmöglichkeiten: a) beim Druckabbau bewegt sich der Doppelhubkolben DHK zurück in die vom Pedalweg bzw.
Bremsdruck bestimmte Stellung entsprechend der Druck-Volumen- Kennlinie. Das Rückhubvolumen gelangt in die hydraulische Leitungen HL8 und HL1 zum Druckabbau über Ventil AV; b) der Doppelhubkolben DHK verharrt beim Druckabbau in seiner
Position. Der nächste Druckaufbau erfolgt über den Vorhub oder den Rückhub mit entsprechender Ventilschaltung, wenn notwendig Rückhub mit offenem und Vorhub mit geschlossenem Ventil VF. Bei Bremsende wird der Doppelhubkolben DHK in seine Ausgangsstellung bewegt; c) wie a) Bei Rückhub in die vom Bremsdruck bestimmte Position wird über ein zusätzliches (nicht gezeichnetes) Magnetventil das Volumen des Rückhubes in die Rücklaufleitung R, Leitung HL6 zum Vorratsbehälter geleitet. Das zusätzliche Magnetventil ist zwischen
Doppelhubkolben und Ventil V4 in die Leitung angeschlossen
Im Gegensatz zur DE 10 2014 109 384.4 der Anmelderin (dort Figur 7) wirken die Rückfallebenen unterschiedlich, da z . : ein Ausfall des Kolbens oder der Feder des Wegsimulators 1 entfällt .
Fällt z. B. die Dichtung des Hilfskolbens 16 aus oder ist Ventil WA undicht, so hat dieses bei der Normalbremse kein* Auswirkung. Daher muss in einer Diagnose die Dichtheit geprüft werden. Dies geschieht bei jedem Druckabbau, bei dem bei niedrigem Druckniveau die Ventile ESV und WA geschlossen werden und eine Undichtheit vom Druckgeber erfasst wird. Ein Test über eine kleine Zeitdauer wird vom Fahrer nicht
bemerkt. Es kann aber in größeren Zeitabständen ein
sogenannter Pre-Drive-Check erfolgen, indem der
Doppelhubkolben DHK entsprechend Druck erzeugt. Hierbei können alle Komponenten auf Dichtheit geprüft werden.
In der Rückfallebene, z. B. Motorausfall während der ABS Regelung, wirkt das aus dem Arbeitsraum des Hilfskolbens 16 verdrängte Volumen über Ventile ESV und EA in den
Bremskreisen HL1 und HL2, wobei sich ein unsymmetrischer Druckaufbau ergeben kann, abhängig von der Position des
Kolbens SK. Dieser kann durch einen Druckausgleich mit der beschriebenen Positionierung des SK Kolbens reduziert werden. Bei Motorausfall in der Bremsung ohne ABS oder vor der
Bremsung ist die Positionierung der Kolben nicht notwendig.
In der Rückfallebene 3 wirkt das Volumen aus dem Arbeitsraum des Hilfskolbens 16 voll auf den Bremskreis HL2 und das Volumen aus dem Arbeitsraum des Schwimmkolbens entsprechen! auf den Bremskreis HL1. Hierbei wirkt der Hilfskolben 16 w ein Druckstangenkolben DK. Das eingespeiste Volumen des
Hilfskolbens 16 wird bei diesem Wegsimulator ohne
Wegsimulatorkolben durch kein zusätzliches Verlustvolumen belastet .
Das Ventil VVB entspricht der in der DE 10 2014 109 384.4 der Anmelderin (dort Figur 7) beschriebenen Funktion, kann aber noch erweitert werden. Wird der Schwimmkolben SK dura Rückhub an den rechten Anschlag gefahren, so kann durch
Öffnung von Ventil VVB Druck abgebaut werden, was in
speziellen Fällen hilfreich sein kann. In dieser Stellung kann auch das Ventil auf Dichtheit geprüft werden.
Ohne Bremsung ist der Bremskreis HL2 geschlossen. Zum
Druckausgleich sind zwei Lösungen eingezeichnet. Zum einen eine Kombination aus Saugventil SV und Drossel D. Das
Saugventil SV bewirkt ein Rückströmen des Volumens in den Arbeitsraum des Hilfskolbens, wenn dieser zurück läuft.
Dasselbe bewirkt eine Alternative mit Schnüffelloch SL am Hilfskolben und Ventil V0.
Bei geschlossenem Kreis ist ein Druckausgleich bei geparktem Fahrzeug und ansteigenden Temperaturen notwendig. Hierzu ist entweder eine Saugventil-Drossel Kombination oder bei
Hilfskolben mit Schnüffelloch ein Strömungsventil vorgesehen, welches schließt bei Druckbeaufschlagung des Hilfskolbens.
Die Drossel D bewirkt den Druckausgleich mit relativ kleiner Querschnittsfläche entsprechend dem kleinen Temperatur¬ anstiegsgradient. Diese kleine Querschnittsfläche ermöglicht einerseits eine hinreichende Dichtheit des Hilfskolbenkrei HL3 in der beschriebenen Funktion.
Der Ventilblock VBL enthält die Regelventile Einlassventile EV für Druckaufbau und Auslassventile AV für Druckabbau, welche auch für die Normalbremsung genutzt werden.
In Figur 1 sind die Ventile im prinzipiellen Aufbau
gezeichnet und beschrieben. SO steht für stromlos offen uni SG für stromlos geschlossen. Hierbei ist bei zwei Ventilen der magnetische Teil nicht druckbelastet, siehe gestrichel' Linie. Dieser Teil steht mit dem Vorratsbehälter in
Verbindung und kann kostengünstig gefertigt werden.
In den Figuren 2 bis 4 sind Ausführungsformen bzw.
Abwandlungen des in Figur 1 dargestellten Systems
dargestellt. Nachfolgend sind daher bezüglich der Figuren 2 bis 4 im Wesentlichen nur die Unterschiede bzgl. Aufbau und Wirkungsweise beschrieben.
Figur 2 zeigt eine Ausbaustufe mit Magnetventil VF im
Vergleich zu einem fest eingestellten Überdruckventil aus DE 10 2014 109 384.4 der Anmelderin (dort Figur 7).
In Figur 7 der DE 10 2014 109 628.8 der Anmelderin ist das Vorfüllen des Bremskreises durch ein Überdruckventil mit fester Einstellung beschrieben. Dies kann verbessert werden durch ein stromlos geschlossenes Magnetventil VF, welches eine variable Vorfüllung erlaubt und auch das Volumen des Rückhubes in den Bremskreis 2 fördern lässt. Das Magnetventil VF (und ggf. weitere in Figur 3a dargestellte Ventile) ist (bzw. sind) in eine die beiden Arbeitskammern 10a, 10b des Doppelhubkolbens DHK vor den Rückschlagventilen V3 und V4 verbindende hydraulische Leitung geschaltet. Die Schließfe< des Ventils werden aus Sicherheitsgründen auf den
Blockierdruck z. B. 100 bar gelegt, damit bei Ausfall von Bremskreis 2 kein Volumen von Bremskreis 1 übertreten kann
Ein schlafender Fehler wird vermieden, da die Dichtheit be jeder Vorfallfunktion aus dem Vergleich DHK Hub und
Drückänderung im Bremskreis erfasst wird. Selbst bei einem Doppelfehler von Bremskreis 2 und Ventil VF wirkt in der Rückfallebene noch zusätzlich Ventil V3 als Barriere zum Bremskreis 1. In Figur 2 ist der Wegsimulator von Figur 7 ι DE 10 2014 109 384.4 der Anmelderin (E138a) eingezeichnet, der die Funktionen eines ebenfalls adaptiven Wegsimulators WS bei starker Rekuperation abdeckt.
Auch aus Gründen der obengenannten Fehlersicherheit ist es sehr zweckmäßig, dass die Verbindungsleitung zu den beiden Druckräumen des Doppelhubkolbens DHK mit einem
Überdruckventil oder einem Magnetventil vor den
Rückschlagventilen angeschlossen wird. Während der Vorfüllung ist diese Verbindung durch das Überdruckventil oder das
Magnetventil VF getrennt. Es wirkt dabei die große
Kolbenfläche des Doppelhubkolbens DHK. Wichtig ist hierbei, dass in dieser Phase die Kolbenrückseite des Doppelhubkolbens durch entsprechende Ventilschaltung, im Beispiel nur Ventil S2, aus dem Vorratsbehälter VB ansaugen kann. Durch die große Kolbenfläche, welche viel Volumen fördert, ist der
Vorfülldruck auf weniger als 50bar begrenzt, damit die
Kolbenkraft nicht zu hoch ist. Nach Öffnen des Ventils VF wirkt dann für den restlichen Vorhub (bis zum Anschlag = Resthub) und den Rückhub nur die kleinere der Wirkflächen entsprechend dem kleineren Kolbendurchmesser des
Doppelhubkolbens DHK. Dieser ist dann auch wirksam im höchsten Druckbereich wenn hier nochmals ein Vorhub notweni ist. Dieser Kolbendurchmesser bestimmt die Kraft der Spind' des Kugel-Gewinde-Getriebes KGT und auch das Moment des
Antriebsmotors. Der entsprechende Gesamthub mit den
entsprechenden Wirkflächen bestimmt das geförderte Volumen das beim Vorhub für den Blockierdruck eines Fahrzeuges ausreichend ist, abhängig von den Spezifikationen des
Fahrzeugherstellers . Für den Rückhub wirkt die kleinere
Differenzfläche der Wirkflächen mit entsprechender
druckproportionaler Kolbenkraft. Das bedeutet, dass der maximale Druck beim Rückhub oder ggf. bei hohem Volumenbed. bei einem zusätzlichen Vorhub erreicht wird. Das führt wegen der kleineren Kolbenfläche zu geringeren Kolbenkräften und entsprechender Optimierung des Spindelgetriebes und/oder des Motors .
Figur 3 zeigt eine Ausbaustufe mit einem Ventil Pab-VH, welches bei der Vorhub-Funktion offen ist und sowohl
Druckaufbau als auch Abbau ermöglicht im Rahmen des Volumens und Druckes bis ca. 100 bar, welche durch den Doppelhubkolben DHK beim Vorhub möglich sind. Dieser Druck genügt für 95 % aller Bremsungen. Für höhere Drücke wird dann der Rückhub notwendig. Der Druckabbau erfolgt dann durch die Ventile AV wie in Figur 1.
Ohne Vorfüllung erfolgt der Druckabbau mit dem
Doppelhubkolben bei offenem Ventil Pab-VH und Ventil VF. Der Druckabbau wird vom Druckgeber gemessen und der
Doppelhubkolben bestimmt die Geschwindigkeit des Druckabbaus, gesteuert von den Pedalwegsensoren. Der Druckabau mit dem Doppelhubkolben DHK hat u.a. den Vorteil, dass die
Auslassventile AV nicht geöffnet werden müssen, was mit eine Öffnung der Bremskreise verbunden wäre. Erfolgt der Druckabbau mit Vorfüllvolumen so reicht das kleinere Volum des Rückhubes wegen der kleineren effektiven Kolbenfläche nicht aus, um den Druck auf 0 bar zu reduzieren. Hierzu kommen zwei Lösungen in Frage. Aus dem Vorhub mit Ventil v: ist das Volumen bekannt, welches bestimmt wird durch den H" mit großer Kolbenfläche und Resthub mit kleinerer
Kolbenfläche. Die Hubstellung beim Umschalten des Ventiles wird in der Steuerung des Doppelhubkolbens DHK eingelesen. Beim Druckabbau wird dann das Differenzvolumen ermittelt, ' der Rückhub nicht aufnehmen kann. Dieses Differenzvolumen wird dann in der ersten Phase über das Auslassventil AV, vorzugsweise im Bremskreis 2 in den Rücklauf zum
Vorratsbehälter gefördert. Das Volumen wird aus der bekannten Druck-Volumen-Kennlinie einer Druckdifferenz zugeordnet. In einer zweiten Phase erfolgt dann der weitere Druckabbauüber den Doppelhubkolben DHK bis zum Druck 0. Ein Vorteil dieser Reihenfolge besteht in der Diagnosemöglichkeit des Ventils AV. Sollte eine Undichtheit auftreten, so ist dies aus dem Druckabfall und der Hubbewegung des Doppelhubkolbens
erkennbar. Die zweite in Figur 3b gezeichnete Lösung besteht darin, dass parallel zum Ventil V4 ein Auslassventil AV zum Rücklauf eingesetzt wird. Dies wird bei der Rückbewegung des Doppelhubkolbens DHK zum Druckabbau geöffnet, wobei das Ventil VF geschlossenem ist.
Mit diesem Ventil ist auch der Multiplex (MUX) Betrieb möglich. Hier wird der Druckstangenkolben bei der seriellen Bauweise durch den DHK ersetzt. Auch ist es denkbar, Teil-MUX Betrieb nur für den Druckaufbau und in speziellen Fällen auch für den Druckabbau einzusetzen. Die Vorteile des MUX in die genaue Druckregelung durch entsprechende Volumenmessung des DHK sind auch hier in einer modularen Ausbaustufe möglich. Es wird sodann auf Figur 3a Bezug genommen. Für die Anwend" autonomes Fahren erfordert das System redundante Komponente Beim EC-Motor kann z. B. eine redundante Wicklung mit
Ansteuerung eingesetzt werden. Fällt Dichtung D2 aus, so wirkt nicht mehr die Vorfüllung. Über den Kolben mit D3 is' immer noch eine Volumenförderung und damit Druckaufbau möglich. Fällt das Saugventil Sl, so ist kein Vorhub mögli sondern nur Rückhub in Bremskreis HL1, ohne Druckaufbau in HL2. Dies kann gelöst werden durch ein zusätzliches VAF (S welches beim Rückhub Volumen neben HL1 auch in HL2 einspei Bei Ausfall HL1 wirkt Vp^ redundant zu VF als Sperrung des Volumenflusses in den aufgefallenen HL1.
Damit ist mit wenig Aufwand auch eine Anwendung für autonomes Fahren gegeben.
Figur 4 zeigt die Ausbaustufe mit Dab Ventilen sowohl für den Vorhub als auch für den Rückhub. Somit ist auch bei Rückhub ein Druckabbau in den DHK möglich.
Damit ist weiterhin MUX in Vor- und Rückhub möglich.
Weiterhin bei Öffnung aller Ventile eine Verbindung beider Bremskreise und damit Druckausgleich während der Bremsung und ABS Regelung möglich.
Mit diesen Ventilschaltungen sind alle zur Zeit gefragten Funktionen möglich bei einem minimalen Aufwand und hoher Fehlersicherheit . Bezugs zeichenliste
1 Bremspedal
2a Pedalwegsensoren Master
2b Pedalwegsensoren Slave
3 Pedalstößel
7 Spindel (KGT)
8 EC-Motor
10 Doppelhubkolben (DHK)
10a Druckraum bzw. Arbeitskammer
10b Druckraum bzw. Arbeitskammer
12 SK-Kolben
12d Druckraum bzw. Arbeitskammer am Schwimmkolben SK
(Rückseite )
16 Hilfskolben
18 Pedalrückstellfeder
25 DHK-Gehäuse
27 Schnüffelloch
28 Anschlag
A Anschlag
D Blende zur Drosselung
51 Rückschlagventil bzw. Saugventil
52 Rückschlagventil bzw. Saugventil
V3 Rückschlagventil bzw. Überdruckventil
V4 Rückschlagventil bzw. Überdruckventil
VVB (stromlos offenes) Magnetventil
R Rücklauf zum Vorratsbehälter VB
KWS Kraft-Weg-Sensor
WA (stromlos geschlossenes) Magnetventil
HL1 hydraulische Leitung bzw. Bremskreisabschnitt
HL2 hydraulische Leitung bzw. Bremskreisabschnitt
HL3 hydraulische Leitung
HL6 hydraulische Leitung HL7 hydraulische Leitung bzw. Bremskreisabschnitt
HL8 hydraulische Leitung bzw. Bremskreisabschnitt
ESV (stromlos offenes) Magnetventil
BK Bremskreis
DG Druckgeber
VF (stromlos geschlossenes) Magnetventil
VAF (stromlos geschlossenes) Magnetventil
VB Vorratsbehälter
VBL Ventilblock
VD Druckausgleichsventil
FSK Rückstellfeder SK
Pab-VH (stromlos geschlossenes) Magnetventil
Pab-RH stromlos geschlossenes) Magnetventil
AV Auslassventil ABS
EV Einlassventil ABS
Fo Feder am Kolben DK
FSK Feder am Kolben DK
VVB (stromlos offenes) Ventil zum Vorratsbehälter VB
R Rücklaufleitung zum Vorratsbehälter VB

Claims

Patentansprüche
1. Betätigungssystem, insbesondere für eine Fahrzeugbrem; mit einer Betätigungseinrichtung, wie einem Bremspeda zumindest einer ersten Druckquelle, insbesondere Kolb' Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) , welche insbesondere mittels der Betätigungseinrichtung betätigbar ist und einer zweiten Druckquelle, insbesondere Kolben-Zylind Einheit (DHK) , mit einem elektro-mechanischen Antrieb wobei die Druckquellen jeweils über eine
Hydraulikleitung mit zumindest einem Bremskreis
verbunden sind, um dem Bremskreis Druckmittel zuzuführen und die Fahrzeugbremse mit Druck zu beaufschlagen, und mit einer Ventileinrichtung zur Regelung des
Bremsdruckes, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) beim Vor- und Rückhub, zumindest einem Bremskreis gesteuert
Druckmittel zum Druckaufbau zuführbar ist.
2. Betätigungssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass und mittels der zweiten Kolben- Zylinder-Einheit (DHK) entweder nur beim Vorhub
(Ausführungsform gem. Fig. 3) oder sowohl beim Vorhub als auch beim Rückhub ein Druckabbau in mindestens einem Bremskreis, insbesondere in die zweite Kolben-Zylinder- Einheit (DHK) (S. 21, 3. Abs.), erfolgt.
3. Betätigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass dem Vorhub und dem Rückhub bzw. der jeweiligen Arbeitskammer (10a, 10b) der zweiten Kolben- Zylinder-Einheit (DHK) je ein Druckversorgungskreis, insbesondere Bremskreis (HL1, HL2), für eine zweikreisige Druckversorgung zugeordnet ist.
4. Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskreise (HL1, HL jeweils mit einer Arbeitskammer einer weiteren Kolben Zylinder-Einheit, insbesondere der ersten Kolben- Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) ohne
zwischengeschaltete Trennventile verbunden sind und mittels eines Kolbens (SK) der weiteren Kolben-Zylind' Einheit voneinander getrennt sind.
5. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster
Bremskreis mit der Arbeitskammer auf der Vorderseite (Vorhub) der ersten Druckquelle, insbesondere Kolben- Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) und der Rückseite
(Rückhub) der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) verbunden ist und/oder dass ein zweiter Bremskreis mit der Arbeitskammer auf der Vorderseite (Vorhub) der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) , insbesondere Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) und der
Rückseite (Rückhub) der ersten Druckquelle verbunden ist .
6. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) ein Magnetventil (VF) , insbesondere zur variablen Vorfüllung eines Bremskreises und optional zumindest ein weiteres Ventil (Pab-VH, Pab- RH, VAF) für weitere Funktionen zugeordnet ist,
welche (s) insbesondere in einer vor Rückschlagventilen (V3,V4) angeordneten Verbindungsleitung zwischen zwei Arbeitsräumen (10a, 10b) der zweiten Kolben-Zylinder- Einheit (DHK) angeordnet ist.
7. Betätigungssystem nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Schließfeder des Magnetvent (VF) auf den Blockierdruck des Bremssystems ausgeleg' ist .
8. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) ein Druckabbauventil (P VH) zugeordnet ist, welches beim Vorhub des Kolbens der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) offen ist.
9. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) ein Druckabbauventil (Pab-RH) zugeordnet ist, welches beim Rückhub des
Kolbens der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) offen ist .
10. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels
Ventilschaltung ein Multiplexbetrieb (MUX) erfolgt.
11. Betätigungssystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei das
Betätigungssystem für den Multiplexbetrieb (MUX)
zumindest ein der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) zugeordnetes Druckabbauventil (Pab-VH; Pab-RH) aufweist.
12. Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
wobei das Betätigungssystem für den Multiplexbetrieb (MUX) ein in einer hydraulischen Leitung zwischen der ersten Druckquelle, insbesondere ersten Kolben-Zylind Einheit (Hauptzylinder) und einem Vorratsbehälter (VB angeordnetes Magnetventil (VVB) aufweist .
13. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) zu Diagnosezwecken eingesetzt wird.
14. Betätigungssystem nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass zum Druckausgleich der dritten Druckquelle, insbesondere Kolben-Zylinder-Einheit
(Hilfskolben) eine Saugventil-Drossel-Kombination oder bei einem Hilfskolben mit Schnüffelloch ein
Strömungsventil vorgesehen ist.
15. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) ein Magnetventil (VAF) zugeordnet ist, um beim Rückhub des Kolbens der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) gesteuert Volumen in zumindest einen Bremskreis einzuspeisen.
16. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Positionssteuerung bzw. -regelung und Diagnose des Kolbens der ersten Kolben-Zylinder-Einheit
(Hauptzylinder) zumindest ein Sensor S k vorgesehen ist.
17. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Wegsimulatoreinrichtung, insbesondere ohne
Wegsimulatorkolben vorgesehen ist, indem eine druckproportionale Rückstellkraft, insbesondere über einen Stößel (3) auf das Bremspedal wirkt.
18. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhub u: Rückhub des Doppelhubkolbens (DHK) mit und ohne
Vorfüllung unterschiedliche effektive Kolbenflächen durch entsprechende Ventilschaltung einschaltbar sind so dass bei höherem Druck eine kleinere Kolbenfläche < Doppelhubkolbens (DHK) und damit eine kleinere
Kolbenkraft wirksam ist, insbesondere zur
Motoroptimierung mit kleinerem Drehmoment bei höherer Drehzahl .
19. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die
Volumenförderung mit dem Kolben der zweiten Kolben- Zylinder-Einheit (DHK) stark unterschiedliche effektive Kolbenflächen genutzt werden für Vorhub mit und ohne Vorfüllung und Rückhub, wobei die größere wirksame Kolbenfläche für die Vorfüllung genutzt wird und zumindest beim Vorhub die wirksamen Kolbenflächen umgeschaltet werden können.
20. Betätigungssystem nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kolbenflächen des
Doppelhubkolbens (DHK) und die Hübe der Vorfüllung und Resthub so gewählt werden, dass beim Vorhub etwa ein Volumen entsprechend dem Blockierdruck erreicht wird.
21. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer hydraulischen Leitung von einem Arbeitsraum der ersten Druckquelle, insbesondere Kolben-Zylinder-Einheit, zu einem Vorratsbehälter (VB) ein Magnetventil ( VVB )
angeordnet ist zur Absperrung einer Rücklaufleitung (: zum Vorratsbehälter (VB) , insbesondere wenn der
Schwimmkolben (SK) auf Anschlag ist oder eine Dichtun< des Schwimmkolbens (SK) ausfällt.
22. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufb. und Druckreduzierungsteuerung über den Doppelhubkolbe: über Druck-Volumensteuerung erfolgt.
23. Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Radbremse () entweder ein Einlaßventil (EV) und ein Auslaßventil (AV) vorgesehen ist oder nur ein Ventil (SV), welches für den Druckaufbau und den Druckabbau in der jeweiligen
Radbremse geöffnet werden muss, vorgesehen ist.
24. Verfahren zum Betrieb eines Betätigungssystems
insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druck in zumindest einem Bremskreis mittels eines Doppelhubkolbens einer zweiten Kolben-Zylinder- Einheit (DHK) verändert, insbesondere aufgebaut und/oder abgebaut, wird, dadurch gekennzeichnet, dass der
Druckaufbau und/oder Druckabbau in zwei mittels eines Kolbens (SK) einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit getrennten Bremskreisen durch Bewegung des
Doppelhubkolbens der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) erfolgt.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass - zum Druckaufbau der Doppelhubkolben der zweiten
Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) beim Vorhub einem ersten Bremskreis Druckmittel zuführt und über den Kolben (SK) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit dem anderen Bremskreis ebenfalls Druckmittel zugeführt wird, und beim Rückhub dem anderen Bremskreis Druckmittel zuführt und über den Kolben (SK) der ersten Kolben- Zylinder-Einheit dem ersten Bremskreis ebenfalls Druckmittel zugeführt wird
und/oder
- ein Druckabbau in mindestens einem Bremskreis oder mindestens einer Radbremse in die zweite Kolben- Zylinder-Einheit (DHK) entweder nur beim Vorhub ode: sowohl beim Vorhub und Rückhub des Doppelhubkolbens der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (DHK) erfolgt.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass bei Förderung des Doppelhubkolbens im Vorhub oder
Rückhub und Ausfall eines eingeschalteten Bremskreises infolge starker Undichtheit die Schaltung des Vor- oder Rückhubes mit dem anderen Bremskreis verbunden wird.
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