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Dokumentenidentifikation DE102004014171A1 23.03.2006
Titel Fahrzeugbremssystem und Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugbremssystems
Anmelder Continental Teves AG & Co. OHG, 60488 Frankfurt, DE
Erfinder Schmidt, Holger, 35435 Wettenberg, DE;
Kley, Ronald, 63500 Seligenstadt, DE;
Pithan, Bernd, 61206 Wöllstadt, DE
DE-Anmeldedatum 23.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004014171
Offenlegungstag 23.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.03.2006
IPC-Hauptklasse B60T 8/48(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60T 13/66(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbremssystem mit einer Vorrichtung zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes sowie zur Fahrdynamikregelung, welches ein Bremsgerät mit einem pneumatischen Bremskraftverstärker (2) und mit einem Hauptzylinder (4) aufweist, dessen Druckkammern über Bremsleitungen (5, 6) mit innerhalb Bremskreisen paarweise zusammengefassten Radbremsen (7-10) verbindbar sowie mittels elektromagnetisch betätigbarer Ventile (12, 13) von den Radbremsen (7-10) trennbar sind, und wobei eine Fördervorrichtung (26) Druckmittel in einen Hochdruckspeicher (27) einzuspeisen vermag, der auf einer Druckseite der Fördervorrichtung (26) angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeugbremssystem anzubieten, welches bei reduziertem Aufwand - insbesondere reduziertem Bauteilaufwand (Leistungsfähigkeit/Anzahl) - eine komfortorientierte, geräuschlose Regelung wie auch die Implementierung von Zusatzfunktionalitäten wie etwa OHB (optimierte hydraulische Bremse), HBA (Hydraulic-Brake-Assist) oder ARP (Anti-Rollover-Protection) sowie eine ESP-Funktionalität erlaubt.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Radbremsen (7-10) auslassseitig mit einem einzigen Niederdruckspeicher (24) verbunden sind, welcher mit einer Saugseite der Fördervorrichtung (26) verbunden ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbremssystem und ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugbremssystems.

Bei bekannten Fahrzeugbremssystemen mit Antiblockierfunktion (ABS) und Fahrstabilitätsregelfunktion (ESP) wird im Rahmen eines ABS-Regeleingriffs durch individuelles Schalten von Einlass- und/oder Auslass-Radventilen der Hydraulikdruck geregelt.

Für einen ESP-Regeleingriff oder für eine Bremsassistenten-Funktionalität (HBA) wird durch Schalten von Hauptzylindertrennventilen eine Abtrennung vorgenommen, und durch die Inbetriebnahme einer elektrisch betriebenen Pumpe in Verbindung mit einer entsprechenden Ansteuerung der Einlass- und Auslassventile wird der Hydraulikdruck gezielt in bestimmten Rädern aufgebaut und geregelt. Ein derartiges Bremssystem ist in vollem Umfang redundant – mit anderen Worten – zweikreisig ausgebildet. Jeder Bremskreis ist autark, was bedeutet, dass alle hydraulischen Baueinheiten wie insbesondere radindividuelle Ventile, Kanäle, Energieversorgung (Pumpe) und anderes mehr zweifach vorgesehen ist. Die am Markt durchgesetzten Anlagen basieren auf einem sogenannten geschlossenen System, und jede Pumpe fördert zum Druckabbau zurück in Richtung einer Druckkammer des Hauptzylinders (Rückförderprinzip) oder für einen Druckaufbau in die jeweilige(n) Radbremse(n). Zu diesem Zweck ist ein sogenanntes Elektromagnetisches Umschaltventil (EUV) vorgesehen, welches den Ansaugpfad der Pumpe entsprechend umschaltet. Bei einem Ausfall (Leckage) eines der Bremskreise ist der andere Bremskreis mit allen Funktionen weiterhin einsatzfähig. Für die Zuordnung der Radbremsen gibt es sehr vielfältige Varianten, von denen hier nur beispielhaft die häufig verwendete Diagonal- oder die Schwarz/Weiß-Kreisaufteilung genannt seien.

ABS-Regeleingriffe sind bei den bekannten Bremsanlagen mit Pulsationen verbunden, weil der Hauptzylinder und das daran angekoppelte Bremspedal direkte Verbindung mit der Bremsdruckregelhydraulik (Hauptzylinder) hat. Die von den Pumpen verursachten Rückförderzyklen werden sowohl haptisch (infolge Pedalvibration) als auch akustisch – infolge Körperschall – als störend empfunden. Dementsprechend wurden und werden weiterhin große Anstrengungen unternommen, um die verwendeten Verdrängerpumpen durch Einsatz von Dämpferkammern und ähnlichem mehr komfortabler zu gestalten.

Zur Pulsationsminderung hat man in Fahrzeugbremsanlagen auch bereits auf Zahnradpumpen zurückgegriffen. Diese weisen ein gleichmäßigeres Förderverhalten auf, als die bis dato bevorzugten Kolbenpumpen. Im Automobilbereich sind Zahnradpumpen hauptsächlich zur Schmierstoffförderung bekannt geworden. Die Integration in eine Fahrzeugbremsanlage erfordert jedoch eine hochgradige Miniaturisierung. Die rheologischen Eigenschaften – insbesondere die Dünnflüssigkeit – von Bremsflüssigkeit erfordern besonders feine Toleranzen, um Innere Pumpenleckage zu reduzieren, und die Einhaltung dieser Toleranzen führt zu einer aufwändigen und kostenintensiven Herstellung. Eine großindustrielle Nutzung durch einfache Übertragung von bekannten Schmierstoff-Zahnradpumpen in eine Fahrzeugbremsanlage scheidet daher aus.

Unter anderem zur Verbesserung des Betätigungskomforts wurden sogenannte Elektro-Hydraulische-Bremssysteme (EHB) entwickelt, welche die Nachteile von konventionellen Bremssystemen, insbesondere hinsichtlich Problemstellungen wie Haptik, softwarebasierte Implementation von Zusatzfunktionen und Systemdynamik verbessern sollten. Ein derartiges Bremssystem ist beispielsweise aus der DE 197 01 070 A1 bekannt. EHB-Bremssysteme weichen stark von konventionellen Bremssystemen ab, weil der Fahrer bei jeder Bremsbetätigung von den Radbremsen getrennt wird, und der Bremsdruck, insbesondere für Betriebsbremsungen, fremderzeugt wird. Das System weist keinen pneumatischen Bremskraftverstärker auf, denn eine hydraulische Pumpe saugt das benötigte Volumen über eine separate Leitung aus einem drucklosen Behälter an, und dient der Speisung eines zentralen Hochdruckspeichers. Eine starre Bremskreisaufteilung liegt nur für eine hydraulische Rückfallebene vor. Bei funktionstüchtigem System ist die Aufteilung jedoch situationsabhängig variierbar, indem neben Ein- und Auslassventilen für die Radbremsen sowie Trennventile für den Pedalwegsimulator noch Balance-Ventile vorgesehen sind, welche zusammen mit den vorgenannten radindividuellen Ventilen einen Druckausgleich an den Bremsen einer Fahrzeugachse oder eine radindividuelle Bremsdruckregelung an den Bremsen einer Fahrzeugachse ermöglichen. Ein derartiges EHB-Bremssystem erfordert eine Vielzahl von sogenannten analogisiert regelbaren Ventilen (8 Stück als radindividuelle Ein- und Auslassventile sowie 2 Stück als Pedalwegventile) – dementsprechende Rechenkapazität in einer elektronischen Steuereinheit – und neben einem Pedalwegsimulator sind noch umfangreiche fail-safe und fail-silent Mechanismen erforderlich, wie beispielsweise ein Hauptzylinder, um bei Defekten eine bestimmungsgemäße Funktion zu ermöglichen. Bei vollständigem Ausfall der EHB-Funktionalität tritt eine stromlose hydraulische Rückfallebene in Kraft, in der eine hydraulisch fest vorgegebene Bremskreisaufteilung – jedoch ganz ohne Servobremswirkung – zur Verfügung steht. Obwohl sich Zusatzfunktionalitäten vergleichsweise einfach und softwaretechnisch umsetzen lassen, sind die Zusatzkosten im Vergleich zu dem Mehrwert eines derartigen Systems nicht unbeträchtlich. Eine Massenverwendung scheidet – zumindest aus heutiger Sicht – nicht zuletzt wegen der völlig fehlenden Servobremswirkung in der hydraulischen Rückfallebene – aus.

Aus der DE 40 29 793 A1 ist ein Fahrzeugbremssystem bekannt. Dieses verfügt vorzugsweise in jedem Bremskreis über Hochdruckspeicher, die von einer – mehrere Pumpenkolben aufweisenden, geräuschgeminderten – Hochdruckpumpe aufgeladen werden. Die Saugseite der Pumpe steht über eine gesonderte Leitung mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung. Radauslassventile sind unmittelbar mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugbremssystem anzubieten, welches bei reduziertem Aufwand – insbesondere reduziertem Bauteilaufwand (Leistungsfähigkeit/Anzahl) – eine komfortorientierte, geräuschlose Regelung wie auch die Implementierung von Zusatzfunktionalitäten wie etwa OHB (Optimierte Hydraulische Bremse), HBA (Hydraulic-Brake-Assist) oder ARP (Anti-Rollover-Protection) sowie eine ESP-Funktionalität erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch das nachfolgend beschriebene Fahrzeugbremssystem und durch das nachfolgend beschriebene Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugbremssystems gelöst. Eine wesentliche Besonderheit besteht darin, dass die Auslassventile aller Radbremsen an einen einzigen Niederdruckspeicher angeschlossen sind, und dass bei elektronischen Regelvorgängen prinzipiell beide Druckkammern des Hauptzylinders durch Trennventile von den Radbremsen abgetrennt werden. Dabei verfügt die Bremsanlage über ein Bremsgerät mit einem pneumatischen Bremskraftverstärker und mit einem Hauptzylinder aufweist, dessen Druckkammern über Bremsleitungen mit innerhalb Bremskreisen (I, II) paarweise zusammengefassten Radbremsen verbindbar sowie mittels elektromagnetisch betätigbarer Ventile von den Radbremsen trennbar sind, und wobei eine Fördervorrichtung Druckmittel in einen Hochdruckspeicher einzuspeisen vermag, der auf einer Druckseite der Fördervorrichtung angeordnet ist, wobei die Radbremsen auslasseitig mit einem einzigen Niederdruckspeicher verbunden sind, welcher mit einer Saugseite der Fördervorrichtung verbunden ist. Erfindungsgemäß werden Normalbremsungen herkömmlich, das heißt auf Basis eines herkömmlichen Bremssystems, ausgeführt. Nur für elektronische Regelvorgänge, beispielsweise während ABS-Regelvorgängen erfolgt eine Abtrennung des Hauptzylinders, mit der Folge, dass die weitere Bremsbetätigung by-wire durchgeführt wird. Für Druckaufbauvorgänge wird das Volumen des Hochdruckspeichers verwendet. Dadurch wird eine vorteilhafte Systemdynamik erzielt. Der Hochdruckspeicher ist schnell auffüllbar, weil die Fördervorrichtung durch den Niederdruckspeicher vorgeladen wird. Die Erfindung weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass der Verbohrungsaufwand drastisch reduziert ist, weil lediglich ein einziger Niederdruckspeicher, ein einziger Hochdruckspeicher und eine einzige Pumpe erforderlich ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist noch ein elektromagnetisch betätigbares Ventil vorgesehen, welches es der Fördervorrichtung ermöglicht, wahlweise aus dem Niederdruckspeicher in den Hochdruckspeicher oder aus dem Hauptzylinder in den Hochdruckspeicher zu fördern. Wenn das Volumen des Niederdruckspeichers erschöpft ist, kann der Ansaugpfad durch Ventilbetätigung umgeschaltet werden, so dass auf das Hauptzylindervolumen zurück gegriffen wird.

Um eine Befüllung des Niederdruckspeichers initiieren zu können, weist dieser einen Sensor auf, der zur Ermittlung des Speicherfüllstandes dient. Dieser Sensor ist bei einer bevorzugten Ausführungsform als Wegsensor ausgebildet.

Um beispielsweise während einem ABS-Regelvorgang den by-wire-Bremsbetrieb trotz Abtrennung des Fahrervordrucks geregelt aufrecht erhalten zu können, weist der Hauptzylinder einen Wegsensor auf, der zur Erfassung eines Kolbenweges – und damit des Fahrerwunsches – dient.

Dagegen wird der Druck im Hochdruckspeicher mit einem Drucksensor ermittelt. Der Hochdruckspeicher weist eine definiert elastisch vorgespannte Befederung für einen Kolben auf, die erst nach Überschreiten eines definierten Druckschwellwertes nachgibt, und eine Befüllung erlaubt. Bei der vorgeschlagenen Ausführungsform liegt der Druckschwellwert bei etwa 100 bar.

Gemäß einem ebenfalls vorgeschlagenen Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Bremsanlage werden die Ventile (12,13; Trennventile) bei jedem elektronischen Regelvorgang, wie insbesondere während ABS-Regelvorgängen, zwecks Abtrennung des Hauptzylinders von den Radbremsen betätigt, und der Hochdruckspeicher wird für die Druckversorgung der Radbremsen während ABS-Druckaufbauvorgängen herangezogen.

Zum definierten Auffüllen des Hochdruckspeichers werden die stromlos geöffneten Einlassventile der Radbremsen – zumindest bei jedem Beginn eines ABS-Regelungseingriffs – in eine Schließstellung gebracht. Ferner wird die Fördervorrichtung – zumindest zu jedem Beginn eines ABS-Regelungseingriffs – angetrieben, bis der Hochdruckspeicher gefüllt ist.

Um eine Abschätzung des Füllstands im Hochdruckspeicher zu ermöglichen, kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ein Signal eines Drucksensors herangezogen werden.

Zur Verbesserung der Systemdynamik in Hinblick auf nachfolgende ABS-Regelungszyklen bietet es sich an, den Niederdruckspeicher aufzufüllen, nachdem der gegenwärtige ABS-Regelungseingriff beendet ist. Dies kann unterstützt werden, indem die Trennventile im Anschluss an das Ende eines ABS-Regelvorgangs erst geöffnet werden, nachdem der Niederdruckspeicher zurückgestellt – mit anderen Worten gefüllt – worden ist. Dadurch liegt auf der Saugseite der Pumpe immer das ungedrosselt ansaugbare Volumen des Niederdruckspeichers vor.

Einzelheiten gehen aus der Beschreibung anhand der Zeichnung hervor, welche eine bevorzugte Ausführungsform wiedergibt. In der Zeichnung zeigt:

1 einen hydraulischen Schaltplan, und

2 eine schematisierte Kennlinie eines Hochdruckspeichers.

Das Fahrzeugbremssystem basiert grundsätzlich auf einer hydraulisch zumindest zweikreisig verschalteten Bremsanlage 1 für herkömmliche, fahrerinitiierte Betriebsbremsungen, wie sie beispielsweise als Typ MK 60 der Fa. Continental Teves zum Einsatz kommt, und verfügt über eine Betätigungseinheit, eine Hydraulikeinheit (HCU) mit einer Elektronikeinheit (ECU) sowie über Radbremsen 7-10. Die Betätigungseinheit umfasst einen pneumatischen Bremskraftverstärker 2 welcher in seiner Leistung prinzipiell kleiner als notwendig ausgelegt sein kann, weil die ohnehin vorgesehene Fördervorrichtung 26 als zusätzliche Verstärkungsquelle ausgenutzt wird (sogenannter OHB-V-Betrieb). Weiterhin umfasst die Betätigungseinheit eine Hauptzylinder/Behälterkombination 3,4. Der Hauptzylinder 4 hat Druckkammern und Kolben und der Druck in einer sogenannten Druckstangenkammer ist über einen Drucksensor 11 erfassbar.

In weiterer Übereinstimmung mit bekannten Bremsanlagen sind die Druckkammern über Bremsleitungen 5,6 und mittels der Hydraulikeinheit (HCU) – entsprechend der jeweiligen Kreisaufteilung beispielsweise achsweise oder diagonal – mit den Radbremsen 7-10 verbunden, die jeweils ein analogisiert regelbares Einlassventil 14-17 (SO-Ventil) und ein konventionell ansteuerbares Auslassventil 18-21 (SG-Ventil) aufweisen. In der Verbindung zwischen den Radbremskreisen und dem Hauptzylinder ist noch je ein Trennventil 12,13 angeordnet, um auch eine fahrerunabhängige (fremdbetätigte) Druckbeaufschlagung der Radbremsen 7-10 zu ermöglichen.

Nachstehend werden die Besonderheiten der Erfindung im Bereich der HCU beschrieben. Die Energieversorgung des Bremssystems ist einkreisig ausgebildet, indem jedes der Auslassventile 18-21 mit einem einzigen Niederdruckspeicher 24 verbunden ist, an den sich die einzige Fördervorrichtung 26 in Form einer Pumpe anschließt. Die Pumpe ist pulsationsarm ausgebildet, so dass vorzugsweise eine Zahnradpumpe oder eine Mehrkolbenpumpe Verwendung finden kann. Prinzipiell wäre jedoch sogar eine Einkolbenpumpe denkbar, wenn karosserieseitig für entsprechende Körperschallentkoppelung gesorgt wird. Es versteht sich, dass für eine Kolbenpumpe zusätzlich noch Einlass- und Auslassventile – erforderlich sind. Weil lediglich eine einzige Pumpe vorgesehen ist, bietet dies einen wesentlichen Kostenvorteil aber auch einen Baugrößenvorteil im Vergleich zu bekannten Bremssystemen. Gleichzeitig tritt durch lediglich eine Pumpe eine Geräuschverminderung ein. Die Erfindung nimmt weiterhin von dem sogenannten Rückförderprinzip Abstand, indem die Pumpe während ABS-Regelvorgängen zur Aufladung eines Hochdruckspeichers 27 herangezogen wird, welcher die Radbremsen 7-10 speist. Diese Funktion geht mit einer vollständigen Abtrennung des Hauptzylinders 4 (Trennventile werden geschlossen) einher. Folglich steht der Fahrervordruck während einer ABS-Regelung nicht für Druckaufbauvorgänge zur Verfügung. Damit erfolgt eine ABS-Regelung gewissermaßen by-wire, also ohne unmittelbaren hydraulischen Durchgriff durch den Fahrer. Grundsätzlich gleiches gilt für andere Regelvorgänge wie etwa OHB, ICC, BA oder ähnlichem.

Aus den Radbremsen 7-10 abgelassenes Volumen strömt in den gemeinsamen Niederdruckspeicher 24. Die Saugseite der gemeinsamen Pumpe ist an den Niederdruckspeicher 24 angeschlossen. Für eine Vielzahl von Regelvorgängen reicht das im Niederdruckspeicher 24 bevorratete Volumen aus, so dass bei geschlossenen Trennventilen 12,13 keine Rückwirkungen auf das Bremspedal stattfinden. Wenn das zwischengespeicherte Volumen nicht ausreichen sollte, dient ein einziges elektromagnetisches Umschaltventil 28 (EUV) dazu, das Ansaugen aus der Druckstangenkammer des Hauptzylinders 4 zu ermöglichen. Damit kann notfalls auf das Zusatzvolumen der Druckstangenkammer zurück gegriffen werden. Der Niederdruckspeicher 24 ist mit einem Sensor 29 zur Erfassung des Füllgrades versehen. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen Wegsensor. Auf der Druckseite der Pumpe wird der anstehende Systemdruck mittels einem Drucksensor 30 überwacht. Die daraus gewonnen Informationen dienen auch zur Ansteuerung des Antriebs für die Pumpe (Drehzahlregelung). In Summe erfordert das System daher neben zeichnerisch dargestellter, obligatorischer Raddrehsensoren lediglich zwei Drucksensoren 11,30 (Druckstangenkammer, Pumpendruckseite) und zwei Wegsensoren 25,29 (Druckstangenkolbenweg, Niederdruckspeicherweg). Pumpendruckseitig ist weiterhin ein Hochdruckspeicher 27 vorzusehen, welcher der Druckversorgung der Radbremsen 7-10 dient. Die Befederung des Hochdruckspeichers 27 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass eine Befüllung nur in einem Druckintervall zwischen etwa 100 bis 150 bar möglich ist. Eine Befüllung des Hochdruckspeichers 27 soll prinzipiell nur bei hohen Systemdrücken vorgenommen werden, wie insbesondere während vollgebremster ABS-Regeleingriffe. Der Niederdruckspeicher 24 und der Hochdruckspeicher 27 können konstruktiv vergleichbar ausgebildet sein, unter Anpassung einer für den vorgesehenen Fall geeigneten Befederung. Die Befüllung des Hochdruckspeichers 27 verursacht keine Geräuschbelästigung, weil eine hydraulische Rückkopplung zwischen Pedal und Pumpe fehlt.

Durch die Hochdruck-Speicherkennlinie gemäß 2 wird die Systemdynamik bei ESP-Regeleingriffen verbessert, deren Druckniveau sich in der Regel unterhalb von 100 bar befindet. Mit anderen Worten geht eine Druckerzeugung durch die Pumpe unmittelbar in die vorgesehene Radbremse 7-10, ohne eine Befüllung des Hochdruckspeichers 27 zu verursachen. Diese Anordnung hat im Vergleich zu bekannten Fahrzeugbremsanlagen weitere Vorteile. Für ESP-Regeleingriffe ist der Saugwiderstand für die Pumpe minimiert, weil das Volumen grundsätzlich nicht aus dem Hauptzylinder mit drosselnden Querschnitten sowie über eine verhältnismässig lange Zuleitung angesaugt werden muss. Sollte das bevorratete Volumen nicht ausreichen, kann jederzeit über das in einem Kreis vorhandene elektronische Umschaltventil 28 (welches sinnvollerweise an den Druckstangenkreis des Hauptzylinders 4 angeschlossen ist), Volumen nachgefördert werden. Derartige Maßnahmen sind jedoch bei einer bevorzugten Abstimmung mit beispielsweise 3-8 ccm Aufnahmevolumen im Niederdruckspeicher 24 und vorzugsweise 3 ccm Aufnahmevolumen im Hochdruckspeicher 27 nur in Ausnahmefällen zu befürchten. Ein Rückgriff auf das Volumen im Druckstangenkreis ist insbesondere nur bei volumenkritischen Förderzuständen wie beispielsweise einem BA-Regelvorgang mit Druckaufbau an 2 Vorderrädern oder bei my-Split-Zuständen zu erwarten.

Um zu verhindern, dass eine Undichtigkeit oder Luftverseuchung in einem einzigen der Radbremskreise A,B Auswirkungen auf den benachbarten Radbremskreis hat, verfügt jeder der Kreise A,B über jeweils ein Kreistrennventil 31,32 (Rückschlagventil). Die Kreistrennventile sind als einfache Rückschlagventile ausgebildet. Das Rückschlagventil jedes Bremskreises lässt ausschließlich eine Durchströmung in Richtung Radbremse 7-10 zu. Die Dichtigkeit dieser Kreistrennventile ist wie folgt einfach ermittelbar. Bei jeder ungeregelten Bremsung darf der Drucksensor 30 für den Systemdruck keinen Druckwert liefern. Wenn jedoch ein Druck gemessen wird, ist wenigstens eines der Rückschlagventile 31,32 undicht.

Der Wegsensor 25 für den Druckstangenkolbenweg erlaubt eine Dichtigkeitsüberwachung der Bremsanlage und vermeidet die Erschöpfung des Volumen im Hauptzylinder 4 (Druckstangenkreis). Durch die Plausibilisierung des gemessenen Kolbenweges anhand des Wegsensors 29 sowie der Druckwerte der Drucksensoren 11,30 (Hauptzylinderdruck und Systemdruck) kann zusätzlich auf Leckage oder Lufteintrag geschlossen werden. Auf diesem Wege können geeignete Maßnahmen, wie beispielsweise die Stillegung bestimmter Regelfunktionen oder die Defektanzeige über geeignete Anzeigeelemente vorgenommen werden.

Betriebsweise am Beispiel einer ABS-Bremsdruckregelung:

Sobald eine Pumpenförderung erforderlich ist, werden die Trennventile 12,13 für den Hauptzylinder 4 in eine Schließstellung gebracht, und die Pumpe dient der Aufladung des Hochdruckspeichers 27, welcher für die Druckerhöhung in den Radbremsen 7-10 herangezogen wird. Generell sollte für die Aufladung das abgelassene Volumen herangezogen werden.

Druckabbauvorgänge erfolgen wie bei bekannten Systemen über radindividuell einregelbare Auslassventile 18-21, an die sich jedoch der einzige Niederdruckspeicher 24 (ND-Speicher) anschließt, der mit druckloser Bremsflüssigkeit vorbefüllt ist. Dieser stellt mit 3 – 9 ccm ein stets ausreichendes Schluckvolumen für notwendige Druckabbauten in den Radbremsen 7-10 zur Verfügung. Das aufgenommene Volumen ist durch Sensierung des ND-Speicherweges beurteilbar, und wenn das Schluckvermögen des Niederdruckspeichers 24 erschöpft sein sollte, können die Trennventile 12,13 kurzzeitig geöffnet werden, um das überschüssige Volumen in die Druckkammern des Hauptzylinders 4 abzuleiten. Wenn dagegen in großem Umfang Druckaufbauvorgänge an den Radbremsen 7-10 erforderlich sind, und das Volumen des Niederdruckspeichers 24 erschöpft ist, wird das Umschaltventil 12,13 geöffnet, und dadurch auf das Zusatzvolumen der Druckstangenkammer zurück gegriffen.

Betriebsweise am Beispiel der ESP-Druckregelung:

Die Trennventile 12,13 werden geschlossen, und die Pumpe in Betrieb genommen. Weil die Pumpe über den Niederdruckspeicher 24 vorgeladen ist, verzeichnet man eine hohe Systemdynamik. Zu einer Aufladung des Hochdruckspeichers 27 kommt es nicht, weil die Kennlinie des Hochdruckspeichers 27 oberhalb üblicher ESP-Regeldrücke liegt. Der Hochdruckspeicher 27 ist folglich schlicht inaktiv. In den Saugpfad der Pumpe ist das elektronische Umschaltventil 28 integriert, um bei Bedarf auf das Zusatzvolumen in der Druckstangenkammer zurück greifen zu können.

Auch für alle anderen, elektronisch geregelten Eingriffe wie beispielsweise Hydraulischer Bremsassistent (HBA), Bremsen Fading Unterstützung (FBS) oder OHB werden die Trennventile geschlossen.

Nachtstehend werden die Vorteile des vorgeschlagenen Bremssystems genannt:

  • 1. Während elektronischer Regelvorgänge keinerlei hydraulische Rückwirkung auf das Bremspedal (kein Pedalvibrieren) infolge Hauptzylinderabtrennung.
  • 2. Zweikreisiges Basisbremssystem mit hochverfügbarer und kostengünstiger hydraulisch-pneumatischer Servobetätigung – auch in einer stromlosen Rückfallebene.
  • 3. Bauteil- und Bauraumeinsparung durch einkreisige Energieversorgung (Pumpe) und daran anknüpfende Bauteile (ein Elektromagnetisches Umschaltventil 28 (EUV), ein Niederdruckspeicher 24, ein Hochdruckspeicher 27).
  • 4. Keine Verstimmung der THZ-seitigen Bremsflüssigkeitsvolumen trotz einkreisiger Regelbremse.
  • 5. Leckage von Kreistrennungsventilen 31,32 sicher erkennbar.
  • 6. Der Leistungsbedarf der Pumpe ist im Vergleich zu bekannten Systemen reduziert, weil der Saugzweig der Pumpe optimal kurz ausgebildet ist. Wegen geringerem Leistungsbedarf kann der Antrieb der Pumpe kleiner und kostengünstiger ausgebildet werden.
  • 7. Sehr genaue Druckregelung möglich durch Erfassung des Systemdrucks für Komfortfunktionen (ACC, Tempomatbremsenschnittstelle, usw.).
  • 8. Verbesserte Ansteuerbarkeit des Antriebs der Pumpe (vor allem wenn Zahnradpumpe verwendet wird) durch Sensierung des Systemdrucks und des ND-Speicherweges (Schluckvolumen).
  • 9. Kleinere Baugröße im Vergleich zu bekannten Bremssystemen durch einkreisige Pumpenkonfiguration.
  • 10. Geringe Anzahl elektromagnetisch betätigbarer Ventile (insgesamt 11 Elektromagnetventile und geringe Anzahl von analogisiert regelbaren Ventilen (4 Radeinlassventile (SO-Ventile) + 2 Trennventile).
  • 11. Geringe Sensoranzahl (2 Drucksensoren, 2 Wegsensoren, 4 Raddrehsensoren).

1Bremsanlage 2Bremskraftverstärker 3Druckmittelbehälter 4Hauptzylinder 5Bremsleitung 6Bremsleitung 7Radbremse 8Radbremse 9Radbremse 10Radbremse 11Drucksensor 12Trennventil 13Trennventil 14Einlassventil 15Einlassventil 16Einlassventil 17Einlassventil 18Auslassventil 19Auslassventil 20Auslassventil 21Auslassventil 22 23 24Niederdruckspeicher 25Wegsensor 26Fördervorrichtung 27Hochdruckspeicher 28Ventil 29Wegsensor 30Drucksensor 31Rückschlagventil 32Rückschlagventil HCUHydraulische Steuereinheit (Hydraulic Control Unit) ECUElektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit)

Anspruch[de]
  1. Fahrzeugbremssystem mit einer Vorrichtung zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes sowie zur Fahrdynamikregelung, welches ein Bremsgerät mit einem pneumatischen Bremskraftverstärker (2) und mit einem Hauptzylinder (4) aufweist, dessen Druckkammern über Bremsleitungen (5,6) mit innerhalb Bremskreisen paarweise zusammengefassten Radbremsen (7-10) verbindbar sowie mittels elektromagnetisch betätigbarer Ventile (12,13) von den Radbremsen (7-10) trennbar sind, und wobei eine Fördervorrichtung (26) Druckmittel in einen Hochdruckspeicher (27) einzuspeisen vermag, der auf einer Druckseite der Fördervorrichtung (26) angeordnet ist, wobei die Radbremsen (7-10) auslasseitig mit einem einzigen Niederdruckspeicher (24) verbunden sind, welcher mit einer Saugseite der Fördervorrichtung (26) verbunden ist.
  2. Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektromagnetisch betätigbares Ventil (28) vorgesehen ist, welches es der Fördervorrichtung (26) ermöglicht, wahlweise aus dem Niederdruckspeicher (24) in den Hochdruckspeicher (27) oder aus dem Hauptzylinder (4) in den Hochdruckspeicher (27) zu fördern.
  3. Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckspeicher (24) einen Sensor aufweist, der zur Ermittlung des Speicherfüllstandes dient.
  4. Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Wegsensor (29) ausgebildet ist.
  5. Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptzylinder (4) einen Wegsensor (25) aufweist, der zur Erfassung eines Kolbenweges dient.
  6. Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Hochdruckspeichers (27) ein Drucksensor (30) vorgesehen ist, welcher zur Ermittlung des Systemdrucks dient.
  7. Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckspeicher (27) eine definiert elastisch vorgespannte Befederung aufweist, die erst nach Überschreiten eines Druckschwellwertes eine Befüllung erlaubt.
  8. Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckschwellwert etwa 100 bar beträgt.
  9. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbremssystems nach Anspruch 1, umfassend einen Hauptzylinder (4), dessen Druckkammern über Bremsleitungen (5,6) mit innerhalb Bremskreisen paarweise zusammengefassten Radbremsen (7-10) verbindbar sowie mittels elektromagnetisch betätigbarer Ventile (12,13) von den Radbremsen (7-10) trennbar sind, und wobei eine Fördervorrichtung (26) Druckmittel in einen Hochdruckspeicher (27) einzuspeisen vermag, welcher auf einer Druckseite der Fördervorrichtung (26) angeordnet ist, wobei die Radbremsen (7-10) auslasseitig mit einem einzigen Niederdruckspeicher (24) verbunden sind, welcher mit einer Saugseite der Fördervorrichtung (26) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (12,13; Trennventile) bei jedem elektronischen Regelvorgang, wie insbesondere während ABS-Regelvorgängen, zwecks Abtrennung des Hauptzylinders (4) von den Radbremsen (7-10) betätigt werden, und dass der Hochdruckspeicher (27) für die Druckversorgung der Radbremsen (7-10) während ABS-Druckaufbauvorgängen herangezogen wird.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbremssystems nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die stromlos geöffneten Einlassventile (14-17) der Radbremsen (7-10) – zumindest bei jedem Beginn eines ABS-Regelungseingriffs – in eine Schließstellung gebracht werden.
  11. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbremssystems nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (26) zumindest zu jedem Beginn eines ABS-Regelungseingriffs angetrieben wird, bis der Hochdruckspeicher (27) gefüllt ist.
  12. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbremssystems nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand des Hochdruckspeichers (27) abgeschätzt wird, und dass für die Füllstandsabschätzung das Signal des Drucksensors (30) herangezogen wird.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbremssystems nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckspeicher (24) gefüllt wird, wenn ein ABS-Regelungseingriff endet.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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