Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage für

Kraftfahrzeuge, mit

einem Bremspedal zum Betätigen eines Hauptbremszylinders mit mindestens einem hydraulischen Kolben, mindestens einem

Druckraum und mindestens einem angeschlossenen Bremskreis, der bei der Betätigung des Bremspedals unter einen Bremssystemdruck gesetzt wird, und an den hydraulisch ansteuerbare Radbremsen angeschlossen sind, die Rädern des Kraftfahrzeuges zugeordnet sind,

einer Wegerfassungseinrichtung, die den Betätigungsweg des Bremspedals oder eines mit dem Bremspedal verbundenen Kolbens erfasst ,

einer Pedalkrafterfassungseinrichtung, die die vom Bremspedal auf den Hauptbremszylinder ausgeübte Kraft erfasst,

einer Bremsdruckmodulationseinheit, die dazu eingerichtet ist, den Bremssystemdruck zu den Radbremsen weiterzuleiten und bei Bedarf einzeln zu regeln,

einer dem Hauptbremszylinder vorgeschalteten Zylinder-Kolbeneinrichtung zum hydraulischen Erzeugen einer zusätzlich zur Pedalkraft auf den Kolben wirkenden Kraft, die in Betätigungsrichtung auf den Kolben des Hauptbremszylinders wirkt ,

einer Druckbereitstellungseinrichtung zum Einspeisen von Druckmittel in die Zylinder-Kolben-Anordnung,

einer hydraulischen Einrichtung zum Einspeisen von Druckmittel in den Bremskreis,

einer dem Hauptbremszylinder vorgeschalteten Zylinder-Kolben-Anordnung zum hydraulischen Erzeugen einer zusätzlich zur Pedalkraft auf den Hauptzylinderkolben in Betätigungsrichtung wirkenden Kraft, einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit, in der ein Algorithmus zur Regelung des Bremssystemdrucks implementiert ist, sowie

mindestens einem Drucksensor zum Erfassen des Bremssystemdruckes .

Eine derartige Bremsanlage ist aus der älteren Patentanmeldung DE 10 2011 086 916 AI der Anmelderin bekannt. Das Besondere an der vorbekannten Bremsanlage besteht darin, dass bei ver- stärkungskraftunterstützten Bremsvorgängen das den Radbremsen zugeführte Druckmittelvolumen sich aus einem ersten Druckmittel-Volumenanteil, der vom Hauptbremszylinder abgegeben wird, und einem zweiten Druckmittel-Volumenanteil zusammen setzt, der von der Einrichtung zum Erzeugen der Verstärkungskraft gesteuert wird. Die genannte Veröffentlichung offenbart jedoch keine Hinweise auf ein regelungstechnisches Verfahren zur gleichzeitigen Bereitstellung eines optimalen Bremspedalgefühls und eines Bremssystemdruckes.

Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik besteht die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, eine Bremsanlage vorzuschlagen, bei der ein optimales Bremspedal ^¬ gefühl sowie ein Bremssystemdruck gleichzeitig bereit gestellt werden .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren .

Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden schematischen Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen :

Fig. 1 ein hydraulisches Schaltbild eines Ausführungsbei- spiels einer erfindungsgemäßen Bremsanlage,

Fig. 2 eine die Relation zwischen Bremspedalweg und

Bremspedalkraft darstellende, vorgebbare Kennlinie,

Fig. 3 die vereinfachte Struktur einer Regelstrecke der elektronischen, einen Optimalregler enthaltenden

Steuer- und Regeleinheit nach der vorliegenden Erfindung, und

Fig.4 eine Modifikation der in Fig. 3 gezeigten Regelstrecke .

Die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage umfasst im We ^¬ sentlichen einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1 betätigbaren hydraulischen Hauptbremszylinder 2 in Tandemausführung, eine dem Hauptbremszylinder 2 vorgeschaltete Zylinder-Kolben-Anordnung 13, einen Druckmittelvorratsbehälter 3, eine Bremsdruckmodulationseinheit 4, an deren Ausgangsan ^¬ schlüsse Radbremsen 9, 10, 11, 12 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges angeschlossen sind, mit einem Mo ^¬ tor-Pumpen-Aggregat 5, elektrisch steuerbaren Druckmodulations ^¬ bzw. Einlass- und Auslassventilen 6a-6d, 7a-7d, sowie mit Niederdruckspeichern 8a, 8b, weiter eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 19 zum Erzeugen einer Ver- Stärkungskraft, und eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 14, die der Ansteuerung der elektrisch steuerbaren Komponenten dient. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a-6d werden mittels Systemdruckleitungen 22a, 22b mit Drücken versorgt, die als Bremssystemdrücke bezeichnet werden, während Rücklauf ^¬ leitungen 23a, 23b die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a-7d mit den vorhin genannten Niederdruckspeichern 8a, 8b verbinden .

Wie außerdem in Fig. 1 dargestellt ist, weist der hydraulische Hauptbremszylinder 2 der beispielsgemäßen Bremsanlage in einem Gehäuse 20 zwei hintereinander angeordnete hydraulische Kolben 15, 16 auf, die hydraulische Kammern bzw. Druckräume 17, 18 begrenzen. Die Druckräume 17, 18 stehen einerseits über in den Kolben 15, 16 ausgebildete Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen mit dem Druckmittelvorratsbehälter 3 in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung der Kolben 15, 16 im Gehäuse 20 absperrbar sind. Außerdem nehmen die Druckräume 17, 18 nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 15, 16 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positionieren. An die Druckräume 16, 17 sind den Radbremspaaren 9, 10 bzw. 11, 12 zugeordnete, getrennte Bremskreise I, II über Kreisdruckleitungen 21a, 21b ange- schlössen, mit denen die vorhin genannten Systemdruckleitungen 22a, 22b über Druckerhöhungsventile 50a, 50b verbunden sind. Außerdem sind die Saugseiten der Pumpen des Motor-Pumpen-Aggregats 5 über Druckmittelzufuhrventile 51a, 51b mit den Kreisdruckleitungen 21a, 21b verbindbar, wodurch mit Hilfe der Pumpen Druckmittel von den Kreisdruckleitungen 21a, 21b zum Zwecke einer mit den Druckerhöhungsventilen 50a, 50b steuerbaren Druckerhöhung zu den Systemdruckleitungen 22a, 22b gefördert werden kann. Zum Erfassen der in den Kreisdruckleitungen 21a, 21b herrschenden Drücke sind Drucksensoren 60, 61 vorgesehen. An die Kreisdruckleitungen 21a, 21b sind im dargestellten Ausführungsbeispiel die Ausgangsanschlüsse je einer Trennkolbeneinrichtung 24a, 24b angeschlossen. Die Trennkolbeneinrichtungen 24a, 24b werden im Wesentlichen durch von Trennkolben 25a, 25b begrenzte Ansteuerkammern 26a, 26b sowie Druckabgabekammern 27a, 27b gebildet, wobei die Druckabgabe ^¬ kammern 27a, 27b die Trennkolben 25a, 25b vorspannende, nicht näher bezeichnete Rückstellfedern aufnehmen. Wie weiterhin in der Zeichnung dargestellt ist, weist die dem Hauptbremszylinder 2 vorgeschaltete hydraulische Kol ^¬ ben-Zylinder-Anordnung 13 einen in einem Verstärkergehäuse 31 eine Verstärkerkammer 33 begrenzenden Verstärkerkolben 34 auf, der in einer kraftübertragenden Verbindung mit dem vorhin genannten ersten Hauptzylinderkolben 15 steht. Die Verstärkerkammer 33 ist zusammen mit den Ansteuerkammern 26a, 26b an den Druckraum 30 einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 19 hydraulisch angeschlossen, wobei der in diesen verbundenen Kammern vorliegende Aktuatordruck mittels eines Drucksensors 39 erfasst wird. Eine Kolbenstange 35 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbe ^¬ tätigung mit der Translationsbewegung des Verstärkerkolbens 34, dessen Betätigungsweg s von einem vorzugsweise redundant ausgeführten Wegsensor 36 erfasst wird. Dadurch ist das ent- sprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetäti ^¬ gungswinkel. Außerdem ist ein Kraftsensor 32 zur Erfassung der am Bremspedal 1 bei der Betätigung wirkenden Pedalkraft F vorgesehen, der ebenfalls vorzugsweise redundant ausgeführt ist. Alternativ zur Verwendung eines Kraftsensors 32 kann das Pe- dalkraftsignal F aus erfassten hydraulischen Druckwerten indirekt ermittelt werden. Pedalweg oder Pedalwinkel oder Kol ^¬ benweg und direkt gemessene oder indirekt ermittelte Pedalkraft repräsentieren einen Bremswunsch eines Fahrzeugführers. Außerdem ist aus der zeichnerischen Darstellung der erfindungsgemäßen Bremsanlage ersichtlich, dass die oben genannte Druckbereitstellungseinrichtung 19 als eine hydraulische, elektrisch steuerbare Druckquelle bzw. ein elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet ist, dessen Kolben 29 von einem schematisch ,

6 angedeuteten Elektromotor 28 unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Rotations-Translationsgetriebes betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 28 dienender Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 37 bezeichnet.

Optional können weitere, nicht dargestellte Sensoren zusätzliche Motorparameter, wie die Motorströme und die Wicklungstemperatur, erfassen. Der Kolben 29 begrenzt einen Druckraum 30, der einerseits mittels einer hydraulischen Leitung 38 mit der vorhin erwähnten Verstärkerkammer 33 verbunden ist, sodass durch die Wirkung des im Druckraum 30 eingesteuerten hydraulischen Drucks die in Betätigungsrichtung auf den Hauptbremszylinderkolben 15 wirkende Verstärkungskraft erzeugt wird. Andererseits sind mit dem im Druckraum 30 eingesteuerten Druck die vorhin genannten Ansteuerkammern 26a, 26b der Trennkolbeneinrichtungen 24a, 24b beaufschlagbar. Ein an den Druckraum 30 angeschlossener Sensor zur indirekten Erfassung der Verstärkungskraft ist dabei als Drucksensor 39 ausgebildet.

Fig. 2 zeigt die Bremspedalcharakteristik des Bremspedals 1 in der Sp _e d ^_ F _Ped -Ebene, d. h. die Abhängigkeit der bei der Betätigung durch den Fahrzeugführer am Bremspedal 1 wirkenden Pedalkraft F _Ped vom durch den Wegsensor 36 erfassten Betätigungs- bzw. Pedalweg Sped- Die Bremspedalcharakteristik ist durch eine mathematische Funktion der Abhängigkeit der Pedalkraft vom Pedalweg F _so ii[s _Pe d] oder deren Umkehrfunktion s _so ii[F _Pe d] beschrieben, die die Ab ^¬ hängigkeit des Pedalwegs von der Pedalkraft darstellt.

Um die erwähnte Relation gemäß der Bremspedalcharakteristik herzustellen, enthält die im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnte elektronische Steuer- und Regeleinheit 14 einen elektronischen Regler 40 (Fig. 3, 4) der eine Steuergröße, beispielsweise eine Vorgabe des der Druckbereitstellungseinrichtung 19 zugeführten elektrischen Stroms, berechnet. Der Regler 40 wird erfindungsgemäß als ein Optimalregler ausgeführt, der die Druck- bereitstellungseinrichtung 19 so ansteuert, dass ein vorgefundener, durch den Bremspedalweg s und die Bremspedalkraft F definierter Pedalzustand s, F durch ein im mathematischen Sinne optimales Ansteuerungsverfahren in einen Zielzustand s', F' überführt wird, wobei dieses Verfahren ein Gütekriterium minimiert. Als Gütekriterium verwendet der Optimalregler 40 dabei den Abstand δ des Bremspedalzustands zur vorgegebenen Brems ^¬ pedalcharakteristik, d.h. der entsprechenden Kurve/Kennlinie in der {s, F } -Zustands-Ebene .

Im Folgenden werde der Bremspedalweg s und Bremspedalkraft F auch mit Sped und F _Pe d bezeichnet.

Das optimale Ansteuerungsverfahren besteht dabei darin, einem vorgefundenen Zustand (s _Pe d, F _Pe d) als Zielzustand (s _Pe d ^' _/ F _Pe d ^' ) den auf der Bremspedalcharakteristik bzw. Kennlinie liegenden Punkt zuzuordnen, der zum vorgefundenen Zustand (s _Ped/ F _Ped ) den kürzesten Abstand aufweist (Fig. 2) . Als praktikable Nähe ^¬ rungsformel für den Abstand δ wird

mit der Wegabweichung δ _κ = S _Pe d ^~~ S _so ll[F _Pe d] und der Kraftabweichung

ÖF = F _Pe d - F _so n[S _Pe d] berechnet, wobei λ ₃ und X _F Skalierungsfaktoren und s _so ii[F _Ped ] und F _so ii[Sped] nach dem Pedalweg und nach der Pedalkraft aufgelöste Funktionsdarstellungen der vorgegebenen Kennlinie sind. Diese beiden Funktionen werden im elektronischen Regler 40 bei- spielsweise in tabellarischer Form bereit gehalten, so dass das Gütemaß direkt berechnet werden kann.

Die zur Realisierung der obigen Verfahrensschritte verwendeten Regelstrecken sind in Fig. 3 und 4 dargestellt. Bei der in Fig. 3 gezeigten Regelstrecke werden einem ersten Berechnungsmodul 41 als Eingangssignale das Ausgangssignal des im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Wegsensors 36 sowie das Ausgangssignal eines nicht dargestellten Kraftsensors zugeführt. Nach der Berechnung des Abstands δ im Berechnungsmodul 41 wird dieser dem

Optimalregler 40 mit Regelziel δ >0 zur Verfügung gestellt, der als Ausgangsgröße den Ansteuerstrom I zur Beaufschlagung der Druckbereitstellungseinrichtung 19 liefert, die den

Aktuatordruck p _A ktuator abgibt, der vom Drucksensor 39 erfasst wird .

Bei der in Fig. 4 gezeigten Variante kann auf die Verwendung des Kraftsensors verzichtet werden, indem die Pedalkraft F in einem zweiten Berechnungsmodul 42 aus dem Druck Ps _ys t des ersten Bremskreises und dem Aktuatordruck p _Akt unter Ausnutzung der Kräftebilanz

F = A _THZ * Psyst " A _RK * PAkt ermittelt wird, wobei mit A _TH z und A _RK die hydraulischen Wirk- flächen von erstem Hauptzylinderkolben 15 und Verstärkerkolben 34 bezeichnet sind. Ansonsten ergibt sich die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage für den auf dem einschlägigen technischen Gebiet tätigen Fachmann aus dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Beschreibung sowie der Patentansprüche und braucht deswegen nicht näher erläutert zu werden.