Die Erfindung betrifft ein Bremssystem, umfassend einen Bremskreis mit zwei hydraulisch betätigbaren Radbremsen, je hydraulisch betätigbarer Radbremse ein Einlassventil und ein Auslassventil, einen Hauptbremszylinder, einen Druckmittelvorratsbehälter, eine Pumpe, und ein erstes Trennventil, durch das die hydraulisch betätigbaren Radbremsen hydraulisch von dem Hauptbremszylinder getrennt werden können. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bremssystems.

Bei einem oben beschriebenen Bremssystem sind mit Betätigung eines Pumpenmotors die Radbremsen hydraulisch zusammen mit und auch unabhängig von einer Pedalbetätigung betätigbar. Auf diese Weise kann selbständig Druck aufgebaut werden bzw. der Fahrer kann bei einem Bremsvorgang durch aktiven Druckaufbau im Sinne einer Bremskraftverstärkung unterstützt werden. Zudem können Regelvorgänge wie ABS durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem oben be ^¬ schriebenen Bremssystem die Druckstellung dahingehend zu verbessern, dass diese möglichst schnell, präzise, leise, verschleißarm und ohne Vibrationen oder laute Geräusche erfolgt. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bremssystems angegeben werden.

In Bezug auf das Bremssystem wird diese Aufgabe erfindungs ^¬ gemäß dadurch gelöst, dass der Hauptbremszylinder genau eine Hauptdruckkammer aufweist, wobei ein Trennventil vorgesehen ist, durch das die Hauptdruckkammer des Hauptbremszylinders von der Saugseite der Pumpe, insbesondere Kolbenpumpe, hyd ^¬ raulisch getrennt werden kann, und wobei pumpensaugseitig zwischen Kolbenpumpe und Druckmittelvorratsbehälter ein Schaltventil vorgesehen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei einem Bremssystem mit einer Pumpe zum aktiven Druckaufbau in den Bremsen ein präziser Druckaufbau wünschenswert wäre. Bei be ^¬ kannten Bremssystemen mit einem Tandemhauptbremszylinder und einem pumpenseitigen elektrischen Umschaltventil wird das Volumen aus dem (Tandem) -Hauptzylinder gesaugt, und somit ist keine frei wählbare Pedalweg-Raddruck Kennlinie ein ^¬ stellbar .

Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich die präzise Druckstel ^¬ lung realisieren, indem die Pumpe sich jeweils bedarfsweise mit einem Trennventil von der Pumpe und dem einfachen Haupt ^¬ bremszylinder abtrennen lässt. Diese Konfiguration erlaubt auf einfache und schnelle Art die Berechnung der notwendigen Sollgrößen, so dass das Bremssystem schnell und zuverlässig den Fahrerbremswunsch umsetzen kann.

Vorteilhafterweise sind die beiden Trennventile analog und/oder als Überströmventile ausgeführt.

Die Kolbenpumpe ist bevorzugt als Dreikolbenpumpe ausgebil ^¬ det. In alternativen Ausgestaltungen können auch nur ein, zwei oder eine andere Anzahl an Kolben vorgesehen sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei elektromecha- nische Radbremsen vorgesehen, die Teil eines zweiten Bremskreises sind. Bevorzugt sind die beiden hydraulisch betätig ^¬ baren bzw. hydraulischen Radbremsen Vorderradbremsen und die beiden elektromechanischen Bremsen sind als Hinterradbremsen ausgebildet. Die Druckeinstellung bei den elektromechanischen Bremsen und die Druckeinstellung bei den hydraulischen Radbremsen werden bevorzugt von einer gemeinsamen Steuer- und Regeleinheit durchgeführt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Hauptbremszylinder als Tandemhauptbremszylinder ausgebildet, wobei ein weiterer hydraulischer Bremskreis vorgesehen ist, der mit einer Kammer des Tandemhauptbremszylinders hydraulisch ver ^¬ bunden ist.

Vorteilhafterweise ist pumpensaugseitig ein Niederdruckspei- eher vorgesehen. Im Niederdruckspeicher wird bei Druckabbau- ten über das Auslassventil z.B . im ABS das Volumen zwischen- gespeichert .

Der Niederdruckspeicher ist bevorzugt zwischen dem jeweiligem Auslassventil und dem Druckmittelvorratsbehälter bzw. Reservoir angeordnet.

Zwischen Niederdruckspeicher und Druckmittelvorratsbehälter ist bevorzugt ein Rückschlagventil angeordnet, welches den Druckmittelfluss vom Niederdruckspeicher in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters erlaubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt.

Dem ersten Trennventil ist bevorzugt ein Rückschlagventil parallel geschaltet, welches einen Druckmittelfluss vom Hauptbremszylinder in Richtung der Radbremsen erlaubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt.

Dem zweiten Trennventil ist vorteilhafterweise ein Rück ^¬ schlagventil parallel geschaltet ist, welches einen Druck- mittelfluss vom Hauptbremszylinder in Richtung der Pumpe er ^¬ laubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt.

Vorzugsweise ist eine Steuer- und Regeleinheit vorgesehen, in der eine Mehrzahl von pV-Kennlinien hinterlegt ist, die bedarfsweise zur Einstellung des Radbremsdruckes auswählbar sind .

In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem zur Einstellung eines Druckes in der Druckkammer des Hauptbremszylinders und der Raddrücke die Pumpe und die beiden Trennventile angesteuert werden.

Aus der Pumpendrehzahl wird bevorzugt der Pumpenvolumenstrom berechnet, wobei die Ventilströme der beiden Trennventile berechnet werden mit Hilfe des Pumpenvolumenstroms, des Rad- bremsenvolumenstroms und eines Volumenstroms in oder aus ei ^¬ nem Reservoir, der sich aus der Differenz zwischen Pumpen- und Radbremsvolumenstroms ergibt, und wobei diese Ventil ^¬ ströme eingestellt werden.

Vorteilhafterweise werden beide Trennventile jeweils an ih ^¬ rem Arbeitspunkt betrieben. Der Arbeitspunkt bezeichnet hierbei jeweils den teilgeöffneten Zustand des Ventils, der unter gegebenen Randbedingungen von Differenzdruck, Temperatur und elektrischer Aktivierung einen gewünschten Volumenstrom ermöglicht.

Dazu wird vorteilhafterweise die Pumpe derart angesteuert wird, dass der Pumpenvolumenstrom größer ist als das Maximum von Volumenstrom in den Radbremsen und einem Volumenstrom in/aus dem Reservoir. Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass bei einer Bremsung jede zu bestimmende Sollgröße separat durch die Stellgrößen der zugeordneten Trennventile bestimmt werden kann. Die Pumpendrehzahl kann durch eine einfache Maximalwertbildung bestimmt werden. Der Rechenaufwand zur Bestimmung der erforderlichen Sollgrößen ist gering, so dass das Bremssystem echtzeitfähig ist. Es erlaubt eine schnelle Druckstellung des Solldruckes. Eine genaue Druckstellung ist durch die Überströmregelung sichergestellt und wird zusätzlich durch die Sensoren unterstützt. Eine leise Druckstel ^¬ lung wird erzielt durch den Betrieb der Pumpe mit der ge ^¬ ringstmöglichen Drehzahl, welche die Druckstellung ermöglicht. Eine verschleißarme Druckstellung wird ermöglicht durch den durchgängig analogen Betrieb der Trennventile und den gleichzeitigen Betrieb der Pumpe ohne Druck auf der Saugseite .

Dadurch, dass der Hauptbremszylinder nur einen Druckraum aufweist besteht im Bremssystem weniger Volumenbedarf als bei einer Ausführung mit zwei Kammern. Zudem ist der Bauraumbedarf im Motorraum geringer. Der Hauptzylinderdruck und damit die Pedalkraft bzw. Rückwirkung auf den Fahrer kann bei dem beschriebenen Bremssystem im Wesentlichen frei vorgegeben werden. Unterschiedliche Kennlinien (pV-Kennlinien) können je nach Situation wie z. B. regenerativem Bremsen, Sportmodus oder auch personalisiert je nach Fahrer angelegt und aktiviert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur in stark schematisierter Darstellung ein Bremssystem in einer bevorzugten Ausführungsform. Ein in der FIG. dargestelltes Bremssystem 2 umfasst zwei ei ^¬ nem ersten Bremskreis I hydraulisch zugeordnete Radbremsen 4, 6. Im vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Radbremse 4 eine Radbremse vorne links und die Radbremse 6 ist eine Radbremse vorne rechts. Das Bremssystem 2 weist weiterhin zwei weitere Radbremsen 8, 10 auf, die einem zwei ^¬ ten Bremskreis II zugeordnet sind. Die Radbremsen 8, 10 sind als elektromechanische Radbremsen ausgebildet und werden von einer Steuer- und Regeleinheit 12 angesteuert, welche auch die Radbremsdrücke in den Radbremsen 4, 6 einstellt.

Ein Hauptbremszylinder 14 umfasst einen einzigen Druckraum 16, in den ein Druckkolben 18 bei Betätigung eines Bremspedals 20 verschoben wird, welches mittels einer Kolbenstange 22 mit dem Druckkolben 18 gekoppelt ist. In eine Hauptbrems ^¬ leitung 28, die den Druckraum 16 mit den Bremsen 4, 6 des Bremskreises I hydraulisch verbindet, ist ein erstes Trenn ^¬ ventil 32 geschaltet. Das Trennventil 32 ist analog ansteu ^¬ erbar und fungiert als Überströmventil.

Dem ersten Trennventil 32 ist ein Rückschlagventil 36 hyd ^¬ raulisch parallel geschaltet, welches einen Druckmittelfluss aus Richtung der Radbremsen 4, 6 in Richtung des Hauptbremszylinders 14 sperrt und in entgegengesetzter Richtung erlaubt. Ein bevorzugt redundant ausgeführter Drucksensor 30 misst den Druck in der Hauptbremsleitung 28.

Die Hauptbremszylinderleitung 28 mündet in eine erste Radbremszufuhrleitung 44, die in der Radbremse 4 mündet. In die Radbremszufuhrleitung 44 ist ein stromlos offenes Einlass ^¬ ventil 48 geschaltet, dem ein Rückschaltventil 50 parallel geschaltet ist, welches einen Rückfluss von Bremsmittel aus der Radbremse 4 in Richtung des Hauptbremszylinders 14 er ^¬ laubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt. Zwischen Rückschlagventil 50 und einer Auslassleitung 54 ist ein stromlos geschlossenes Auslassventil 56 geschaltet. Die Aus ^¬ lassleitung 54 ist mit einem Druckmittelvorratsbehälter hydraulisch verbunden. Mit der Auslassleitung 54 ist ein Niederdruckspeicher 66 verbunden, in dem bei Druckabbauten über das Auslassventil z. B. im ABS das Volumen zwischengespei ^¬ chert .

In die Auslassleitung 54 ist ein Rückschlagventil 70 ge ^¬ schaltet, welches einen Fluss von Druckmittel von der Rad ^¬ bremse 4 in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters 62 er ^¬ laubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt. In die Auslassleitung 54 ist weiterhin ein stromlos geschlossenes Schaltventil 74 geschaltet.

Die Hauptbremsleitung 28 mündet weiterhin in einer Radbremszufuhrleitung 80.

In die Radbremszufuhrleitung 80 ist ein stromlos offenes Einlassventil 88 geschaltet, dem ein Rückschaltventil 90 pa ^¬ rallel geschaltet ist, welches einen Rückfluss von Bremsmit ^¬ tel aus der Radbremse 6 in Richtung des Hauptbremszylinders 14 erlaubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt. Zwischen Rückschlagventil 50 und der Auslassleitung 54 ist ein stromlos geschlossenes Auslassventil 92 geschaltet. Ein be ^¬ vorzugt redundant ausgeführter Drucksensor 84 misst den Druck in der Radbremszufuhrleitung 80.

Eine Pumpe 100, die von einem Pumpenmotor 102 angetrieben wird, ist als Dreikolbenpumpe ausgebildet. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Pumpe auch eine andere Zahl an Kolben aufweisen, insbesondere einen, zwei, oder vier oder mehr Kolben. An jedem Kolben sind pumpenseitig und saugseitig jeweils Rückschlagventile angeordnet. Zwischen Hauptbremszylinder 14 und Saugseite der Pumpe 100 ist ein zweites Trennventil 108 angeordnet. Die beiden Trennventile 32, 108 sind als Überströmventile ausgebildet.

Das Bremssystem 2 erlaubt die Bereitstellung einer Bremskraftverstärkung durch die gezielte Ansteuerung der Pumpe 100. Ein elektrohydraulischer Simulator wird erzielt durch die Analogventilsteuerung der Fahrervorgabe. Beide Ventile werden mittels elektrischen Stroms, der durch ihre Spulen fließt angesteuert. Der Strom wird aus der Öffnungsstrom ^¬ kennlinie ermittelt, also dem Zusammenhang zwischen ge ^¬ wünschtem Differenzdruck und Spulenstrom. Der Eingangswert in die Öffnungsstromkennlinie ergibt sich aus der Summe von gegebener Solldruckdifferenz am Ventil und einem Offsetwert aus einem gegebenen Überströmkennfeld als Funktion von Soll ^¬ druckdifferenz, Volumenstrom und Temperatur.

Ein Verfahren zum Betreiben des Bremssystems 2, welches im Folgenden beschrieben wird, wird in der Steuer- und Regeleinheit 12 durchgeführt. Bei dem dargestellten Bremssys ^¬ tem 2 sind bei einer Normalbremsung, also einer Bremsung ohne Regelvorgänge wie ABS, ASR oder ESP, zwei Sollgrößen ein ^¬ zustellen, nämlich der Hauptzylinderdruck, d.h. der Druck in der Druckkammer des Hauptbremszylinder und der Druck in den Radbremsen. Zur Einstellung dieser Drücke werden die Pumpe 100 sowie die beiden Trennventile 32, 108 eingesetzt.

Aus dem hydraulischen Schaltplan des Bremssystems 2 ergeben sich für Drücke und Volumenströme die nachfolgend angegebe ^¬ nen Gleichungen I bis XI, wobei Q jeweils einen Volumenstrom und P jeweils einen Druck bezeichnet. Das Subscript „Whl" bezeichnet dabei die Radbremsen, das Subscript „MCII" be ^¬ zeichnet das erste Trennventil 32, das Subscript „MCI2" be ^¬ zeichnet das zweite Trennventil 108, das Subscript „pump" bezeichnet die Pumpe 100, das Subscript „Hz" bezeichnet den Hauptbremszylinder 14, das Subscript „Sys" bezeichnet den Raum der Leitung 28, „v" bezeichnet die Kolbengeschwindig ^¬ keit im Hauptbremszylinder, „A" bezeichnet die Wirkfläche des Kolbens 18 des Hauptbremszylinders, „Res" steht für Re ^¬ servoir oder Vorratsbehälter 62. Der Ausdruck „PV-Kennlinie bezeichnet dabei die Druck-Volumen-Kennlinie der Radsättel. Der Ausdruck „PV _Sys -Kennlinie" bezeichnet dabei die Druck- Volumen-Kennlinie der Leitung 28 und des Hauptzylinders 14.

I . Qpump ^" QMCII ^~~ Qwhi ⁼ 0

II . QHZ + QMCII ^_ QMCI2 ^_ Qsys ⁼ 0 , ^*

IV. Qres QMCI2 ^— Qpump ⁼ 0

V. Qres ^ ^~ QHZ ^_ Qwhl ^_ Qsys ⁼ 0

VI . d-Ppump — dPMCIl ^— dPMCI2 ⁼ 0

VII . PHZ + dPMcn ^— PWHL ⁼ 0

VIII . dPpump ^~~ Pwhl ⁼ 0

IX. PHZ ^— dPMCI2 ⁼ 0

X. Pwhl ⁼ PV-Kennlinie (JQ _wh i dt )

XI . Psys ⁼ PV _Sys -Kennlinie (JQ _Sys dt )

In den Gleichungen X und XI ist das Argument der jeweiligen Kennlinienfunktion jeweils das zeitliche Linienintegral über einen vorgegeben Zeitraum des Volumenstroms, woraus sich ein Volumen ergibt, zu dem sich aus der PV-Kennlinie bzw. Druck- Volumen-Kennlinie jeweils der entsprechende Druck ergibt.

Wenn das Schaltventil bzw. Trennventil 108 zum Reservoir ge ^¬ öffnet ist, ergibt sich der Hauptbremszylinderdruck bei überströmten Trennventil 108 maßgeblich aus der Aktivierung des Trennventils 108 (siehe Gleichung IX) . Daher gilt für den Spulenstrom I _M ci2 des Trennventils 108:

Overflowoffset Dabei sind I (P) und Overflowoffset (Q, P) Kennlinien. Diese Kennlinien sind abhängig von Ventiltyp und dessen Konstruktion. I (P) beschreibt den Zusammenhang zwischen nötigem Strom um ein Ventil bei einem gegebenen Druck gerade noch geschlossen halten zu können. Der Overflowoffset beschreibt den Aufschlag auf den Solldruck P, mit dem man die Öffnungs ^¬ stromkennlinie auswertet, um bei gegebenem Volumenstrom und Druck den Solldruck P bestmöglich einstellen zu können. Dieser Aufschlag ist in einer weiteren Verfeinerung auch noch abhängig von der Temperatur.

Wenn das Trennventil 32 überströmt wird, ergibt sich der Raddruck P _wh i aus P _WHL = P _Hz + dP _MC n (siehe Gl. VII) . Am Trenn ^¬ ventil 32 entsteht durch den Volumenstrom und Aktivierung ein Differenzdruck. Dieser überlagert sich additiv mit dem Hauptzylinderdruck und ergibt in Summe den Raddruck.

IMCH ergibt sich als I (P _so ii - PHZ + Overflowoffset (QMCH,

Psoll) )

Damit das Trennventil 32 überströmt wird, muss gelten

Qpump > Qwhi (siehe Gl. I).

Damit das Trennventil 108 überströmt wird, muss gelten

Qpump > Qres (siehe Gl. IV)

bzw .

Qpump > Qres = - QHZ + Qwhi + Qsys (siehe Gl. V) .

Damit beide Trennventile 32, 108 im Arbeitspunkt sind, muss also Qpump demnach so groß sein, dass beide Ungleichungen er ^¬ füllt sind, also muss gelten:

Qpump > MAX (Qwhi/ Qres) Dabei bezeichnet „MAX ( ) " eine Funktion, die von ihren Argu ^¬ menten den größten Wert liefert.

Der Volumenstrom in den Radbremsen, Q _wh i, ergibt sich dabei aus :

(dP _wh i/dt) / (dPV-Kennlinie/dQ)

Damit lassen sich auch einfach die Volumenströme Q _M cn/2 an den beiden Trennventilen 32, 108 mittels der Gl. I und Gl. IV berechnen .

Mit dem bekannten Zusammenhang zwischen Pumpendrehzahl und Pumpenvolumenstrom können jetzt einfach die Sollwerte für die Pumpendrehzahl, den Trennventilstrom 1, d. h. Q _MC i, und den Trennventilstrom 2, d. h. Qnci, bestimmt werden.

Die Auswertung der Sensorsignale wird bevorzugt folgenderma ^¬ ßen vorgenommen: Abweichungen von den Sollwerten für Rad und Hauptzylinderdruck werden moderat gewichtet auf die jeweili ^¬ ge Trennventilaktivierung addiert, bevorzugt im Rahmen einer P- bzw. PI-Regelung. Die Trennventilaktivierung geschieht dabei mittels Strom. Der Wert für den Strom wird aus der Öffnungsstromkennlinie abgelesen. Eingangsgröße in diese Kennlinie ist ein Druck. Dieser Druck setzt sich zusammen aus Solldruck, Überström oder Overflowoffset und jetzt darüber hinaus ein weiterer Zuschlag, proportional zum Druck ^¬ reglerfehler (Psoll - P _ist ) ·

In der Steuer- und Regeleinheit 12 sind bevorzugt mehrere Pedalkennlinien (Weg/Verzögerung, Kraft/Weg) hinterlegt, die von dem Fahrer vorteilhafterweise ausgewählt werden können. Die in der jeweiligen Pedalkennlinie beschrieben Zusammenhänge werden realisiert durch die Regelung des Radbremsdru ^¬ ckes im Verhältnis zum Druck im Hauptbremszylinder, den der Fahrer am Pedal 20 spürt, und der bedarfsweisen Bereitstel ^¬ lung von Zusatzvolumen durch das Trennventil 108 aus dem Niederdruckspeicher 66.

Das Bremssystem 2 erlaubt ein sowohl achs- als auch radindi ^¬ viduelles Bremsblending . Zur Fahrerbremswunscherfassung wird das Signal des Wegsensors 24 und/oder das Signal des Druck ^¬ sensors 30 verwendet. Die Bremskraftverstärkung erfolgt un ^¬ ter Verwendung einer Kennlinie, die die Relation zwischen Pedalweg und Hauptbremszylindersolldruck parametrisiert und einer weiteren Kennlinie, welche die Relation zwischen Pedalweg und Radsolldruck parametrisiert. Derartige Kennlinien werden insbesondere auch bei einem regenerativen Bremsbetrieb verwendet. Im Rahmen der Fahrerwunscherfassung oder Sollwertvorgabe für Bremsdrücke ist der Sollwert nicht nur abhängig von der aktuellen Pedalposition (und dem Hauptbremszylinderdruck) sondern auch von der Vorgeschichte.

Wechselt man z. B. von Betätigen nach Lösen, wird der Sollwert für den Druckregler erst nach einer gewissen Weghysterese reduziert. Dies begünstigt eine ruhige und rückwir ^¬ kungsarme Druckregelung.