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Title:
BRAKING SYSTEM FOR MOTOR VEHICLES AND METHOD FOR OPERATING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/029812
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a brake system for motor vehicles that can be actuated in a "brake-by-wire" operating mode both by the vehicle driver and independently of the vehicle driver, and that is operated preferably in the "brake-by-wire" operating mode, and that can be operated in at least one fallback operating mode wherein only operation by the vehicle driver is possible. The brake system comprises an electrohydraulic pressure generating device (5) outputting a brake system pressure, and a pressure modulation unit comprising one inlet value (6a - 6d) and one outlet valve (7a - 7d) per wheel brake (8, 9, 10, 11), tapped from the brake system pressure, wherein the inlet and outlet valves (6a - 6d, 7a - 7d) output or pass along the brake system pressure in the non-actuated state. In order to prevent irritations to the driver of the vehicle, particularly if the electrical on-board network of the motor vehicle fails, according to the invention, circular electrically actuated switching valves (37, 47) are connected between the pressure generating device (5) and the pressure modulation unit, said valve producing a hydraulic connection between the pressure generating device (5) and the pressure modulation unit in an actuated state.

Inventors:
JUNGBECKER JOHANN (DE)
LINKENBACH STEFFEN (DE)
DRUMM STEFAN A (DE)
SCHIEL LOTHAR (DE)
BAYER RONALD (DE)
BESIER MARCO (DE)
Application Number:
PCT/EP2010/063093
Publication Date:
March 17, 2011
Filing Date:
September 07, 2010
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL TEVES AG & CO OHG (DE)
JUNGBECKER JOHANN (DE)
LINKENBACH STEFFEN (DE)
DRUMM STEFAN A (DE)
SCHIEL LOTHAR (DE)
BAYER RONALD (DE)
BESIER MARCO (DE)
International Classes:
B60T8/40
Domestic Patent References:
WO1997014593A11997-04-24
WO1998012086A11998-03-26
Foreign References:
EP0265623A21988-05-04
FR2891790A12007-04-13
DE19543582A11997-06-05
DE102006014836A12007-10-04
EP1795413A22007-06-13
DE19905660A12000-05-04
DE19626926A11998-01-08
DE4213621A11993-10-28
US3521934A1970-07-28
DE4029793A11992-03-26
EP1950112A12008-07-30
Other References:
See also references of EP 2475559A1
Attorney, Agent or Firm:
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (DE)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer "Brake-by- Wire" Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, vorzugsweise in der "Brake-by-Wire" Betriebsart betrieben wird und in mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben werden kann, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist, mit

a) einem Bremspedal (1) zum Betätigen einer Pedalent¬ kopplungseinheit (2) mit einem Gehäuse (21), zwei hintereinander angeordneten Kolben (15, 16), die im Gehäuse (21) zwei Druckräume (17, 18) begren¬ zen, auf die bei der Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrzeugführer eine Betätigungskraft (Pedalkraft) ausgeübt wird und die bei unbetätig- tem Bremspedal (1) von Rückstellfedern in eine Ausgangsstellung positioniert werden,

b) einem den Druckräumen (17, 18) zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (4),

c) einer Wegerfassungseinrichtung (26), die den Betätigungsweg des Bremspedals (1) oder eines mit dem Bremspedal (1) verbundenen Kolbens (15) erfasst, d) einem Wegsimulator (3) mit einem Simulatorfreigabe¬ ventil (30), der in der Betriebsart „Brake-by-wire" dem Fahrzeugführer das gewohnte Bremspedalgefühl vermittelt, der mit einem (17) der Druckräume (17, 18) in hydraulischer Verbindung steht und dessen Wirkung in der Rückfallbetriebsart abschaltbar ist, e) einer elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung (5) , die einen Bremssystemdruck abgibt, f) einer Druckmodulationseinheit, die pro Radbremse (8, 9, 10, 11) ein Einlassventil (6a - 6d) sowie ein Auslassventil (7a - 7d) zum Einstellen radindi¬ vidueller Bremsdrücke aufweist, die aus dem Brems¬ systemdruck abgeleitet werden, wobei die Ein- und Auslassventile (6a - 6d, 7a - 7d ) im nicht ange¬ steuerten Zustand den Bremssystemdruck abgeben bzw. weiterleiten, mit Trennventilen (23a, 23b) zum Trennen der Druckräume (17, 18) von der Druckmodu¬ lationseinheit, sowie

g) einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit

(12) ,

dadurch gekennzeichnet, dass

zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung (5) und der Druckmodulationseinheit kreisweise elektrisch be¬ tätigbare Zuschaltventile (37, 47) zwischen geschaltet sind, die in einem angesteuerten Zustand eine hydrau¬ lische Verbindung zwischen der Druckbereitstellungs¬ einrichtung (5) und der Druckmodulationseinheit her¬ stellen .

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassseiten der Auslassventile (7a - 7d) über hydraulische Rücklaufleitungen (14a, 14b) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (4) direkt verbunden sind.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschaltventile (37, 47) als strom¬ los geschlossene (SG-) Ventile ausgeführt sind, die in unbestromtem Zustand ein Abströmen von Druckmittel aus den Druckräumen (17, 18) und den Radbremsen (8 - 11) in die elektrohydraulische Druckbereitstellungseinrichtung (5) verhindern.

4. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Zuschaltventilen (37, 47) Rückschlagventile (38, 48) parallel geschaltet sind, die unabhängig vom Schaltzustand der Zuschaltventile (37, 47) eine Druckmittelströmung von der elektro- hydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung (5) zur Druckmodulationseinheit ermöglichen .

5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbereitstellungseinrichtung (5) von einem auf der Längsachse der Druckbereitstel¬ lungseinrichtung (5) angeordneten Elektromotor (31) angetrieben wird.

6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Druckräume (17, 18) begren¬ zenden Kolben (15, 16) als Plungerkolben ausgebildet sind, deren Abdichtung mittels gehäusefest angeordneter Dichtelemente erfolgt, die mit der Oberfläche der Kolben (15, 16) zusammen wirken.

7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kolben (33, 34) der Druckbereitstellungseinrichtung (5) als Plungerkolben ausgebildet ist, dessen Abdichtung mittels gehäusefest angeordneter Dichtelemente erfolgt, die mit der Oberflä¬ che des Kolbens (33, 34) zusammen wirken.

8. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulator-Freigabeventil (30) in einer hydraulischen Verbindung zwischen einer Simulatorfederkammer (28) und dem Druckmittelvorratsbehälter (4) geschaltet ist.

9. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Simulator-Freigabeventil (30) ein Rückschlag- ventil (51) parallel geschaltet ist, das unabhängig vom Schaltzustand des Simulator-Freigabeventils (30) und unabhängig von einer Drosselwirkung der hydraulischen Simulator-Abströmverbindungen ein weitgehend ungedros- seltes Einströmen in die Simulatorfederkammer (28) gewährleistet .

10. Bremsanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulatorfederkammer (28) von einem Simulatorkolben (29) begrenzt ist, der als Plungerkol- ben ausgebildet ist.

11. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegerfassungseinrichtung durch eine redundant ausgeführte Wegsensoranordnung (26) ge¬ bildet ist.

12. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Kolben (15, 16, 33, 43) mit mehreren radialen Druckausgleichsbohrungen (19, 20, 35, 45) versehen sind, die in einer unbetätigten Stellung der Kolben (15, 16, 33, 43) eine hydraulische Ver¬ bindung zwischen den Druckräumen (17, 18, 34, 44) und den zugeordneten Kammern des Druckmittelvorrats¬ behälters (4) herstellen.

13. Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Absinken des Druckmittelvolumens in der Druckbereitstellungseinrichtung (5) unter einen vorbestimmten Wert Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter (4) in die Druckbereitstellungseinrichtung (5) nachgesaugt wird.

14. Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach Anspruch

13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Nachsaugen die Zu¬ schaltventile (37, 47) geschlossen werden und der die Druckbereitstellungseinrichtung (5) antreibende Elektromotor (31) entgegen der Betätigungsrichtung angetrieben wird.

15. Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach Anspruch

14, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Nachsaugen der die Druckbereitstellungseinrichtung (5) antreibende Elektromotor (31) in Betätigungsrichtung angetrieben wird .

Description:
BREMSANLAGE FÜR KRAFTFAHRZEUGE UND VERFAHREN ZU IHREM BETRIEB

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer "Brake-by-Wire" Betriebsart so ¬ wohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, vorzugsweise in der "Brake-by-Wire" Be ¬ triebsart betrieben wird und in mindestens einer Rückfallbe ¬ triebsart betrieben werden kann, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist, mit a) einem Bremspedal zum Betätigen einer Pedalentkopplungseinheit mit einem Gehäuse, zwei hintereinander an ¬ geordneten Kolben, die im Gehäuse zwei Druckräume begrenzen, auf die bei der Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrzeugführer eine Betätigungskraft (Pedalkraft) ausgeübt wird und die bei unbetätigtem Bremspedal von Rückstellfedern in eine Ausgangsstellung positioniert werden, b) einem den Druckräumen zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter, c) einer Wegerfassungseinrichtung, die den Betätigungsweg des Bremspedals oder eines mit dem Bremspedal verbundenen Kol ¬ bens erfasst,

einem Wegsimulator mit einem Simulator-Freigabeventil, der in der Betriebsart „Brake-by-wire" dem Fahrzeugführer das gewohnte Bremspedalgefühl vermittelt, der mit einem der Druckräume in hydraulischer Verbindung steht und dessen Wirkung in der Rückfallbetriebsart abschaltbar ist, einer elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung, die einen Bremssystemdruck abgibt, d) einer Druckmodulationseinheit, die pro Radbremse ein Ein ¬ lassventil sowie ein Auslassventil zum Einstellen radindivi dueller Bremsdrücke aufweist, die aus dem Bremssystemdruck abgeleitet werden, wobei die Ein- und Auslassventile im nicht angesteuerten Zustand den Bremssystemdruck abgeben bzw. weiterleiten, mit Trennventilen zum Trennen der Druckräume von der Druckmodulationseinheit sowie e) einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit.

Eine derartige Bremsanlage ist aus der EP 1 950 112 AI be ¬ kannt. Als ein gravierender Nachteil der vorbekannten Brems anläge wird die Tatsache empfunden, dass bei einem Ausfall des elektrischen Antriebs der elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung während eines Bremsvorgangs ein Zu rücksteilen deren Kolben eine erhebliche Verlängerung des Bremspedalweges zur Folge hat, die vom Fahrzeugführer als Bremsversagen wahrgenommen wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brems anläge der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern dass der Fahrzeugführer selbst bei einem Ausfall des elekt ¬ rischen Bordnetzes des damit ausgerüsteten Kraftfahrzeuges nicht irritiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptan ¬ spruch angegebenen technischen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbindungen des Erfindungsgegenstandes sin in den Unteransprüchen angegeben. Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur der Zeichnung ein hydraulisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Bremsanlage.

Die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage besteht im We ¬ sentlichen aus einer mittels eines Betätigungs- bzw. Brems ¬ pedals 1 betätigbaren hydraulischen Kolben-Zylinder- Anordnung 2, einer mit der hydraulischen Kolben-Zylinder- Anordnung 2 zusammen wirkenden Wegsimulationseinrichtung 3, einem der hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung 2 zugeordneten Druckmittelvorratsbehälter 4, einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5, elektrisch steuerbaren Druckmodulations- bzw. Einlass- und Auslassventilen 6a-6d, 7a-7d, an deren Ausgangsanschlüsse Radbremsen 8, 9, 10, 11 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges angeschlos ¬ sen sind, sowie einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit 12, die der Ansteuerung der elektrisch steuerbaren Komponenten dient. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a-6d werden mittels Systemdruckleitungen 13a, 13b mit einem Druck versorgt, der als Systemdruck bezeichnet wird, wobei Drucksensoren 39, 49 zum Erfassen der in den Systemdruckleitungen 13a, 13b herrschenden Drücke vorgesehen sind. Rücklaufleitungen 14a, 14b, die an die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a-7d angeschlossen sind, verbinden die Aus ¬ lassventile 7a-7d mit dem drucklosen Druckmittelvorratsbe ¬ hälter 4.

Wie der Zeichnung weiterhin zu entnehmen ist, weist die hydraulische Kolben-Zylinderanordnung 2, die als eine Betäti ¬ gungseinheit der erfindungsgemäßen Bremsanlage angesehen werden kann, in einem (Hauptbremszylinder-) Gehäuse 21 zwei hintereinander angeordnete hydraulische Kolben 15, 16 auf, die hydraulische Kammern bzw. Druckräume 17, 18 begrenzen, die zusammen mit den Kolben 15, 16 einen zweikreisigen

Hauptbremszylinder bzw. einen Tandemhauptzylinder bilden. Die Druckräume 17, 18 stehen einerseits über in den Kolben 15, 16 ausgebildete radiale Bohrungen 19, 20 mit dem Druck ¬ mittelvorratsbehälter 4 in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung der Kolben 17, 18 im Gehäuse 21 absperrbar sind, und andererseits mittels hydraulischer Leitungen 22a, 22b mit den vorhin erwähnten Systemdruckleitungen 13a, 13b, in Verbindung, an die Eingangsanschlüsse der vorhin erwähnten Druckmodulations- bzw. Einlassventile 6a-6d ange ¬ schlossen sind. In den hydraulischen Leitungen 22a, 22b sind je ein Trennventil 23a, 23b eingefügt, die als ein elekt ¬ risch betätigbare, vorzugsweise stromlos offenes (SO-) 2/2- Wegeventile ausgebildet sind. Ein an den Druckraum 17 ange ¬ schlossener Drucksensor 24 erfasst den im Druckraum 17 durch ein Verschieben des ersten Kolbens 15 aufgebauten Druck. Außerdem nehmen die Druckräume 17, 18 nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 15, 16 entgegen der Betätigungsrichtung vorspannen. Eine am Bremspedal 1 angekoppelte Kolbenstange 25 wirkt dabei mit dem ersten (Hauptzy ¬ linder- ) Kolben 15 zusammen, wobei der Betätigungsweg des Bremspedals 1 von einem vorzugsweise redundant ausgeführten Wegsensor 26 erfasst wird.

Außerdem ist aus der zeichnerischen Darstellung der erfindungsgemäßen Bremsanlage ersichtlich, dass die vorhin genannte Wegsimulatoreinrichtung 3 hydraulisch ausgeführt ist und im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer 27, einer Simulatorfederkammer 28 sowie einem die beiden Kammern 27, 28 voneinander trennenden Simulatorkolben 29 besteht. Dabei ist die Simulatorkammer 27 an den ersten Druckraum 17 des Tandemhauptzylinders 2 angeschlossen, während die Simulatorfe ¬ derkammer 28 unter Zwischenschaltung eines elektrisch betä- tigbaren Simulatorfreigabeventils 30 mit der oben genannten Rücklaufleitung 14b verbunden ist.

Schließlich ist in der Zeichnung erkennbar, dass die Druckbereitstellungseinrichtung 5 als eine hydraulische Zylinder- Kolben-Anordnung bzw. ein zweikreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet ist, dessen erster Kolben 33 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 31 unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Rotations- Translationsgetriebes betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 31 dienender, lediglich schema ¬ tisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet. Der erste Kolben 33 begrenzt einen ers ¬ ten Druckraum 34, während ein in der Betätigungsrichtung dem ersten Kolben 33 nachgeschalteter zweiter Kolben 43 einen zweiten hydraulischen Druckraum 44 begrenzt. Ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Hauptbremszylinder 2 stehen die beiden Druckräume 34, 44 einerseits über in den Kolben 33, 43 ausgebildete radiale Öffnungen 35, 45 bzw. zu den radialen Bohrungen 19, 20 der Hauptzylinderkolben 15, 16 führende Leitungsabschnitte 36, 46 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung und sind andererseits durch Öffnen von elektrisch betätigbaren Zuschaltventilen 37,47, die in den vorhin erwähnten Systemdruckleitungen 13a, 13b eingefügt sind, mit den Eingangsanschlüssen der Einlassventile 6a - 6d verbindbar. Dabei ist den Zuschaltventilen 37, 47 je ein zu den Druckräumen 34, 44 schließendes Rückschlagventil 38, 48 parallel geschaltet. Ein an den Leitungsabschnitt 36 ange ¬ schlossener weiterer Leitungsabschnitt 50, in dem ein drittes Rückschlagventil 51 eingefügt ist, mündet in der o.g. Simulatorfederkammer 28 und ermöglicht unabhängig vom

Schaltzustand des Simulator-Freigabeventils 30 und unabhän ¬ gig von einer Drosselwirkung der hydraulischen Simulator- Abströmverbindungen ein weitgehend ungedrosseltes Einströmen des Druckmittels in die Simulatorfederkammer 28.

Optional kann aus Kosten- und Bauraumoptimierungsgründen der elektrohydraulische Aktuator 5 auch einkreisig ausgeführt werden, hierbei entfallen der Druckraum 44, Kolben 43 und Leitungsabschnitt 46. Der Druckraum 34 wird mit den beiden Trennventilen 37, 47 hydraulisch verbunden.

Abschließend sollte noch erwähnt werden, dass die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage modular aufgebaut ist. Dabei umfasst ein erstes Modul 100 im Wesentlichen die

Hauptbremszylinderanordnung 2, die hydraulische Wegsimulatoreinrichtung 3, den Druckmittelvorratsbehälter 4, Teile der hydraulischen Leitungen 13a, 13b, 22a, 22b, die Leitungsabschnitte 36, 46, 50 sowie das dritte Rückschlagventil 51. Ein zweites Modul 200 wird durch den elektrohydrauli- schen Aktuator 5 gebildet, während ein drittes Modul 300 durch die elektronische Steuer- und Regeleinheit gebildet wird, die im vorher gehenden Text mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist. Schließlich sind sämtliche elektrisch betä ¬ tigbaren Ventile 6a - 6d, 7a - 7d, 23b, 30, 37, 47, das hyd ¬ raulisch ansteuerbare 2/2-Wegeventil 23a, die Rückschlagven ¬ tile 38, 48 sowie sämtliche Drucksensoren 24, 39, 49 zu ei ¬ nem vierten Modul 400 zusammen gefasst, wobei alle Module 100 bis 400 als eigenständig montier- und prüfbare Einheiten darstellen. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage sowohl in der bevorzugten Betriebsart „Brake-by-wire" als auch in der sog. Rückfallbetriebsart ergibt sich für den auf dem einschlägigen technischen Gebiet tätigen Fachmann aus dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung und braucht deswegen nicht näher erläutert zu werden.