Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Mehrkreis-Fremdkraftbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Hydraulische Fremdkraftbremsanlagen erzeugen einen hydraulischen Bremsdruck zur Betätigung hydraulischer Radbremsen mit Fremdkraft, wozu beispielsweise ein Kolben mit einem Elektromotor über ein Schraubgetriebe in einem Zylinder einer Kolben-Zylinder-Einheit verschoben wird.

Derartige Fremdkraftbremsanlagen offenbaren die Patentanmeldungen EP 1 970 271 A1 und EP 2 641 788 A1 mit der Besonderheit, dass der Zylinder für die Fremdkraftbremsung wie ein Hauptbremszylinder einer Zweikreis- Fahrzeugbremsanlage als Zweikreis-Zylinder zu einem hydraulisch getrennten Anschluss von zwei Bremskreisen ausgebildet ist. Wie ein Zweikreis- Hauptbremszylinder weist auch der Zylinder für die Fremdkraftbremsung zwei koaxial hintereinander und mit Abstand voneinander in dem Zylinder angeordnete Kolben auf, von denen ein erster Kolben, der auch als Primärkolben oder als Stangenkolben bezeichnet wird, mit einem Elektromotor über einen Kugelgewindetrieb verschoben und ein zweiter Kolben, der auch als Sekundärkolben oder als Schwimmkolben bezeichnet wird, von dem hydraulischen Bremsdruck beaufschlagt wird, den der erste Kolben erzeugt, wodurch der zweite Kolben den gleichen Bremsdruck erzeugt.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße hydraulische Mehrkreis-Fremdkraftbremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist mehrere Bremskreise mit jeweils einer oder mehreren hydraulischen Radbremsen und einen ersten hydraulischen Fremd- kraft- Bremsdruckerzeuger auf, an den die Bremskreise über jeweils eine Kolben- Zylinder-Einheit für jeden Bremskreis angeschlossen sind. Die Fremdkraftbremsanlage muss keinen zweiten oder weiteren Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger aufweisen. Erste Kolbenseiten von Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten kommunizieren mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger derart, dass die ersten Kolbenseiten der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten mit einem hydraulischen Bremsdruck beaufschlagt werden, den der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger erzeugt. Den ersten Kolbenseiten abgewandte zweite Kolbenseiten der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten kommunizieren mit dem jeweiligen Bremskreis derart, dass die Bremskreise mit einem auf den zweiten Kolbenseiten in Zylindern der Kolben-Zylinder-Einheiten herschenden Bremsdruck beaufschlagt werden. Die Bremsdrücke in den Bremskreisen können gleich und gleich wie der von dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger erzeugte Bremsdruck sein. Beispielsweise durch Verwendung von Stufenkolben in den Kolben-Zylinder-Einheiten können in den Bremskreisen auch verschiedene Bremsdrücke und/oder andere Bremsdrücke als der vom Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger erzeugte Bremsdruck erzeugt werden.

Die Kolben-Zylinder-Einheiten der erfindungsgemäßen Fremdkraftbremsanlage beziehungsweise ihre Kolben trennen die Bremskreise hydraulisch voneinander und von dem ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger.

Die erfindungsgemäße Fremdkraftbremsanlage ist für autonom auf öffentlichen Straßen fahrende Kraftfahrzeuge bis zu den Automatisierungsgraden der Level 4 und Level 5 vorgesehen. Level 4 bedeutet Hochautomatisierung, das heißt die Führung des Fahrzeugs wird von einem System übernommen, das einen Fahrzeugführer zur Übernahme der Führung des Fahrzeugs auffordern kann, wenn es die Fahraufgaben nicht mehr bewältigt. Level 5 ist der höchste Grad und bedeutet eine Vollautomatisierung, was bedeutet, dass kein Fahrzeugführer erforderlich ist. Ein solches Fahrzeug kommt ohne Lenkrad und Pedale aus, allerdings ist ein Vorhandensein von Lenkrad und Pedalen nicht ausgeschlossen. Die erfindungsgemäße Fremdkraftbremsanlage lässt sich auch für niedrigere Automatisierungsgrade und auch für nicht autonomes Fahren verwenden.

Die abhängigen Ansprüche haben Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Erfindung zum Gegenstand. Vorzugsweise weist die Fahrzeugbremsanlage eine Schlupfregelung mit beispielsweise einer Hydropumpe auf, die bei einem Ausfall des ersten Fremdkraft- Bremsdruckerzeugers als redundanter zweiter Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks mit Fremdkraft verwendbar ist.

Eine Muskelkraftbetätigung der erfindungsgemäßen Fremdkraftbremsanlage mit beispielsweise einem muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder ist nicht vorgesehen, schließt die Erfindung allerdings auch nicht aus. Möglich allerdings ebenfalls nicht zwingend ist ein Sollwertgeber für eine Bremskraft beziehungsweise für den mit dem Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger zu erzeugenden Bremsdruck, der von dem Fahrzeugführer mit einem Bedienelement wie beispielsweise einem Fußbremspedal oder einem Handbremshebel bedienbar ist.

Sämtliche in der Beschreibung und der Zeichnung offenbarten Merkmale können einzeln für sich oder in grundsätzlich beliebiger Kombination bei Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein. Ausführungen der Erfindung, die nicht alle, sondern nur ein oder mehrere Merkmale eines Anspruchs oder einer Ausführungsform der Erfindung aufweisen, sind grundsätzlich möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen, elektrohydraulischen Mehrkreis- Fremdkraftbremsanlage.

Ausführungsform der Erfindung

Die in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße, hydraulische Mehrkreis- Fremdkraftbremsanlage 1 ist eine Zweikreis-Bremsanlage mit zwei hydraulischen Bremskreisen I, II. Sie ist für einen Kraftwagen mit vier hydraulischen Radbremsen 2 vorgesehen, von denen jeweils zwei Radbremsen 2 einem Bremskreis I, II zugeordnet sind.

Das erfindungsgemäße Fremdkraftbremsanlage 1 ist für einen autonom auf öffentlichen Straßen fahrenden Kraftwagen bis zu den Automatisierungsgraden der Level 4 und Level 5 vorgesehen. Level 4 bedeutet Hochautomatisierung, das heißt die Führung des Kraftwagens wird von einem System übernommen, das einen Fahrzeugführer zur Übernahme der Führung auffordern kann, wenn es die Fahraufgaben nicht mehr bewältigt. Level 5 ist der höchste Grad und bedeutet eine Vollautomatisierung, was bedeutet, dass kein Fahrzeugführer erforderlich ist. Ein solches Fahrzeug kommt ohne Lenkrad und Pedale aus, allerdings ist ein Vorhandensein von Lenkrad und Pedalen nicht ausgeschlossen. Die erfindungsgemäße Fremdkraftbremsanlage 1 lässt sich auch für niedrigere Automatisierungsgrade und auch für nicht autonom fahrende Fahrzeuge verwenden.

Zu einer Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks mit Fremdkraft weist die Fremdkraftbremsanlage 1 einen - im Ausführungsbeispiel elektrohydraulischen - ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 auf. Der erste Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 weist eine Kolben-Zylinder-Einheit 4 auf, deren Kolben 5 zur Erzeugung des Bremsdrucks von einem ersten Elektromotor 6 über ein Schraubgetriebe 7 in einem Zylinder 8 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 4 verschiebbar ist. Das Schraubgetriebe 7 ist im Ausführungsbeispiel ein Kugelgewindetrieb und kann allgemein auch als Rotations-/? ranslations-Wandelgetriebe aufgefasst werden. Zwischen dem ersten Elektromotor 6 und dem Schraubgetriebe 7 kann beispielsweise ein Planetengetriebe als Untersetzungsgetriebe angeordnet sein (nicht dargestellt). Wegen des ersten Elektromotors 6 kann der erste Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger 3 auch als elektrohydraulischer Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger 3 und die Fremdkraftbremsanlage 1 wegen ihres elektrohydraulischen Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 als elektrohydraulische Fremdkraftbremsanlage 1 aufgefasst werden.

An den ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3, das heißt an den Zylinder 8 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 4 sind hydraulisch parallel zwei zweite Kol- ben-Zylinder-Einheiten 9 angeschlossen, von denen jede einem der beiden Bremskreise I, II zugeordnet ist. Die beiden zweiten Kolben-Zylinder-Einheiten 9 sind derart an den ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 angeschlossen, dass erste Kolbenseiten 10 von Kolben 11 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheiten 9 von einem mit dem ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 erzeugten Bremsdruck beaufschlagt werden und die Bremskreise I, II sind derart an die zweiten Kolben-Zylinder-Einheiten 9 angeschlossen, dass sie von einem hydraulischen Druck beaufschlagt werden, der auf zweiten Kolbenseiten 13 der Kolben 11 in Zylindern 12 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheiten 9 herrscht. Es kommunizieren also die beiden den Bremskreisen I, II zugeordneten zweiten Kolben- Zylinder-Einheiten 9 mit dem ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 und die beiden Bremskreisen I, II mit den ihnen zugeordneten zweiten Kolben-Zylinder- Einheiten 9.

Der Druck auf den zweiten Kolbenseiten 13 der Kolben 11 der zweiten Kolben- Zylinder-Einheiten 9 wird durch die Druckbeaufschlagung der ersten Kolbenseiten 10 mit dem von dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 erzeugten Bremsdruck erzeugt und ist im Ausführungsbeispiel gleich groß wie der von dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 erzeugte Bremsdruck. Beispielsweise mittels Stufenkolben, die unterschiedlich große Kolbenflächen auf ihrer ersten Kolbenseite und zweiten Kolbenseite aufweisen, lässt sich auf den zweiten Kolbenseiten 13 und damit in den Bremskreisen I, II ein anderer Druck als der von dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 erzeugte Bremsdruck und/oder in den beiden Bremskreisen I, II unterschiedliche Bremsdrücke erzeugen (nicht dargestellt).

Im Ausführungsbeispiel weist der Kolben 5 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 4 des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 eine größere Kolbenfläche auf als die Kolben 11 der den beiden Bremskreisen I, II zugeordneten zweiten Kolben- Zylinder-Einheiten 9, wodurch vom ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 zu den Bremskreisen I, II eine Druckuntersetzung und vom Kolben 5 der ersten Kol- ben-Zylinder-Einheit 4 des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 zu den Kolben 11 der den Bremskreisen I, II zugeordneten zweiten Kolben-Zylinder- Einheiten 9 eine Wegübersetzung stattfindet. Das ist allerdings nicht zwingend für die Erfindung.

Die Fremdkraftbremsanlage 1 weist eine Schlupfregelung 14 mit jeweils einem Einlassventil 15 und einem Auslassventil 16 für jede Radbremse 2 auf. Durch die Einlassventile 15 sind die Radbremsen 2 an die Zylinder 12 der zweiten Kolben- Zylinder-Einheiten 9 angeschlossen, wobei in jedem Bremskreis I, II ein Trennventil 17 zwischen der dem Bremskreis I, II zugeordneten zweiten Kolben- Zylinder-Einheit 9 und den Einlassventilen 15 angeordnet ist. Die Bremskreise I, II werden mit dem Bremsdruck auf den zweiten Kolbenseiten 13 der Kolben 11 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheiten 9 beaurschlagt.

Durch die Auslassventile 16 sind die Radbremsen 2 in jedem Bremskreis I, II an eine Saugseite einer Hydropumpe 18 angeschlossen, wobei die beiden Hydropumpen 18 der beiden Bremskreisen I, II mit einem gemeinsamen zweiten Elektromotor 19 antreibbar sind. Die Hydropumpen 18 bilden mit dem zweiten Elek- tromotor 19 zweite Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 20. Druckseiten der Hydropumpen 18, die Bestandteil der Schlupfregelung 14 sind, sind zwischen den Trennventilen 17 und den Einlassventilen 15 angeschlossen. An den Saugseiten der Hydropumpen 18 ist jeweils ein Hydrospeicher 21 zur Zwischenspeicherung von Bremsflüssigkeit aus den Radbremsen 2 während einer Schlupfregelung vorgesehen. Des weiteren sind die Saugseiten der Hydropumpen 18 durch Ansaugventile 22 auf den zweiten Kolbenseiten 13 an die Zylinder 12 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheiten 9 angeschlossen.

Die Einlassventile 15, Auslassventile 16, Trennventile 17 und Ansaugventile 22 sind 2/2-Wege-Magnetventile, wobei die Einlassventile 15 und die Trennventile 17 in ihren stromlosen Grundstellungen offen und die Auslassventile 16 und Ansaugventile 22 in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossen sind. Mit der Schlupfregelung 14 ist eine radindividuelle Bremsdruckregelung in den Radbremsen 2 möglich. Insbesondere sind Schlupfregelungen wie eine Blockierschutzregelung, Antriebsschlupfregelung und Fahrdynamikregelung möglich, für die die Abkürzungen ABS, ASR und FDR üblich sind. Solche Schlupfregelungen sind bekannt und werden hier nicht näher erläutert.

Die zweiten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 20 mit dem zweiten Elektromotor 19 und den Hydropumpen 18 der Schlupfregelung 14 gewährleisten eine Redundanz, das heißt bei einem Ausfall des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 kann der hydraulische Bremsdruck alternativ mit den zweiten Fremdkraft- Bremsdruckerzeugern 20 erzeugt werden. Dadurch ist eine Verfügbarkeit der erfindungsgemäßen Fremdkraftbremsanlage 1 auch bei einem Ausfall des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 gewährleistet, wodurch die Fremdkraftbremsanlage 1 für autonomes Fahren geeignet ist.

Der Zylinder 8 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 4 des ersten Fremdkraft- Bremsdruckerzeugers 3 und die Zylinder 12 der zweiten Kolben-Zylinder- Einheiten 9 auf den zweiten Kolbenseiten 13 ihrer Kolben 11 sind an einen Bremsflüssigkeitsbehälter 23 angeschlossen, wobei die Kolben 5, 11 Mündungen von Bremsleitungen von dem Bremsflüssigkeitsbehälter 23 zu den Zylindern 8, 12 überfahren, wenn sie zur Erzeugung des Bremsdrucks aus einer Grundstellung verschoben werden derart, dass die Kolben 5, 11 wie von muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylindern bekannt am Beginn ihrer Verschiebung die Zylinder 8, 12 hydraulisch vom Bremsflüssigkeitsbehälter 23 trennen. Im Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Fremdkraftbremsanlage 1 modular aufgebaut: Der erste Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 und die beiden zweiten Kolben-Zylinder-Einheiten 9 sind einem ersten Modul, das hier als Druckerzeugungsmodul 25 bezeichnet wird, und die Schlupfregelung 14 einem zweiten Modul, das hier als Druckregelmodul 26 bezeichnet wird, zugeordnet beziehungsweise in den Modulen 25, 26 untergebracht. Möglich ist beispielsweise auch die Unterbringung des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3, der beiden zweiten Kolben-Zylinder-Einheiten 9 und der Schlupfregelung 14 in einem Modul (nicht dargestellt). Die Unterbringung der Komponenten der erfindungsgemäßen Fremdkraftbremsanlage 1 in einem oder mehren Modulen ist nicht zwingend für die Erfindung.

Aus Gründen der Redundanz weisen das Druckerzeugungsmodul 25 und das Druckregelmodul 26 jeweils eine eigene elektrische Stromversorgung 27 und ein eigenes elektronisches Steuergerät 28 auf, wodurch die Verfügbarkeit der Fremdkraftbremsanlage 1 bei einem Fehler im Druckerzeugungsmodul 25 oder im Druckregelmodul 26 beziehungsweise der Schlupfregelung 14 gewährleistet ist. Im Ausführungsbeispiel weisen die Stromversorgungen 27 Akkumulatoren auf.

Die den Bremskreisen I, II zugeordneten zweiten Kolben-Zylinder-Einheiten 9 weisen Kolbenrückstellfedern 29 auf, die die Kolben 11 in Richtung ihrer Grundstellungen beaufschlagen, die die Kolben 11 in den Zylindern 12 bei unbetätigter und druckloser Fremdkraftbremsanlage 1 einnehmen. Durch den Anschluss der zweiten Kolben-Zylinder-Einheiten 9 an die erste Kolben-Zylinder-Einheit 4 des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 beaufschlagen die zweiten Kolben- Zylinder-Einheiten 9 den Kolben 5 des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 hydraulisch ebenfalls in seine Grundstellung, weswegen die erste Kolben- Zylinder-Einheit 4 keine Kolbenfeder oder Kolbenrückstellfeder benötigt und im Ausführungsbeispiel auch nicht aufweist.

Möglich ist eine Rückstellung des Kolbens 5 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 4 des ersten Fremdkraft- Bremsdruckerzeugers 3 auch durch hydraulische Druckbeaufschlagung mit dem zweiten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 20.

Außerdem ist der Kolben 5 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 3 des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 im Ausführungsbeispiel zug- und druckfest mit dem das Rotations-/? ranslations-Wandelgetriebe bildenden Schraubgetreibe 7 verbunden derart, dass eine Rückstellung des Kolbens 5 in seine Grundstellung auch elektromechanisch mit dem ersten Elektromotor 6 über das Schraubgetriebe 7 möglich ist.

Als Sollwertgeber für den mit dem ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 zu erzeugenden Bremsdruck weist die Fremdkraftbremsanlage 1 ein federbeaufschlagtes Fußbremspedal 30 mit einem Wegsensor 31 oder wahlweise einem Kraftsensor auf. Zur Redundanz können auch mehrere Weg- oder Kraftsensoren oder ein Wegsensor 31 und ein Kraftsensor vorgesehen sein (nicht dargestellt). Grundsätzlich ist es möglich, einen muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder zu einer hilfsweisen Betätigung der Fahrzeugbremsanlage 1 bei Ausfall des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 vorzusehen (nicht dargestellt). Im gezeichneten Ausführungsbeispiel weist die Fremdkraftbremsanlage 1 keinen Hauptbremszylinder auf und ist nicht mit Muskelkraft betätigbar. Wegen der Möglichkeit der Erzeugung des Bremsdrucks wahlweise mit dem ersten Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger 3 oder dem zweiten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 20 ist die Fremdkraftbremsanlage 1 auch ohne die Möglichkeite einer Muskelkraftbetätigung für autonomes Fahren geeignet, bei dem die Fremdkraftbremsanlage 1 ohne Betätigung durch einen Fahrzeugführer autonom betätigbar sein muss.