Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Die internationale Patentanmeldung WO 2012/150 120 A1 offenbart eine elekt rohydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit einem Muskelkraft- Hauptbremszylinder und einem elektrohydraulischen Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger. Der elektrohydraulische Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger weist eine Kolben-Zylinder-Einheit auf, deren Kolben zu einer Bremsdruckerzeu gung mit einem Elektromotor über ein Schraubgetriebe in einem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit verschiebbar ist. Eine Betriebsbremsung erfolgt als Fremdkraftbremsung mit einem Bremsdruckaufbau durch den Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger, der Hauptbremszylinder dient dabei als Sollwertgeber für den Bremsdruck. Eine autonome Fremdkraftbremsung ohne Betätigung des Hauptbremszylinders ist ebenfalls möglich. Bei einer Störung oder einem Ausfall des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers lässt sich die Fahrzeugbremsanlage durch Muskelkraft mit dem Hauptbremszylinder betätigen.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße, elektrohydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist einen elektrohydraulischen Fremd kraft-Bremsdruckerzeuger auf, an den hydraulische Radbremsen über Einlass ventile angeschlossen sind. Die Fahrzeugbremsanlage weist mindestens eine hydraulische Radbremse und vorzugsweise mehrere hydraulische Radbremsen auf, wobei vorzugsweise jeder Radbremse ein Einlassventil zugeordnet ist. Aller dings können auch mehrere oder alle Radbremsen an ein Einlassventil ange schlossen sein.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage kann einen oder mehrere Brems kreise mit jeweils einer oder mehreren Radbremsen aufweisen. Für einen Perso nenkraftwagen weist die Fahrzeugbremsanlage insbesondere zwei Bremskreise mit jeweils zwei Radbremsen auf.

Ein Druckbegrenzungsventil begrenzt einen Druck im Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger. Dadurch wird ein unzulässig hoher hydraulischer Druck in der Fahrzeugbremsanlage vermieden, der die Fahrzeugbremsanlage beschädi gen oder zerstören könnte. Insbesondere bei einem schnellen und hohen Bremsdruckaufbau mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger bis zu einem zuläs sigen Höchstdruck der Fahrzeugbremsanlage kann der Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger durch dynamische Effekte, wenn er bei Erreichen des zu lässigen Höchstdrucks abgeschaltet wird und die Einlassventile zur Vermeidung eines Blockierens von Fahrzeugrädern geschlossen werden, den Bremsdruck weiter auf bis zu 50 % oder mehr über den zulässigen Höchstdruck erhöhen. Ei ne Gegenbestrohmung, womit eine Umkehrung einer Antriebsrichtung des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers gemeint ist, verringert zwar die Überschreitung des zulässigen Höchstdrucks in der Fahrzeugbremsanlage, verhindert sie jedoch nicht. Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil vermeidet die Überschrei tung des zulässigen Höchstdrucks.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Der Anspruch 2 sieht ein steuerbares Ventil, beispielsweise ein Magnetventil vor, das hydraulisch parallel zu dem Druckbegrenzungsventil angeordnet ist. Das Druckbegrenzungsventil kann in das steuerbare Ventil integriert sein. Mit dem steuerbaren Ventil ist es möglich, beispielsweise während einer Schlupfregelung Bremsflüssigkeit aus einem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter mit dem Fremd kraft-Bremsdruckerzeuger anzusaugen, um genügend Bremsflüssigkeit zur Schlupfregelung zur Verfügung zu haben, oder für die Schlupfregelung über schüssige Bremsflüssigkeit abzulassen.

Der Anspruch 5 sieht vor, dass der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger eine Kolben- Zylinder-Einheit aufweist, deren Kolben mit nur einer Kolbendichtung in einem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit abgedichtet ist. Eine Abdichtung mit mehr als einer Dichtung ist entbehrlich, weil das erfindungsgemäße Druckbegren zungsventil den Höchstdruck in der Fahrzeugbremsanlage begrenzt. Die Kolben dichtung umschließt den Kolben und dichtet an einem Umfang zwischen dem Kolben und dem Zylinder ab.

Sämtliche in der Beschreibung und der Zeichnung offenbarten Merkmale können einzeln für sich oder in grundsätzlich beliebiger Kombination bei Ausführungsbei spielen der Erfindung verwirklicht sein. Ausführungen der Erfindung, die nicht al le, sondern nur ein oder mehrere Merkmale eines Anspruchs 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 Hydraulikschalt plan einer elektrohydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage gemäß der Er findung.

Ausführungsform der Erfindung

Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage 1 ist für einen Personenkraftwa gen mit vier hydraulischen Radbremsen 2 vorgesehen und als Zweikreis- Bremsanlage mit zwei hydraulischen Radbremsen 2 je Bremskreis ausgeführt. Andere Ausführungen sind möglich, beispielsweise eine Einkreis-Bremsanlage oder eine Mehrkreis-Bremsanlage mit mehr als zwei Bremskreisen und/oder eine andere Anzahl an Radbremsen 2 und/oder eine andere Zuordnung der Rad bremsen 2 zu den Bremskreisen.

Die Fahrzeugbremsanlage 1 weist einen elektrohydraulischen Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger 3 mit einer Kolben-Zylinder-Einheit 5 auf, deren Kolben 6 zur Erzeugung eines Bremsdrucks mittels eines Elektromotors 7 über einen Ge windetrieb 8 oder ein anderes Rotations-Translations-Wandelgetriebe in einem Zylinder 9 axial verschiebbar ist. Die Kolben-Zylinder-Einheit 5 kann auch als Plunger-Einheit und der Kolben 6 als Plungerkolben bezeichnet werden.

An den Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3, genau genommen an den Zylinder 9 der Kolben-Zylinder-Einheit 5 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3, sind die Radbremsen 2 über hier als Plungerventile 1 1 bezeichnete Ventile, erste Trenn ventile 12 und eine Bremsdruckregelventilanordnung 13 angeschlossen. Zur Auf teilung in die beiden Bremskreise sind zwei Plungerventile 1 1 hydraulisch paral lel, zwei erste Trennventile 12 hydraulisch ebenfalls parallel und jeweils ein Plun gerventil 11 und ein erstes Trennventil 12 hydraulisch in Serie angeordnet. Über die Bremsdruckregelventilanordnung 13 sind jeweils zwei Radbremsen 2 über ein Plungerventil 11 und ein erstes Trennventil 12 an den Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger 3 angeschlossen.

Die Bremsdruckregelventilanordnung 13 weist für jede Radbremse 2 ein Einlass ventil 14 und ein Auslassventil 15 auf. Über die Einlassventile 14 sind die Rad bremsen 2 an die ersten Trennventile 12 angeschlossen, und zwar sind in jedem Bremskreis zwei Radbremsen 2 mit je einem Einlassventil 14 an ein erstes Trennventil 12 angeschlossen. Über die Auslassventile 15 sind die Radbremsen 2 an Saugseiten von Hydropumpen 16 angeschlossen, die mit einem gemeinsa men Elektromotor 17 antreibbar sind. Für jeden Bremskreis ist eine Hydropumpe 16 vorhanden, an deren Saugseiten die Radbremsen 2 des jeweiligen Brems kreises über die Auslassventile 15 angeschlossen sind.

Zwischen den Auslassventilen 15 und den Hydropumpen 16 sind Hydrospeicher 18 an die Saugseiten der Hydropumpen 16 zur Zwischenspeicherung von Bremsflüssigkeit angeschlossen, die bei einem Öffnen der Auslassventile 15 während einer Bremsdruckregelung und/oder Schlupfregelung aus den Rad bremsen 2 ausströmt.

Die Einlassventile 14 und die Auslassventile 15 bilden die Bremsdruckregelven tilanordnung 13, mit der Radbremsdrücke in jeder Radbremse 2 einzeln geregelt werden können. Zusammen mit den Hydropumpen 16 sind Schlupfregelungen, insbesondere eine Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikrege- lung bzw. elektronisches Stabilitätsprogramm möglich. Für diese Schlupfregelun gen sind die Abkürzungen ABS, ASR und/oder FDR bzw. ESP gebräuchlich. Fahrdynamikregelungen und elektronische Stabilitätsprogramme werden um gangssprachlich auch als Schleuderschutzregelungen bezeichnet. Solche Schlupfregelungen sind an sich bekannt und werden hier nicht weiter erläutert.

Zusätzlich sind die Saugseiten der Hydropumpen 16 durch je ein Rückschlagven til 19 und ein Ansaugventil 20 an einen drucklosen Bremsflüssigkeitsvorratsbe hälter 10 angeschlossen, so dass die Hydropumpen 16 Bremsflüssigkeit zu einer Bremsdruckerzeugung oder Bremsdruckerhöhung aus dem Bremsflüssigkeits vorratsbehälter 10 ansaugen können. Die Rückschlagventile 19 sind aus Rich tung des Bremsflüssigkeitsvorratsbehälters 10 in Richtung der Ansaugventile 20 und der Hydropumpen 16 durchströmbar.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage 1 weist einen mit einem Fuß bremspedal 21 betätigbaren Zweikreis-Hauptbremszylinder 22 als Muskelkraft- Bremsdruckerzeuger auf, an den die Radbremsen 2 in jedem Bremskreis über je ein zweites Trennventil 23, die ersten Trennventile 12 und die Einlassventile 16 der Bremsdruckregelventilanordnung 13 angeschlossen sind, so dass die Fahr zeugbremsanlage 1 auch mit Muskelkraft betätigbar ist. Die zweiten Trennventile 23, die ersten Trennventile 12 und die Einlassventile 16 sind hydraulisch in Serie angeordnet. Der Zweikreis-Hauptbremszylinder 22 kann einen nicht dargestellten Bremskraftverstärker aufweisen und ist dann als Hilfskraft-Bremsdruckerzeuger zu bezeichnen.

Grundsätzlich ist eine Betätigung der Fahrzeugbremsanlage 1 durch Fremdkraft vorgesehen, wobei ein Bremsdruck mit dem elektrohydraulischen Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger 3 erzeugt wird. Bei einer Störung oder einem Ausfall des elektrohydraulischen Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 ist eine Bremsdrucker zeugung mit den Hydropumpen 16 der Schlupfregelung oder wahlweise mit dem Hauptbremszylinder 15 möglich. Der Hauptbremszylinder 15 dient an sich als Sollwertgeber für die in den Radbremsen 2 einzustellenden Radbremsdrücke bei funktionsfähigem elektrohydraulischem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3.

In einem der beiden Bremskreise ist ein Pedalwegsimulator 24 über ein Simula torventil 25 an den Hauptbremszylinder 22 angeschlossen. Der Pedalwegsimula- tor 24 ist ein federbeaufschlagter Hydrospeicher, in den bei geöffnetem Simula torventil 25 Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 22 verdrängt werden kann, so dass bei einer Fremdkraftbremsung, bei der die zweiten Trennventile 23 geschlossen werden, ein Kolben im Hauptbremszylinder 22 verschiebbar und das Fußbremspedal 21 bewegbar ist, um dem Fahrzeugführer ein gewohntes Pedalgefühl zu vermitteln.

Wird zur Einleitung einer Bremsung mit dem elektrohydraulischen Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger 3 schnell ein hoher Radbremsdruck erzeugt, schließt die Schlupfregelung die Einlassventile 14 der Radbremsen 2, wenn eine Blockier grenze erreicht oder überschritten wird und mit den Radbremsen 2 gebremste Fahrzeugräder blockieren oder zu blockieren beginnen. Ein typischer Radbrems druck in den Radbremsen 2 am Beginn des Blockierens der Fahrzeugräder auf trockener Straße beträgt beispielsweise zwischen etwa 90 und 120 bar und wird innerhalb von beispielsweise etwa 150 bis 200 Millisekunden erreicht. Beim Schließen der Einlassventile 14 wird eine Bestromung des Elektromotors 7 un terbrochen, was auch als Abschalten des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 aufgefasst werden kann. Aufgrund dynamischer Effekte bleibt der Kolben 6 der Kolben-Zylinder-Einheit 5 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 nicht unmittel bar mit dem Abschalten der Bestromung des Elektromotors 7 stehen, sondern der Kolben 6 bewegt sich noch ein Stück weit im Zylinder 9 weiter, bevor er zum Stillstand kommt.

Bei einem typischen Druckaufbaugradienten von einigen 10000 bar/Sekunde würde sich ein Bremsdruck im Zylinder 9 der Kolben-Zylinder-Einheit 5 des elekt rohydraulischen Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 durch die Weiterbewegung des Kolbens 6 nach Abschalten der Bestrohmung des Elektromotors 7 in 8 bis 10 Millisekunden um mindestens 80 bar erhöhen, wodurch ein zulässiger Höchst druck in der Fahrzeugbremsanlage 1 überschritten würde und die Fahrzeug bremsanlage 1 beschädigt oder zerstört werden könnte. 8 bis 10 Millisekunden ist eine typische Zeit, die von einer Erfassung eines Druckanstiegs im Zylinder 9 mit einem Drucksensor bis zum Schließen des/der Einlassventile 14 vergeht. Selbst wenn der Elektromotor 7 beim Schließen der Einlassventile 14 entgegen seiner Drehrichtung bei der Bremsdruckerzeugung bestromt wird, um den Kolben 6 möglichst schnell zum Stillstand zu bringen, erhöht sich der Bremsdruck unzu lässig und kann die Fahrzeugbremsanlage 1 beschädigen oder zerstören. Ein steuerbares Ventil, beispielsweise ein Magnetventil, öffnet zu langsam, um einen Anstieg des Drucks im Zylinder 9 der Kolben-Zylinder-Einheit 5 des elekt rohydraulischen Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 auf einen zulässigen Wert zu begrenzen, weswegen die Erfindung dafür ein insbesondere mechanisches Druckbegrenzungsventil 26 vorsieht, durch das der Zylinder 9 oder allgemein ausgedrückt der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 an den Bremsflüssigkeitsvor ratsbehälter 10 angeschlossen ist. Ein Öffnungsdruck des Druckbegrenzungs ventil 26 ist vorzugsweise einstellbar und auf den zulässigen Höchstdruck der Fahrzeugbremsanlage 1 eingestellt, wodurch ein Überschreiten des zulässigen Höchstdrucks der Fahrzeugbremsanlage 1 vermieden wird.

In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform ist das Druckbegren zungsventil 26 zusätzlich als Magnetventil, das heißt allgemein als steuerbares Ventil 27 ausgeführt, so dass es auch geöffnet werden kann, wenn der Öff nungsdruck nicht erreicht ist.

Weil das Druckbegrenzungsventil 26 unzulässig hohe Druckspitzen verhindert, reicht eine Abdichtung des Kolbens 6 im Zylinder 9 der Kolben-Zylinder-Einheit 5 des elektrohydraulischen Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 mit einer Kolben dichtung 28 aus. Erfindungsgemäß weist der Kolben 6 deswegen nur eine Kol bendichtung 28 auf. Die Kolbendichtung 28 ist ein Dichtring, insbesondere ein Axialdichtring oder ein Quadring, der den Kolben 6 umschließt und an einem Um fang zwischen dem Kolben 6 und dem Zylinder 9 abdichtet.

In der Zeichnung ist das Druckbegrenzungsventil 26 in das steuerbare Ventil 27 integriert beziehungsweise das Druckbegrenzungsventil 26 ist zugleich auch als steuerbares Ventil 27 ausgeführt. Möglich ist beispielsweise auch ein von dem Druckbegrenzungsventil 26 separates steuerbares Ventil 27, das hydraulisch pa rallel zu dem Druckbegrenzungsventil 26 angeordnet ist (nicht dargestellt).

Während einer Schlupfregelung mit den Einlassventilen 14 und den Auslassven tilen 15 der Bremsdruckregelventilanordnung 13 insbesondere bei Antrieb der Hydropumpen 16 mit dem Elektromotor 17 kann das steuerbare Ventil 27 geöff net werden, so dass der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 Bremsflüssigkeit, die bei Öffnen der Auslassventile 15 aus den Radbremsen 2 ausströmt, durch Be- wegen des Kolbens 6 im Zylinder 9 der Kolben-Zylinder-Einheit 5 in der einen oder einer entgegengesetzten Richtung in den Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 10 verdrängen oder umgekehrt Bremsflüssigkeit für die Schlupfregelung aus dem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 10 ansaugen kann. Das steuerbare Ventil 27 ist deswegen in beiden Richtungen durchströmbar ausgeführt.

Herscht bei einem Öffnen der Auslassventile 15 während einer Schlupfregelung beispielsweise ein Druck von 120 bar in den Radbremsen 2, strömt Bremsflüs sigkeit mit diesem Druck aus den Radbremsen 2 in die Hydrospeicher 18. Ist der Hauptbremszylinder 22 dabei betätigt, kann keine Bremsflüssigkeit durch den Hauptbremszylinder 22 in den drucklosen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 10 fließen. Anstatt durch Rückfahren des Kolbens 6 im Zylinder 9 der Kolben- Zylinder-Einheit 5 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 kann der Druck durch Öffnen des steuerbaren Ventils 27 abgesenkt werden. Das hat auch den Vorteil, dass zu einer Abdichtung des Kolbens 6 im Zylinder 9 eine Kolbendichtung 28 ausreicht und nicht mehrere Kolbendichtungen 28 notwendig sind. Mit nur einer Kolbendichtung 28 lässt sich der Zylinder 9 kürzer ausführen, was zu einem klei neren Bauraum eines die Kolben-Zylinder-Einheit 5 aufweisenden Bremsdruck regelaggregats führt. Das ist ein Vorteil beim Einbau in einen Motorraum eines Kraftwagens und erhöht eine Unfallsicherheit, weil die Gefahr verringert ist, dass ein Verbrennungsmotor eines Kraftwagens gegen den quer angeordneten Zylin der 9 der Kolben-Zylinder-Einheit 5 stößt, wenn der Verbrennungsmotor durch den Unfall in Richtung eines Fahrgastraums verschoben wird. Das Bremsdruck regelaggregat ist normaler Weise an einer sogenannten Spritzwand des Kraftwa gens befestigt und soll deswegen bei einem Unfall nicht in Richtung des Fahr gastraums verschoben werden.

In der beschriebenen und dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Plungerventile 1 1 , die ersten Trennventile 12, die Einlassventile 16, die Auslass ventile 17, die Ansaugventile 20, die zweiten Trennventile 23, das Simulatorventil 25 und das steuerbare Ventil 27 2/2-Wege-Magnetventile, wobei die ersten Trennventile 12, die Einlassventile 16 und die zweiten Trennventile 23 in ihren stromlosen Grundstellungen offen und die Plungerventile 1 1 , die Auslassventile 17, die Ansaugventile 20, das Simulatorventil 25 und das steuerbare Ventil 27 in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossen sind. Andere Ausführungen der Ventile sind nicht ausgeschlossen. Möglich ist beispielsweise auch eine Zusam- menfassung der Einlassventile 14 und der Auslassventile 15 zu 3/2- Magnetventilen (nicht dargestellt).