Beschreibung

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

Stand der Technik

Zu einem autonomen Fahren bis zum Level 4 (Fahrer kann zum Eingreifen aufge fordert werden) und Level 5 (höchstes Level; kein Fahrer erforderlich) ist eine Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit Redundanzen notwendig, die einen voll ständigen Ausfall der Fahrzeugbremsanlage mit an Sicherheit grenzender Wahr scheinlichkeit ausschließt, ohne dass es eines Fahrereingriffs bedarf.

Die Offenlegungsschrift DE 102014220 440 A1 offenbart eine elektrohydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit zwei Bremsaggregaten, die beide jeweils einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger mit einer elektrisch steuerbaren Druck quelle und eine Bremsdruckregelventilanordnung für jede Radbremse aufweisen. Ein Bremsaggregat ist an das andere Bremsaggregat und hydraulische Radbrem sen sind an das eine Bremsaggregat angeschlossen, so dass die Radbremsen mit dem einen Bremsaggregat und durch das eine Bremsaggregat hindurch mit dem anderen Bremsaggregat betätigbar sind. Dadurch sind bei einer Störung oder ei nem Ausfall eines Bremsaggregats die Radbremsen ohne Fahrereingriff mit dem anderen Bremsaggregat betätigbar. Das jeweils aktive Bremsaggregat regelt die Radbremsdrücke in den Radbremsen. Die bekannte Fahrzeugbremsanlage weist einen Hauptbremszylinder auf, mit dem sie sich per Muskelkraft betätigen lässt. Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße, elektrohydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist einen ersten Fremdkraft-Bremsdrucker zeuger auf, an den eine, mehrere oder alle hydraulischen Radbremsen der Fahr zeugbremsanlage angeschlossen sind. Des Weiteren weist sie einen Muskelkraft- Sollwertgeber für eine Bremskraft auf, die durch eine Betätigung der Radbremse /n mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger erzeugt werden soll, wobei der Soll wert anstelle der Bremskraft auch ein Bremsdruck in der Fahrzeugbremsanlage oder ein Radbremsdruck oder Radbremsdrücke in der oder den hydraulischen Radbremsen sein kann.„Muskelkraft-Sollwertgeber“ bedeutet, dass der Sollwert geber per Muskelkraft, typischerweise also per Fuß oder Hand insbesondere über ein Fußbremspedal oder einen Handbremshebel betätigbar ist. Erfindungsgemäß ist keine Muskelkraftbetätigung der Fahrzeugbremsanlage mit dem Sollwertgeber möglich. Das heißt, die Radbremsen sind nicht an den Sollwertgeber angeschlos sen und lassen sich nicht mit diesem betätigen, sondern müssen mit dem Fremd- kraft-Bremsdruckerzeuger betätigt werden.

Durch eine fehlende Anbindung der Radbremse/n an den Sollwertgeber verein facht sich ein Aufbau der Fahrzeugbremsanlage, es entfallen beispielsweise Ven tile, die einen eventuellen Muskelkraft-Hauptbremszylinder des Sollwertgebers bei einer Fremdkraftbremsung hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage oder jeden falls von den Radbremsen trennen.

Für ein autonomes Fahren bis zu den Leveln 4 und 5 auf öffentlichen Straßen sind Redundanzen notwendig, die eine zumindest eingschränkte Verfügbarkeit der Fahrzeugbremsanlage sicher stellen. Level 4 wird auch als hochautomatisiertes Fahren bezeichnet und bedeutet, dass die Führung eines Fahrzeugs dauerhaft von einem elektronischen System übernommen und ein Fahrer nur dann zu einem Eingriff aufgefordert wird, wenn das System die Fahraufgaben nicht mehr bewäl tigt. Level 5 wird auch als Vollautomatisierung bezeichnet und erfordert keinen Fahrer. Verwendbar ist die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage allerdings auch für niedrigere Level und für nicht autonomes Fahren. Zum autonomen Fahren auf öffentlichen Straßen sieht der Anspruch 2 zwei von einander unabhängige Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger vor, mit denen die Rad bremsen der Fahrzeugbremsanlage wahlweise betätigt werden können und von denen vorzugsweise jeder Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger eine eigene Energie versorgung aufweist (Anspruch 3). Es können alle Radbremsen der Fahrzeug bremsanlage an beide Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger oder ein Teil der Rad bremsen an einen und ein anderer Teil der Radbremsen an den anderen Fremd- kraft-Bremsdruckerzeuger angeschlossen sein, wobei nicht ausgeschlossen ist, dass ein Teil der Radbremsen an beide Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger ange schlossen ist.

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. Auch hierdurch wird die Verfügbarkeit der Fahr zeugbremsanlage erhöht. Es können alle Bremskreise an beide Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger oder ein oder mehrere Bremskreise an einen und ein ande rerer oder mehrere Bremskreise an den anderen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger angeschlossen werdeen.

Die Bezeichnung "autonom fahrend" bezieht sich auf die Möglichkeit, autonom zu fahren, die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage ist allerdings auch für nicht oder auf niedrigerem Level autonom fahrende Landfahrzeuge einsetzbar.

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

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 alle, sondern nur ein oder mehrere Merkmale eines Anspruchs aufweisen, sind grund sätzlich möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Aus führungsformen näher erläutert. Die beiden Figuren zeigen Hydraulikschaltpläne zweier elektrohydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlagen gemäß der Erfin dung.

Ausführungsformen der Erfindung

Die in Figur 1 dargestellte, erfindungsgemäße elektrohydraulische Fremdkraft- Fahrzeugbremsanlage 1 ist für ein autonom bis zum Level 4 oder 5 auf öffentlichen Straßen fahrendes Landfahrzeug, nämlich einen Personenkraftwagen vorgese hen. Level 4 bedeutet ein autonomes Fahren, wobei ein Fahrer zum Eingreifen aufgefordert werden kann, und Level 5, das höchste Level, ein autonomes Fahren, das keines Fahrereingriffs bedarf. Niedrigere Level und nicht autonomes Fahren sind möglich.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage 1 ist als Zweikreis-Bremsanlage mit vier hydraulischen Radbremsen 2 ausgebildet, von denen jeweils zwei an einen der beiden Bremskreise angeschlossen sind.

Die Fahrzeugbremsanlage 1 weist einen ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 und einen zweiten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 4 auf. Die beiden Fremd- kraft-Bremsdruckerzeuger 3, 4 sind redundant, die Fahrzeugbremsanlage 1 kann wahlweise mit einem oder auch mit beiden Fremdkraft-Bremsdruckerzeugern 3, 4 betätigt werden.

In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung weist der erste Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 eine Kolben-Zylinder-Einheit 5 auf, deren Kolben 6 zur Erzeugung eines Bremsdrucks mittels eines Elektromotors 7 über einen Gewindetrieb 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. Der Zylinder 7 der Kolben-Zylinder-Einheit 5 des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeu- gers 3 ist - in der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung - unmittelbar, das heißt ohne Zwischenschaltung eines Ventils, an einen drucklo sen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 10 angeschlossen. An den ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3, genau genommen an den Zy linder 9 der Kolben-Zylinder-Einheit 5 des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeu- gers 3, sind die Radbremsen 2 über hier als Plungerventile 11 bezeichnete Ventile, Trennventile 12 und eine Bremsdruckregelventilanordnung 13 angeschlossen. Zur Aufteilung in die beiden Bremskreise sind zwei Plungerventile 1 1 hydraulisch pa rallel, zwei Trennventile 12 hydraulisch ebenfalls parallel und jeweils ein Plunger ventil 11 und ein Trennventil 12 hydraulisch in Serie angeordnet. Über die Brems druckregelventilanordnung 13 sind jeweils zwei Radbremsen 2 über ein Plunger ventil 1 1 und ein Trennventil 12 an den ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 angeschlossen.

Der zweite Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 4 weist in jedem Bremskreis eine Hydropumpe 14, beispielsweise eine Kolbenpumpe oder eine (Innen-) Zahnrad pumpe auf, die gemeinsam mit einem Elektromotor 15 antreibbar sind. Jeweils zwei der Radbremsen 2 sind über ein Einlassventil 16 für jede Radbremse 2 an eine Druckseite einer der Hydropumpen 14 angeschlossen.

Über je ein Auslassventil 17 ist jede der Radbremsen 2 an Saugseiten der Hydro pumpen 14 des zweiten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 4 angeschlossen, wo bei die Radbremsen 2 über die Auslassventile 17 an die Saugseite derselben Hyd ropumpe 14 angeschlossen sind, an deren Druckseite sie über die Einlassventile 16 angeschlossen sind. Auf den Saugseiten der Hydropumpen 14 sind zwischen den Auslassventilen 17 und den Hydropumpen 14 Hydrospeicher 18 angeschlos sen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3, 4 beschränkt, andere Ausführungen der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger sind möglich (nicht dargestellt).

Aus Richtung des Bremsflüssigkeitsvorratsbehälters 10 gesehen sind die Saug seiten der Hydropumpen 14 des zweiten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 4 durch je ein Rückschlagventil 19, das in Richtung vom Bremsflüssigkeitsvorrats behälter 10 zu der jeweiligen Hydropumpe 14 durchströmbar ist, und ein Ansaug ventil 20 an den Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 10 angeschlossen, so dass eine Bremsdruckerzeugung zur Betätigung der Radbremsen 2 mit dem zweiten Fremd- kraft-Bremsdruckerzeuger 4 bei offenen Ansaugventilen 20 möglich ist. Wie oben geschrieben lässt sich die Fahrzeugbremsanlage 1 wahlweise mit jedem der beiden Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3, 4 betätigen, so dass bei einem Aus fall oder einer Störung eines der beiden Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3, 4 die Fahrzeugbremsanlage 1 ohne einen Fahrereingriff durch Fremdkraft mit dem an deren der beiden Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3, 4 betätigt werden kann. Eine solche Redundanz der Fremdkraftbetätigung der Fahrzeugbremsanlage 1 ist Vo raussetzung für ein autonomes Fahren auf den Leveln 4 und 5.

Die Einlassventile 16 und die Auslassventile 17 bilden die Bremsdruckregelven tilanordnung 13, mit der Radbremsdrücke in jeder Radbremse 2 einzeln geregelt werden können. Zusammen mit den Hydropumpen 14 des zweiten Fremdkraft- Bremsdruckerzeugers 4 sind Schlupfregelungen, insbesondere eine Blockier schutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikregelung bzw. elektronisches Sta bilitätsprogramm möglich. Für diese Schlupfregelungen sind die Abkürzungen ABS, ASR und/oder FDR bzw. ESP gebräuchlich. Fahrdynamikregelungen und elektronische Stabilitätsprogramme werden umgangssprachlich auch als Schleu derschutzregelungen bezeichnet. Solche Schlupfregelungen sind an sich bekannt und werden hier nicht näher erläutert.

In der beschriebenen und dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Plungerventile 11 , die Trennventile 12, die Einlassventile 16, die Auslassventile 17 und die Ansaugventile 20 2/2-Wege-Magnetventile, wobei die Trennventile 12 und die Einlassventile 16 in ihren stromlosen Grundstellungen offen und die Plunger ventile 1 1 , die Auslassventile 17 und die Ansaugventile 20 in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossen sind. Andere Ausführungen der Ventile sind nicht ausgeschlossen. Möglich ist beispielsweise auch eine Zusammenfassung der Ein lassventile 16 und der Auslassventile 17 zu 3/2-Magnetventilen (nicht dargestellt).

Die Fahrzeugbremsanlage 1 weist für jeden Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 4 eine eigene Energieversorgung 21 , in den beschriebenen und dargestellten Aus führungsformen einen elektrischen Energiespeicher in Form eines Akkumulators, auf. Außerdem weist die Fahrzeugbremsanlage 1 ein erstes elektronisches Steu ergerät 22 zum Regeln des Elektromotors 7 des ersten Fremdkraft-Bremsdrucker zeugers 3 beziehungsweise allgemein zum Regeln der ersten Fremd kraft- Brems druckerzeugers 3 und ein zweites elektronisches Steuergerät 23 zum Regeln des Elektromotors 15 des zweiten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 4 beziehungs weise allgemein zum Regeln des zweiten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 4 auf. Die Ventile 1 1 , 12, 16, 17, 20 und damit auch der Bremsdruckregelventilanordnung 13 können mit beiden Steuergeräten 22 geregelt werden. Das erste elektronische Steuergerät 22 ist an die Energieversorgung 21 des ersten Fremdkraft-Brems- druckerzeugers 3 und das zweite elektronische Steuergerät 23 an die Energiever sorgung 21 des zweiten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 4 angeschlossen, um die beiden Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3, 4 zuverlässig unabhängig vonei nander betreiben zu können. Unter„Regeln“ ist auch ein„Steuern“ zu verstehen.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage 1 weist einen Muskelkraft-Sollwert geber 24 für eine Bremskraft der Fahrzeugbremsanlage 1 beziehungsweise ihrer Radbremsen 2 auf, der auch als Muskelkraft-Sollwertgeber 24 für einen Brems druck der Fahrzeugbremsanlage 1 oder Radbremsdrücke in den Radbremsen 2 aufgefasst werden kann.„Muskelkraft“ bedeutet, dass der Sollwertgeber 24 mit Muskelkraft, insbesondere per Fuß mittels eines Fußbremspedals 25 oder von Hand mittels eines nicht dargestellten Handbremshebels betätigt wird. Der Mus kelkraft-Sollwertgeber 24 kann kurz auch als Sollwertgeber 24 für die Bremskraft beziehungsweise den Bremsdruck bezeichnet werden.

In Figur 1 weist die Fahrzeugbremsanlage 1 einen mit dem Fußbremspedal 25 betätigbaren Einkreis-Hauptbremszylinder 26 als Muskelkraft-Sollwertgeber 24 auf, dessen Pedal- oder Kolbenweg oder Hauptbremszylinderdruck als Sollwert für die Bremskraft oder den Bremsdruck der Fahrzeugbremsanlage 1 dient. Die Rad bremsen 2 sind nicht an den Hauptbremszylinder 26 angeschlossen, die Fahr zeugbremsanlage 1 lässt sich nicht mit dem Muskelkraft-Sollwertgeber 24 betäti gen, sondern ausschließlich mit Fremdkraft durch Druckerzeugung mit dem ersten und/oder dem zweiten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3, 4.

An den Hauptbremszylinder 26 ist - unmittelbar ohne Zwischenschaltung eines Ventils - eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem federbeaufschlagten Kolben als Pedalwegsimulator 27 angeschlossen, die ein Verdrängen von Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 26 und dadurch eine Bewegung des Fußbremspe dals 25 und ein übliches Pedalgefühl ermöglicht. Die Fahrzeugbremsanlage 1 wird ausschließlich mit Fremdkraft betätigt, wobei ein Bremsdruck mit dem ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 3 und bei einer Stö rung oder einem Ausfall des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 mit dem zweiten Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 4 erzeugt wird. Die Reihenfolge der Bremsdruckerzeugung kann auch umgekehrt werden. Der Hauptbremszylinder 26 dient als Sollwertgeber für die Radbremsdrücke in den Radbremsen 2 bei einem Fahrerbetrieb, wobei der Bremsdruck mit einem der beiden Fremdkraft-Brems- druckerzeuger 3, 4 erzeugt und die Höhe des Bremsdrucks mit dem Kolben 6 der Kolben-Zylinder-Einheit 5 des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3, wenn diese den Bremsdruck erzeugt, und/oder mit der Bremsdruckregelventilanordnung 13 gesteuert oder geregelt wird. Bei einem autonomen Fahren kommt der Sollwert für die Radbremsdrücke von einer autonomen Fahrzeugführung.

Wie erläutert weist die Fahrzeugbremsanlage 1 zwei Fremdkraft-Bremsdrucker zeuger 3, 4 mit jeweils mit einem eigenen Akkumulator als Energieversorgung 21 und einem eigenen Steuergerät 22, 23 auf, so dass die Radbremsen 2 und die Fahrzeugbremsanlage 1 bei einem Ausfall irgend eines beliebigen Teils betätigbar und verfügbar sind.

An den Zylinder 9 der Kolben-Zylinder-Einheit 5 des ersten Fremd kraft- Brems druckerzeugers 3 ist ein Drucksensor 28 und an einen der beiden Bremskreise ein Drucksensor 29 angeschlossen, mit denen ein Ausfall oder ein ungenügender Druckaufbau des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 feststellbar ist.

An den Hauptbremszylinder 26 ist ein Drucksensor 30 und an das Fußbremspedal 25 sind zwei Pedalwegsensoren 31 angeschlossen, so dass bei einer Störung ei nes dieser Sensoren 30, 31 immer noch der Sollwert für die Bremskraft feststellbar ist. Einer der beiden Pedalwegsensoren 31 und der Drucksensor 30 des Haupt bremszylinders 26 sind an die eine Energieversorgung (Akkumulator) 21 und der andere Pedalwegsensor 31 und der Drucksensor 29 des einen Bremskreises sind an die andere Energieversorgung (Akkumulator) 21 angeschlossen, so dass bei Ausfall einer der beiden Energieversorgungen 21 die Fahrzeugbremsanlage 1 mit Signalen der an die andere Energieversorgung 21 angeschlossenen Sensoren 29, 30, 31 gesteuert oder geregelt werden kann. Der Drucksensor 30 des Hauptbremszylinders 26 und die Pedalwegsensoren 31 können zusammenfassend auch als Sollwertsensoren 32 für die Bremskraft bezie hungsweise den Bremsdruck aufgefasst werden. Die Sollwertsensoren 32 und auch die Drucksensoren 28, 29 des ersten Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 3 und des einen Bremskreises sind an beide Steuergeräte 22, 23 angeschlossen, wobei nicht alle Sensoren 28, 29, 30, 31 , 32 an beide Steuergeräte 22, 23 ange schlossen sein müssen. Allerdings sind die Sensoren 28, 29, 30, 31 , 32 so an die beiden Steuergeräte 22, 23 angeschlossen, dass bei einer Störung eines beliebi gen Sensors 28, 29, 30, 31 , 32 die Fahrzeugbremsanlage 1 verfügbar bleibt.

In Figur 2 weist die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage 1 einen rein mecha nischen Muskelkraft-Sollwertgeber 24 mit einem federbeaufschlagten Fußbrems pedal 25 für die Bremskraft beziehungsweise den Bremsdruck auf, an das drei Pedalwegsensoren 31 redundant als Sollwertsensoren 32 angeschlossen sind. Wie in Figur 1 lässt sich die Fahrzeugbremsanlage 1 aus Figur 2 nicht per Muskel kraft mit dem Muskelkraft-Sollwertgeber 24 betätigen.

Mit Ausnahme des mechanischen anstatt des hydraulischen Muskelkraft-Sollwert gebers 24 sind die Fahrzeugbremsanlagen 1 aus Figuren 1 und 2 übereinstim mend aufgebaut und funktionieren in gleicher Weise, so dass zur Erläuterung der Figur 2 die Erläuterungen zu Figur 1 in Bezug genommen werden können. Gleiche Bauteile sind in beiden Figuren mit übereinstimmenden Bezugszahlen versehen.

Bei der Fahrzeugbremsanlage 1 aus Figur 2 sind zwei der drei Pedalwegsensoren 31 an die eine Energieversorgung (Akkumulator) 21 und der dritte Pedalwegsensor 31 und der Drucksensor 29 des einen Bremskreises an die andere Energieversor gung (Akkumulator) 21 angeschlossen, so dass bei Ausfall einer der beiden Ener gieversorgungen 21 die Fahrzeugbremsanlage 1 mit Signalen der an die andere Energieversorgung 21 angeschlossenen Sensoren 29, 31 gesteuert oder geregelt werden kann.