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WO2018091311A1 - Bremsanlage und verfahren zum betreiben einer bremsanlage - Google Patents

Bremsanlage und verfahren zum betreiben einer bremsanlage Download PDF

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WO2018091311A1
WO2018091311A1 PCT/EP2017/078445 EP2017078445W WO2018091311A1 WO 2018091311 A1 WO2018091311 A1 WO 2018091311A1 EP 2017078445 W EP2017078445 W EP 2017078445W WO 2018091311 A1 WO2018091311 A1 WO 2018091311A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
simulator
pressure
piston
master
brake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/078445
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Biller
Stefan Drumm
Dominik DÜCHS
Roland Engelhardt
Boris Holzherr
Andreas Kohl
Ralf Schröder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of WO2018091311A1 publication Critical patent/WO2018091311A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/02—Brake-action initiating means for personal initiation
    • B60T7/04—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated
    • B60T7/042—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated by electrical means, e.g. using travel or force sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/221—Procedure or apparatus for checking or keeping in a correct functioning condition of brake systems

Definitions

  • the invention relates to a brake system for motor vehicles, comprising hydraulically actuated wheel brakes, at least one electrically actuable wheel valve per wheel brake for setting wheel-individual brake pressures, an electrically controllable pressure supply device for the hydraulic actuation of the wheel brakes, which is formed by a cylinder-piston arrangement with a hydraulic pressure chamber, whose pressure piston is displaceable by an electromechanical actuator, an actuatable with a brake pedal actuation device, comprising a master cylinder with at least one pressure chamber into which a main ⁇ brake cylinder piston is displaced upon actuation of the brake pedal, a Weinbremszylin- derkolbenwegsensor whose signal represents the travel of the master cylinder piston, a master cylinder pressure sensor whose signal represents a hydraulic pressure in the master cylinder caused by a brake pedal operating force under atmospheric pressure pressure fluid reservoir, which is hydraulically connected in the unactuated state of the master cylinder with the pressure chamber of the master cylinder, a hydraulically designed simulator with a simulator piston
  • Such brake systems often include an electrically operable in addition to an operable by the driver master cylinder ("By-wire”) controllable pressure supply device, by means of which in the "brake-by-wire” a
  • the actual braking thus takes place by active pressure build-up in the brake circuits with the aid of a pressure-providing device, which is controlled by a control and regulation unit.
  • the hydraulic decoupling of Bremspedalbetä ⁇ actuation of the pressure build-up can be in such brake systems, many functions such as ABS, ESC, TCS, etc. Hanganfahr Anlagen in a technically efficient and the driver due to the pedal decoupling achieve particularly convenient manner.
  • a hydraulic fallback level in which the driver decelerates the vehicle by muscular force when the brake pedal is actuated or decelerates the vehicle. can come to a halt when the "by-wire" mode fails or is disturbed During normal operation by a Pedalent ⁇ coupling unit, the above-described hydraulic decoupling between brake pedal operation and brake pressure build-up, this decoupling is canceled in the fallback so that the driver can move pressure medium directly into the brake circuits.
  • the fallback level is switched when with the help of the pressure supply device no pressure build-up is possible. This is the case, inter alia, when the check valve, which connects the pressure supply device to the reservoir, no longer reliably locks, so that a pressure build-up is no longer reliably possible.
  • the pressure supply device in brake systems described above is also referred to as an actuator or electro-hydraulic actuator.
  • an electrohydraulic actuator ⁇ Lischer by an electromechanical linear actuator is formed, which shifts to the pressure build a piston axially in a hydraulic pressure chamber.
  • the electromechanical linear actuator is usually formed by the combination of an electric motor with a rotational-translation gear.
  • the master cylinder is usually designed as a tandem master cylinder (THZ) with a primary pressure chamber or primary chamber and a secondary pressure chamber or secondary chamber.
  • THZ tandem master cylinder
  • a primary piston is displaceable
  • a secondary piston is preferably floating, displaced.
  • a "brake-by-wire" -Bremsstrom for motor vehicles which a brake pedal operable tandem master cylinder whose pressure chambers are connected via an electrically actuated release valve separable with a brake circuit with two wheel brakes, a hydraulically connected to the master cylinder, on and off switchable simulation device, and an electrically controllable pressure supply device, which is formed by a cylinder-piston arrangement with a hydraulic pressure chamber whose piston is displaceable by an electromechanical linear actuator includes, wherein the Druckbe ⁇ provisioning device via two electrically operated Connecting valves can be connected to brake circuit supply lines.
  • THZ primary piston travel signal and a secondary chamber pressure signal This is to ensure that in case of failure of the displacement sensor signal, the pedal operation can be detected by means of the pressure ⁇ sensor signal that in case of failure of the pressure sensor signal, the pedal operation can be detected by means of the Wegs- sensor signal that a falsely closed simulator valve can be detected in that the path signal is too small in comparison with the pressure signal, and that a hydraulic leak can be detected by the pressure signal being too small compared to the path signal.
  • a piston travel sensor which supplies a precise absolute signal immediately after the application of a supply voltage.
  • the pressure sensor delivers a signal which is shifted by an initially unknown offset.
  • This offset must first be determined before the offset-adjusted pressure signal can be used.
  • the offset is determined by averaging the pressure sensor signal over a period during which it is ensured that the Se ⁇ kundärhunt is connected to the pressure fluid reservoir and therefore has the atmospheric pressure.
  • the characteristic of the simulator spring is also usually non-linear. In the area of small paths, path changes only result in very small pressure changes. In addition, the detected pressures depend not only on the Pedaltbetuschistsweg, but also on the pedal speed. This is primarily an effect of the hydraulic flow resistance of the open Simula ⁇ gate valve. It has been found that a detection of hydraulic-mechanical errors by means of an adjustment of path and pressure signal can lead to false triggering.
  • the invention is therefore based on the object to improve the above brake system to the effect that it allows reliable and accurate detection of the pedal operation and the simulator state during operation. Furthermore, a particularly reliable method for operating a brake system should be specified.
  • this object is achieved by a simulator piston stroke sensor, whose signal represents the displacement of the simulator piston.
  • the invention is based on the consideration that for a reliable and safe operation of a by-wire braking system the exact knowledge of the driver's brake request is of the utmost importance.
  • electro-mechanical actuator referred to in the context of the application of an electric motor whose rotor or motor shaft is coupled to a rotation-translation gear which converts the rotation of the rotor or of the motor shaft into a translatory ⁇ toric movement of the pressure piston of the pressure provisioning ⁇ device.
  • the brake system has an electronic control and Re ⁇ gelaji or electronic unit, which in an electronically performed / controlled or
  • By-wire braking if necessary, controls the pressure supply device and activates the valves.
  • the brake system on a simulator valve which in its inactive, d. H. de-energized state locks a hydraulic connection from the pressure chamber to the simulator and in its activated, i. energized, state this connection establishes.
  • the Simulatorkolbenwegsensor is redundant. In this way, a monitoring of this sensor by the electronic unit is enabled, which evaluates the two signals and compared with each other.
  • Simulator piston is detected by means of a Simulatorkolbenwegsensors.
  • the brake system has a simulator valve that blocks a hydraulic connection from the pressure chamber to the simulator in its inactive or de-energized state and establishes this connection in its activated or energized state, wherein for performing an electronically controlled braking the simulator valve is opened to hydraulically couple the Hauptzylin ⁇ the primary piston movement with the Simulatorkolbenterrorism, and wherein the at least one isolating valve is closed to prevent pressure medium exchange between the master cylinder and the wheel brakes, wherein a driver brake request from the signals of Hauptbremszylinder- piston stroke sensor and Master cylinder pressure sensor is formed, and is monitored by means of the Simulatorkolbenwegsensorsignals whether a hydraulic coupling of master cylinder and simulator with simultaneous decoupling of master cylinder and wheel brakes vorl ying.
  • the master cylinder has a donor chamber, wherein a Simulator valve is provided which produces a hydraulic connection from the master chamber or a hydraulically connected to the transmitter chamber simulator chamber to the container in its de-energized state and locks in its activated state, wherein for carrying out an electronically controlled braking the simulator valve is closed to the main ⁇ cylinder Primary piston movement hydraulically coupled to the Simulatorkolbenterrorism and a primary piston relief valve is opened to produce a hydraulic connection of Mannzy- primary cylinder with the container, and wherein the at least one isolation valve is closed to prevent a pressure ⁇ medium exchange between the master cylinder and the wheel brakes, and wherein a driver's brake request from the signals of the master brake cylinder piston stroke sensor and master cylinder pressure sensor is formed, and is monitored by means of the Simulatorkolbenwegsensorsignals whether a hyd ⁇ rauli Coupling of master cylinder and simulator with simultaneous decoupling of master cylinder and wheel brakes is present.
  • a Simulator valve is provided which produces a
  • a master brake cylinder volume value is preferably calculated by multiplication with the master brake cylinder piston cross-sectional area and from the simulator piston travel signal by multiplication with the simulator piston cross-sectional area
  • Preferably is closed at a decreasing over time the main brake cylinder actuating ⁇ total volume of leakage.
  • a leaking separating valve is closed, via which pressure is wrongly set by the pressure supply device
  • Pressure fluid flows to the brake master cylinder and simulator.
  • the signals of the simulator piston path and the master brake cylinder piston travel are related to the
  • a limit value of the pressure signal is preferably assigned to each of the two path signals. If the value of the pressure signal is less than the respective limit, an incorrectly closed
  • Simulator valve closed or recognized the closed state of the simulator valve.
  • a replacement master brake cylinder piston travel signal which is formed from the simulator piston travel signal, is advantageously used.
  • a failure of the Hauptbremszylinderkolbenwegsignals is advantageously recognized as follows: First, the electronic unit checks whether the sensor correctly supplies the two signals of its redundant sub-sensors. On the other hand, the electronic unit compares the two signals of the redundant units with each other and closes at a match of the two signals with very high
  • Probability of a fully functional sensor in the case of a detected failure of the
  • Driver brake request can be detected reliably and precisely by forming a suitable substitute signal. Even in normal operation, false signals or leaks in the brake system can be detected with the aid of this additional signal.
  • FIG. 1 shows a brake system in a first preferred embodiment
  • FIG. 2 shows a brake system in a second preferred embodiment. Identical parts are provided in both figures with the same reference numerals.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a brake system 2 according to the invention.
  • the brake system 2 or the brake system comprises an actuatable by means of an actuating or brake pedal 6 master cylinder 10, cooperating with the master cylinder 10 simulation device 14, the master cylinder 10 associated, under atmospheric pressure pressure medium reservoir 18, an electrically controllable pressure supply device 20, which by a cylinder-piston arrangement with a hydraulic
  • the unspecified pressure modulation device comprises, for example, hydraulically actuated wheel brakes 42, 44, 46, 48 and each operable wheel brake 42 to 48, an inlet valve 50, 52, 54, 56 and an outlet valve 60, 62, 64, 66, which are hydraulically interconnected in pairs via center ports and to the
  • Wheel brakes 42 to 48 are connected.
  • the input terminals of the intake valves 50 to 56 are supplied by means of Bremsnikver ⁇ supply lines 70 72 at pressures, which are derived in a 'brake-by-wire' mode of a system pressure in a line connected to the pressure chamber 26 of the pressure supply device 20 system pressure line 80
  • the brakes 42, 44 are connected to a first brake circuit 84, the brakes 46, 48 to a second brake circuit 88 hydraulically connected.
  • the inlet valves 50 to 56 is in each case an opening to the brake ⁇ circular supply lines 70, 72 through check valve 90, 92, 94, 96 connected in parallel.
  • the brake circuit supply lines 70, 72 are acted upon by hydraulic lines 100, 102 with the pressures of the brake means from pressure chambers 120, 122 of the master cylinder 10.
  • the output ports of the exhaust valves 60 to 66 are connected via a return line 130 to the pressure fluid reservoir 18.
  • the master cylinder 10 includes a housing 136 in two successively arranged pistons 140, 142 which limit the hyd ⁇ raulischen pressure chambers 120, 122nd
  • the pressure chambers 120, 122 are on the one hand via formed in the piston 140, 142 radial bores and corresponding pressure equalization lines 150, 152 with the pressure medium reservoir 18 in connection, the compounds by a relative movement of the pistons 140, 42 in the housing 136 can be shut off.
  • the pressure chambers 120, 122 communicate with the already mentioned brake circuit supply lines 70, 72 by means of the hydraulic lines 100, 102.
  • a normally open valve 160 is included in the pressure equalization line 150.
  • the pressure chambers 120, 122 receive unspecified return springs which position the pistons 140, 142 in an initial position when the master brake cylinder 10 is not actuated.
  • a piston rod 166 couples the pivoting movement of the brake pedal 6 due to a pedal operation with the
  • the corresponding piston travel signal is a measure of the brake pedal actuation angle. It represents a braking request of the driver.
  • an isolation valve 180, 182 is arranged, which is designed as an electrically actuated, preferably normally open, 2/2-way valve.
  • Brake circuit supply lines 70, 72 are shut off.
  • a pressure sensor 188 connected to the line section 102 detects the pressure built up in the pressure chamber 122 by displacing the second piston 142.
  • the simulation device 14 can be coupled hydraulically to the master brake cylinder 10 and, according to the example, essentially comprises a simulator chamber 190, a simulator spring chamber 194 and a simulator piston 198 separating the two chambers 190, 194.
  • the simulator piston 198 is supported by an elastic element (shown in the simulator spring chamber 194) (FIG. For example, a spring), which is vorteilhaf ⁇ tgue biased on the housing 136 from.
  • the simulator chamber 190 can be connected by means of an electrically operable simulator valve 200 to the first pressure chamber 120 of the master cylinder 10.
  • the electrically controllable pressure supply device 20 is designed as a hydraulic cylinder-piston arrangement or a single-circuit electrohydraulic actuator whose / which pressure piston 32, which limits the pressure chamber 26, by a schematically indicated electric motor 220 with the interposition of a likewise schematically shown Rota- Translationsgetriebes, which is preferably designed as a ball screw (KGT), can be actuated.
  • a schematically indicated electric motor 220 with the interposition of a likewise schematically shown Rota- Translationsgetriebes, which is preferably designed as a ball screw (KGT)
  • GKT ball screw
  • One of the detection of the rotor position of the electric motor 220 serving, le ⁇ diglich schematically indicated rotor position sensor is designated by the reference numeral 226.
  • a temperature sensor 228 may be used to sense the temperature of the motor winding.
  • the actuator pressure generated by the force action of the piston 32 on the pressure medium enclosed in the pressure chamber 26 pressure actuator is fed into the system pressure line 80 and detected with a preferably redundant pressure sensor 230.
  • the pressure medium With open pressure switching valves 240, 242, the pressure medium enters the wheel brakes 42 to 48 for their actuation.
  • open pressure switching valves 240, 242 By pushing back and forth of the piston 32 takes place with open pressure switching valves 240, 242 in a normal braking in the "brake-by-wire" mode a Radbremstikied and degradation for all wheel brakes 42 to 48.
  • the path of the simulator piston is measured by means of a simulator ⁇ piston displacement sensor 206th
  • the signal of the Simulatorkol ⁇ benwegsensors 206 may be used to ensure safe operation of the braking system 2 and reliably detect various malfunctions.
  • the simulator valve 200 When braking in brake-by-wire mode of the brake system 2, the simulator valve 200 is opened, whereby the movement of the master cylinder primary piston 140 is hydraulically coupled with the movement of the simulator piston, and the isolation valves 180, 182 are closed to a pressure medium exchange between the master cylinder 10 and the wheel brakes 42, 44, 46, 48 to prevent.
  • a driver brake request is formed from the signals of master brake cylinder piston travel sensor 170 and master brake cylinder pressure sensor 188, during the electronically controlled braking using the Simulatorkolbenwegsensor- signal monitors whether a hydraulic coupling of master cylinder 10 and simulator 14 with simultaneous decoupling of master cylinder 10 and wheel brakes 43, 44, 46, 48 is present. By the simultaneous monitoring of the skin ⁇ brake cylinder travel and pressure signals, the described hydraulic switching can be verified.
  • the in FIG. 2 brake system 2 differs from that shown in FIG. 1 illustrated brake system by the hydraulic connection of the simulator 14.
  • the master cylinder 10 has a donor chamber 202, in which upon actuation of the brake pedal 6, an annular region of the primary piston 140 is moved. As a result, brake fluid is displaced from the master chamber 202. In the fallback plane mode the displaced pressure medium ⁇ volume via the hydraulically open simulator valve 160 into the container 18 and when releasing the pedal the same route flows back.
  • the simulator valve 160 is ak ⁇ tivated, thus hydraulically closed, whereby the from the ring portion of the primary piston 140, ie, the timer chamber thereby the simulator piston is displaced 198 is passed 202 displaced pressure medium in the simulator chamber 190, whose path is measured by the simulator piston stroke sensor 206.
  • the normally closed valve 204 is activated, whereby the valve 204 opens and establishes a hydraulic connection from the skin brake cylinder chamber 120 to the container 18. This allows the movement of the master cylinder piston 140 in the closed separation ⁇ valves 180., 182
  • a normally open open simulator activated and thus hydraulically closed, whereby the pressure medium volume displaced from the master chamber 202 is passed into the simulatory chamber 190 hydraulically connected to the master chamber 202.
  • a primary piston relief valve 204 is opened to establish a hydraulic connection of the master cylinder primary chamber 120 to the pressure medium reservoir 18.
  • the isolation valves 180, 182 are closed to inhibit fluid exchange between the master cylinder 10 and the wheel brakes 42, 44, 46, 48.
  • the signal of the simulator path sensor can be seen in both in FIG. 1 and FIG. 2 shown embodiments of the brake system 2 are used to form a substitute signal, which in case of failure of the signals of Hauptbremszylinderkolbenweges and / or the
  • Driver brake request can be used. In this way, the brake system 2 can still be operated even if one of the two signals associated with the master cylinder is no longer reliable or no longer available.
  • the substitute signal is preferably formed by the

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Abstract

Bremsanlage (2) für Kraftfahrzeuge, umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen (42, 44, 46, 48); zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil (50, 52, 54, 56; 60, 62, 64, 66) je Radbremse (42, 44, 46, 48); eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (20), welche durch eine Zylinder- Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum (26) gebildet ist; einen Hauptbremszylinder (10) mit wenigstens einer Druckkammer (120, 122); einen Hauptbremszylinderkolbenwegsensor (170); eine Hauptbremszylinderdrucksensor (188); einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (18); einen hydraulisch ausgebildeten Simulator (14) mit einem Simulatorkolben (198) und einer Simulatorfeder (196); zumindest ein elektrisch betätigbares Trennventil (180, 182), das eine hydraulische Verbindung von der Druckkammer (120, 122) zu den Radbremsen sperrt; zumindest ein Zuschaltventil (240, 242), das in seinem geöffneten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Druckbereitstellungseinrichtung (20) zu den Radbremsen (42, 44, 46, 48) und den Radventilen (50, 52, 54, 56; 60, 62, 64, 66) herstellt, und einen Simulatorkolbenwegsensor (206), dessen Signal den Verschiebeweg des Simulatorkolbens (196) repräsentiert.

Description

Bremsanlage und Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage
Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen, zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung zur hydraulischen Betätigung der Radbremsen, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet ist, deren Druckkolben durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist, eine mit einem Bremspedal betätigbare Betätigungseinrichtung, umfassend einen Hauptbremszylinder mit wenigstens einer Druckkammer, in die bei Betätigung des Bremspedals ein Haupt¬ bremszylinderkolben verschoben wird, einen Hauptbremszylin- derkolbenwegsensor, dessen Signal den Verfahrweg des Hauptbremszylinderkolbens repräsentiert, einen Hauptbremszylin- derdrucksensor, dessen Signal einen von einer Bremspedalbetätigungskraft bewirkten hydraulischen Druck im Hauptbremszylinder repräsentiert, einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter, der im unbetätigten Zustand des Hauptbremszylinders mit der Druckkammer des Hauptbremszylinders hydraulisch verbunden ist, einen hydraulisch ausgebildeten Simulator mit einem Simulatorkolben und einer Simulatorfeder, der dazu eingerichtet ist, die hydraulische Volumenaufnahme druckbeaufschlagter Radbremsen zu simulieren, zumindest ein elektrisch betätigbares Trennventil, das in seinem bestromten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Druckkammer zu den Radbremsen sperrt, zumindest ein elektrisch und/oder hydraulisch betätigbares, in seinem inaktiven Zustand geschlossenes Zu¬ schaltventil, das in seinem geöffneten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Druckbereitstellungseinrichtung zu den Radbremsen bzw. den Radventilen herstellt. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage.
In der Kraftfahrzeugtechnik finden elektrohydraulische „Bra- ke-by-Wire"-Bremsanlagen eine immer größere Verbreitung.
Derartige Bremsanlagen umfassen oftmals neben einem durch den Fahrzeugführer betätigbaren Hauptbremszylinder eine elektrisch („by-Wire") ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, mittels welcher in der Betriebsart „Brake-by-Wire" eine
Druckbeaufschlagung der Radbremsen stattfindet. Bei diesen elektrohydraulischen Bremssystemen, ist der Fahrer von dem direkten Zugriff auf die Bremsen entkoppelbar. Diese Funktion wird in einer Betriebsart „Brake-by-Wire" genutzt. In dieser Betriebsart wird eine Bremsung elektronisch durchgeführt, wobei eine Steuer- und Regeleinheit die Druckbereitstel- lungseinrichtung zum aktiven Druckaufbau ansteuert. Bei einer Betätigung des Pedals wird der Bremswunsch des Fahrers erfasst und eine Pedalentkopplungseinheit und ein Simulator werden aktiviert. Das vom Fahrer durch seine Pedalbetätigung aus dem Hauptbremszylinder verdrängte Hydraulikvolumen strömt in den Simulator, der dazu dient, dem Fahrer ein möglichst vertrautes und komfortables Bremspedalgefühl zu vermitteln. Der mit Hilfe von Sensoren erfasste Bremswunsch führt zu der Bestimmung einer Sollbremswirkung, woraus dann ein Sollbremsdruck für die Bremsen ermittelt wird. Der entsprechende Ist-Bremsdruck in den Rad- bremsen wird dann aktiv von einer Druckbereitstellungseinrichtung zur Verfügung gestellt.
Das tatsächliche Bremsen erfolgt also durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe einer Druckbereitstellungsein- richtung, die von einer Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Durch die hydraulische Entkopplung der Bremspedalbetä¬ tigung von dem Druckaufbau lassen sich in derartigen Bremssystemen viele Funktionalitäten wie ABS, ESC, TCS, Hanganfahrhilfe etc. in einer technisch effizienten und für den Fahrer aufgrund der Pedalentkopplung besonders komfortable Weise verwirklichen .
In derartigen Bremssystemen ist gewöhnlich eine hydraulische Rückfallebene vorgesehen, in der der Fahrer durch Muskelkraft bei Betätigung des Bremspedals das Fahrzeug abbremsen bzw . zum Stehen bringen kann, wenn die „By-Wire"-Betriebsart ausfällt oder gestört ist. Während im Normalbetrieb durch eine Pedalent¬ kopplungseinheit die oben beschriebene hydraulische Entkopplung zwischen Bremspedalbetätigung und Bremsdruckaufbau erfolgt, wird in der Rückfallebene diese Entkopplung aufgehoben, so dass der Fahrer direkt Druckmittel in die Bremskreise verschieben kann. In die Rückfallebene wird geschaltet, wenn mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung kein Druckaufbau mehr möglich ist. Dies ist u.a. dann der Fall, wenn das Rückschlagventil, welches die Druckbereitstellungseinrichtung mit dem Reservoir verbindet, nicht mehr zuverlässig sperrt, so dass ein Druckaufbau nicht mehr zuverlässig möglich ist.
Die Druckbereitstellungseinrichtung in oben beschriebenen Bremssystemen wird auch als Aktuator bzw. elektrohydraulischer Aktuator bezeichnet. Beispielsweise wird ein elektrohydrau¬ lischer Aktuator durch einen elektromechanischen Linearaktuator gebildet, der zum Druckaufbau einen Kolben axial in einen hydraulischen Druckraum verschiebt. Der elektromechanische Linearaktuator wird meist durch die Kombination eines Elektromotors mit einem Rotations-Translationsgetriebe gebildet.
Der Hauptbremszylinder ist gewöhnlich als Tandemhauptbrems- zylinder (THZ) ausgebildet mit einer Primärdruckkammer bzw. Primärkammer und einer Sekundärdruckkammer bzw. Sekundärkammer. In der Primärkammer ist ein Primärkolben verschiebbar, in der Sekundärkammer ist ein Sekundärkolben, bevorzugt schwimmend, verschiebbar .
Aus der DE 10 2013 204 778 AI ist eine „Bra- ke-by-Wire"-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen bremspedalbetätigbaren Tandem-Hauptbremszylinder, dessen Druckräume jeweils über ein elektrisch betätigbares Trennventil trennbar mit einem Bremskreis mit zwei Radbremsen verbunden sind, eine mit dem Hauptbremszylinder hydraulisch verbundene, zu- und abschaltbare Simulationseinrichtung, und eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet wird, deren Kolben durch einen elektromechanischen Linearaktuator verschiebbar ist, umfasst, wobei die Druckbe¬ reitstellungseinrichtung über zwei elektrisch betätigbare Zuschaltventile mit Bremskreisversorgungsleitungen verbindbar ist .
Während des By-Wire-Betriebes des Bremssystems muss zuverlässig der Fahrerbremswunsch erfasst werden, so dass dieser mit Hilfe des aktiven Druckaufbaus durch die Druckbereit¬ stellungseinrichtung in eine entsprechende Druckbeaufschlagung der Radbremsen umgesetzt werden kann. Ein bekanntes Konzept zur Erfassung einer Bremspedalbetätigung verwendet einen
THZ-Primärkolbenwegsignal und ein Sekundärkammerdrucksignal. Dadurch soll sichergestellt werden, dass bei einem Ausfall des Wegsensorsignals die Pedalbetätigung mit Hilfe des Druck¬ sensorsignals erfasst werden kann, dass bei einem Ausfall des Drucksensorsignals die Pedalbetätigung mit Hilfe des Weg- sensorsignals erfasst werden kann, dass ein fälschlicherweise geschlossenes Simulatorventil dadurch erkannt werden kann, dass das Wegsignal im Vergleich zum Drucksignal zu klein ist, und dass eine hydraulische Leckage dadurch erkannt werden kann, dass das Drucksignal im Vergleich zum Wegsignal zu klein ist.
Dabei wird ein Kolbenwegsensor verwendet, der unmittelbar nach dem Anlegen einer Versorgungsspannung ein präzises Absolutwegsignal liefert. Dagegen liefert der Drucksensor ein Signal, das um einen zunächst unbekannten Offset verschoben ist. Dieser Offset muss erst ermittelt werden, bevor das um den Offset bereinigte Drucksignal verwendet werden kann. Der Offset wird durch Mittelwertbildung des Drucksensorsignals über einen Zeitraum ermittelt, in dem sichergestellt ist, dass die Se¬ kundärkammer mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden ist und daher den Atmosphärendruck aufweist. So kann es vorkommen, dass bei einer Pedalbetätigung mit geringem Pedalweg der THZ-Primärkolbenweg bereits gut erfassbar ist, während das Sekundärkammerdrucksignal sich noch so wenig vom Atmosphä¬ rendruck unterscheidet, dass sich aufgrund eines noch nicht sicher ermittelten Offsetwertes keine Pedalbetätigungsinformation daraus ableiten lässt. Die Charakteristik der Simulatorfeder ist zudem gewöhnlich nichtlinear. Im Bereich kleiner Wege haben Wegänderungen nur sehr kleine Druckänderungen zur Folge. Hinzu kommt, dass die erfassten Drücke nicht nur vom Pedalbetätigungsweg, sondern auch von der Pedalgeschwindigkeit abhängen. Dies ist primär ein Effekt des hydraulischen Strömungswiderstandes des geöffneten Simula¬ torventils. Es hat sich herausgestellt, dass eine Detektion von hydraulisch-mechanischen Fehlern mit Hilfe eines Abgleichs von Weg- und Drucksignal zu Fehlauslösungen führen kann.
Es ist weiterhin bekannt, die Funktion der Dichtringe im THZ und im Simulator zu prüfen, indem bei unbetätigtem Bremspedal ein Diagnoseventil in der hydraulischen Verbindung zwischen der THZ-Primärkammer-Ausgleichsverbindung und Druckmittelvor- ratsbehälter geschlossen wird, um dann mit Hilfe des Aktuators Druck aufzubauen, was bei einem intakten System ohne ein Abfließen von Druckmittel zum Behälter möglich sein muss. Während derartiger Überprüfungsvorgänge steht das Bremssystem für kurze Zeit nicht zur Verfügung, was bei plötzlich notwendigen Not- fallbremsungen Gefährdungspotential erzeugt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine oben genannte Bremsanlage dahingehend zu verbessern, dass es eine zuverlässige und präzise Erfassung der Pedalbetätigung und des Simulatorzustandes im laufenden Betrieb ermöglicht. Weiterhin soll ein besonders zuverlässiges Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage angegeben werden.
In Bezug auf die Bremsanlage wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch einen Simulatorkolbenwegsensor, dessen Signal den Verschiebeweg des Simulatorkolbens repräsentiert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass für einen zuverlässigen und sicheren Betrieb eines By-Wire-Bremssystems die genaue Kenntnis des Fahrerbremswunsches von äußerster Wichtigkeit ist.
Wie nunmehr erkannt wurde, lassen sich falsche Bestimmungen des Fahrerbremswunsches vermeiden, indem ein zusätzliches Signal herangezogen wird, welches im Wesentlichen den Betätigungszustand des Simulators repräsentiert. Dies ist im vorliegenden Fall der von dem Simulatorkolben zurückgelegte Weg. Wie weiterhin erkannt wurde, ermöglicht die Erfassung des Simulatorkolben- wegsignals auch diagnostische Maßnahmen zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit von hydraulischen Komponenten der Bremsanlage, wodurch die Sicherheit des Fahrers weiter erhöht wird.
Der Begriff „elektromechanischer Aktuator bezeichnet im Rahmen der Anmeldung einen Elektromotor, dessen Rotor bzw. Motorachse mit einem Rotations-Translationsgetriebe gekoppelt ist, welches die Rotation des Rotors bzw. der Motorachse in eine transla¬ torische Bewegung des Druckkolben der Druckbereitstellungs¬ einrichtung umwandelt.
Die Bremsanlage weist eine elektronische Steuer- und Re¬ geleinheit bzw. Elektronikeinheit auf, welche bei einer elektronisch durchgeführten/kontrollierten bzw.
By-Wire-Bremsung bedarfsweise die Druckbereitstellungsein- richtung und die Ventile ansteuert.
In einer ersten bevorzugten Ausführung weist die Bremsanlage ein Simulatorventil auf, das in seinem inaktiven, d. h. un- bestromten, Zustand eine hydraulische Verbindung von der Druckkammer zum Simulator sperrt und in seinem aktivierten, d.h. bestromten, Zustand diese Verbindung herstellt.
In einer zweiten bevorzugten Ausführung weist der
Hauptbremszylinder der Bremsanlage eine Geberkammer auf, wobei ein Simulatorventil vorgesehen ist, das in seinem unbestromten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Geberkammer oder einer mit der Geberkammer hydraulisch verbundenen
Simulatorkammer zum Behälter herstellt und in seinem aktivierten Zustand sperrt.
Vorteilhafterweise ist der Simulatorkolbenwegsensor redundant ausgeführt. Auf diese Weise wird eine Überwachung dieses Sensors durch die Elektronikeinheit ermöglicht, die die beiden Signale auswertet und miteinander vergleicht.
In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Weg des
Simulatorkolbens mit Hilfe eines Simulatorkolbenwegsensors erfasst wird.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist die Bremsanlage ein Simulatorventil auf, das in seinem inaktiven bzw. unbestromten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Druckkammer zum Simulator sperrt und in seinem aktivierten bzw. bestromten Zustand diese Verbindung herstellt, wobei zur Durchführung einer elektronisch kontrollierten Bremsung das Simulatorventil geöffnet wird um die Hauptzylin¬ der-Primärkolbenbewegung hydraulisch mit der Simulatorkolbenbewegung zu koppeln, und wobei das zumindest eine Trennventil geschlossen wird, um einen Druckmittelaustausch zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremsen zu unterbinden, wobei ein Fahrerbremswunsch aus den Signalen von Hauptbremszylinder- kolbenwegsensor und Hauptbremszylinderdrucksensor gebildet wird, und wobei anhand des Simulatorkolbenwegsensorsignals überwacht wird, ob eine hydraulische Kopplung von Hauptzylinder und Simulator bei gleichzeitiger Entkopplung von Hauptzylinder und Radbremsen vorliegt.
Auf diese Weise wird insbesondere überwacht bzw. überprüft, ob die zu Beginn der Bremsung durchgeführten hydraulischen Umschaltmaßnahmen den beabsichtigten Effekt einer hydraulischen Kopplung von Hauptzylinder und Simulator bei gleichzeitiger Entkopplung von Hauptzylinder und Radbremsen zeigen.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist der Hauptbremszylinder eine Geberkammer auf, wobei ein Simulatorventil vorgesehen ist, das in seinem unbestromten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Geberkammer oder einer mit der Geberkammer hydraulisch verbundenen Simulatorkammer zum Behälter herstellt und in seinem aktivierten Zustand sperrt, wobei zur Durchführung einer elektronisch kontrollierten Bremsung das Simulatorventil geschlossen wird um die Haupt¬ zylinder-Primärkolbenbewegung hydraulisch mit der Simulatorkolbenbewegung zu koppeln und ein Primärkolbenentlastungsventil geöffnet wird, um eine hydraulische Verbindung der Hauptzy- linderprimärkammer mit dem Behälter herzustellen, und wobei das zumindest eine Trennventil geschlossen wird, um einen Druck¬ mittelaustausch zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremsen zu unterbinden , und wobei ein Fahrerbremswunsch aus den Signalen von Hauptbremszylinderkolbenwegsensor und Haupt- bremszylinderdrucksensor gebildet wird, und wobei anhand des Simulatorkolbenwegsensorsignals überwacht wird, ob eine hyd¬ raulische Kopplung von Hauptzylinder und Simulator bei gleichzeitiger Entkopplung von Hauptzylinder und Radbremsen vorliegt .
Auf diese Weise wird insbesondere überwacht bzw. überprüft, ob die zu Beginn der Bremsung durchgeführten hydraulischen Umschaltmaßnahmen den beabsichtigten Effekt einer hydraulischen Kopplung von Hauptzylinder und Simulator bei gleichzeitiger Entkopplung von Hauptzylinder und Radbremsen zeigen. Ist dies nicht der Fall, wird auf eine Leckage, d. h. einen ungewollten Abfluss von druckbeaufschlagter Bremsflüssigkeit geschlossen.
Vorteilhafterweise wird anhand der Signale von Hauptbrems- zylinderkolbenwegsensor und Simulatorkolbenwegsensor festgestellt, ob das infolge einer Pedalbetätigung aus dem
Hauptbremszylinder verdrängte Druckmittelvolumen vollständig zum Simulator strömt.
Bevorzugt wird anhand der Signale von Hauptbremszylinderkolben- wegsensor und Simulatorkolbenwegsensor festgestellt, ob das infolge einer Pedalwegzurücknahme in den Hauptbremszylinder einströmende Druckmittelvolumen der Simulator-Druckmittelvolumenabgabe entspricht .
Aus dem Hauptbremszylinderkolbenwegsignal wird bevorzugt durch Multiplikation mit der Hauptbremszylinderkolben- querschnittsflache ein Hauptbremszylindervolumenwert berechnet wird und aus dem Simulatorkolbenwegsignal durch Multiplikation mit der Simulatorkolbenquerschnittsflache ein
Simulatorvolumenwert .
Vorteilhafterweise wird anhand des Hauptbremszylindervolumen- werts und des Simulatorvolumenwertes überprüft, ob während der pedalgesteuerten Bremsung die Summe der Druckmittelvolumina von Hauptbremszylinder und Simulator konstant bleibt.
Bevorzugt wird bei einem im zeitlichen Verlauf der Haupt¬ bremszylinderbetätigung abnehmenden Summenvolumen auf eine Leckage geschlossen.
Bevorzugt wird bei einem zunehmenden Summenvolumen auf ein undichtes Trennventil geschlossen, über das fälschlich von der Druckbereitstellungseinrichtung unter Druck gesetztes
Druckmittel zu Hautbremszylinder und Simulator abströmt.
Bevorzugt werden die Signale des Simulatorkolbenweges und des Hauptbremszylinderkolbenwegs in Relation gesetzt zu dem
Sekundärkammerdrucksignal. Dabei ist bevorzugt den beiden Wegsignalen jeweils ein Grenzwert des Drucksignals zugeordnet. Ist der Wert des Drucksignals geringer als der jeweilige Grenzwert, wird auf ein fälschlicherweise geschlossenes
Simulatorventil geschlossen bzw. der geschlossene Zustand des Simulatorventils erkannt.
Bei einem erkannten Ausfall des Hauptbremszylinderkolben- wegsignals für die Ermittlung des Fahrerbremswunsches wird vorteilhafterweise ein Ersatz- Hauptbremszylinderkolbenweg- signal verwendet, das aus dem Simulatorkolbenwegsignal gebildet wird . Ein Ausfall des Hauptbremszylinderkolbenwegsignals wird vorteilhafterweise folgendermaßen erkannt: Zum einen überprüft die Elektronikeinheit, ob der Sensor korrekterweise die beiden Signale seiner redundanten Teil-Sensoren liefert. Zum anderen vergleicht die Elektronikeinheit die beiden Signale der redundanten Einheiten miteinander und schließt bei einer Übereinstimmung der beiden Signale mit sehr hoher
Wahrscheinlichkeit auf einen voll funktionsfähigen Sensor. Vorteilhafterweise wird bei einem erkannten Ausfall des
Hauptbremszylinderkolbenwegsignals als Ersatz- Hauptbrems- zylinderkolbenwegsignal das Simulatorkolbenwegsignal
multipliziert mit dem Quotienten aus der Querschnittsfläche des Simulatorkolbens und der Querschnittsfläche des
Hauptbremszylinderkolbens verwendet. Auf diese Weise kann das fehlende Hauptbremszylinderkolbenwegsignal durch ein adäquates Ersatzsignal ersetzt werden, so dass das Bremssystem weiterhin zuverlässig im By-Wire-Modus betrieben werden. Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch die Erfassung des Simulatorkolbenweges das Bremssystem auch bei Ausfall des Hauptbremszylinderkolbenwegsignals der
Fahrerbremswunsch durch Bildung eines geeigneten Ersatzsignals zuverlässig und präzise erfasst werde kann. Auch im normalen Betrieb können mit Hilfe dieses zusätzlichen Signals Fehl¬ funktionen bzw. Leckagen des Bremssystems entdeckt werden.
Eine Überprüfung der Dichtringe im Hauptbremszylinder und im Simulator wird bei unbetätigtem Pedal nicht benötigt, da diese Überprüfung bei jeder Pedalbetätigung ohne eine Störung des regulären Betriebes des Bremssystems möglich ist. Alle Druck tragenden Dichtringe werden dadurch überprüft, dass bei einer Pedalbetätigung das THZ-Primärkolbenwegsensorsignal und das Simulatorkolbenwegsignal proportional sein müssen, sobald die Druckausgleichsverbindungen des THZ geschlossen sind. Eine solche Überprüfung ist einfach und robust darstellbar. Sie ist keinen Parameterfluktuationen unterworfen, weil sie nur von Konstruktionsmaßen abhängt, die im Gegensatz z.B. zu einer Simulatorfederkennlinie nicht von Temperatur, Materialalterung und ähnlichem abhängt. Dass die nicht-Druck-tragenden Primärkolben-Sekundärmanschette nicht geprüft wird, ist unprob¬ lematisch. Wenn diese undicht wird, spricht die Behälter- füllstandswarneinrichtung an, so wie es für konventionelle Bremssysteme Stand der Technik ist. Ein Diagnoseventil zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Simulators wird nicht benötigt . Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung :
FIG. 1 ein Bremssystem in einer ersten bevorzugten Ausfüh- rungsform; und
FIG. 2 ein Bremssystem in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform. Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen .
In FIG. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage 2 dargestellt. Die Bremsanlage 2 bzw. das Bremssystem umfasst einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 6 betätigbaren Hauptbremszylinder 10, eine mit dem Hauptbremszylinder 10 zusammenwirkende Simulationseinrichtung 14, einen dem Hauptbremszylinder 10 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 18, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 20, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen
Druckraum 26 gebildet wird, deren Kolben 32 durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist, eine elektrisch steuerbare Druckmodulationseinrichtung zum Einstellen radin- dividueller Bremsdrücke und eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 40. Die nicht näher bezeichnete Druckmodulationseinrichtung umfasst beispielsgemäß hydraulisch betätigbare Radbremsen 42 , 44, 46 , 48 und je betätigbarer Radbremse 42 bis 48 ein Einlassventil 50, 52, 54, 56 und ein Auslassventil 60, 62, 64, 66, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die
Radbremsen 42 bis 48 angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 50 bis 56 werden mittels Bremskreisver¬ sorgungsleitungen 70, 72 mit Drücken versorgt, die in einer „Brake-by-Wire"-Betriebsart aus einem Systemdruck abgeleitet werden, der in einer an den Druckraum 26 der Druckbereitstellungseinrichtung 20 angeschlossenen Systemdruckleitung 80 vorliegt und dem von der Druckbereitstellungseinrichtung bereitgestellten Druck entspricht. Die Bremsen 42, 44 sind dabei an einen ersten Bremskreis 84, die Bremsen 46, 48 an einen zweiten Bremskreis 88 hydraulisch angeschlossen.
Den Einlassventilen 50 bis 56 ist jeweils ein zu den Brems¬ kreisversorgungsleitungen 70, 72 hin öffnendes Rückschlagventil 90, 92, 94, 96 parallel geschaltet. In einer Rückfallebenen- betriebsart werden die Bremskreisversorgungsleitungen 70, 72 über hydraulische Leitungen 100, 102 mit den Drücken des Bremsmittels aus Druckräumen 120, 122 des Hauptbremszylinders 10 beaufschlagt. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 60 bis 66 sind über eine Rücklaufleitung 130 mit dem Druckmittel- vorratsbehälter 18 verbunden.
Der Hauptbremszylinder 10 weist in einem Gehäuse 136 zwei hintereinander angeordnete Kolben 140, 142 auf, die die hyd¬ raulischen Druckräume 120, 122 begrenzen. Die Druckräume 120, 122 stehen einerseits über in den Kolben 140, 142 ausgebildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen 150, 152 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 18 in Verbindung, wobei die Verbindungen durch eine Relativbewegung der Kolben 140, 42 im Gehäuse 136 absperrbar sind. Die Druckräume 120, 122 stehen andererseits mittels der hydraulischen Leitungen 100 , 102 mit den bereits genannten Bremskreisversorgungsleitungen 70, 72 in Verbindung . In der Druckausgleichsleitung 150 ist ein stromlos offenes Ventil 160 enthalten. Die Druckräume 120, 122 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 140, 142 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 10 in einer Ausgangslage po- sitionieren. Eine Kolbenstange 166 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 6 infolge einer Pedalbetätigung mit der
Translationsbewegung des ersten Hauptbremszylinderkolbens 140 bzw. Primärkolbens, dessen Betätigungsweg von einem, vor¬ zugsweise redundant ausgeführten, Wegsensor 170 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch des Fahrzeugführers.
In den an die Druckräume 120, 122 angeschlossenen Leitungs- abschnitten 100, 102 ist je ein Trennventil 180, 182 angeordnet, welches als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes, 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Durch die Trennventile 180, 182 kann die hydraulische Verbindung zwischen den
Druckräumen 120, 122 des Hauptbremszylinders 10 und den
Bremskreisversorgungsleitungen 70, 72 abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt 102 angeschlossener Drucksensor 188 erfasst den im Druckraum 122 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 142 aufgebauten Druck. Die Simulationseinrichtung 14 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder 10 ankoppelbar und umfasst beispielsgemäß im Wesentlichen eine Simulatorkammer 190, eine Simulatorfederkammer 194 sowie einen die beiden Kammern 190, 194 voneinander trennenden Simulatorkolben 198. Der Simulatorkolben 198 stützt sich durch ein in der Simulatorfederkammer 194 angeordnetes elastisches Element (z. B eine Feder), welches vorteilhaf¬ terweise vorgespannt ist, am Gehäuse 136 ab. Die Simulatorkammer 190 ist mittels eines elektrisch betätigbaren Simulatorventils 200 mit dem ersten Druckraum 120 des Hauptbremszylinders 10 verbindbar. Bei Vorgabe einer Pedalkraft und geöffnetem Si¬ mulatorventil 200 strömt Druckmittel vom Hauptbremszylin¬ der-Druckraum 120 in die Simulatorkammer 190. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorventil 200 angeordnetes Rück- schlagventil 210 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorventils 200 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 190 zum Hauptbrems¬ zylinder-Druckraum 120. Andere Ausführungen und Anbindungen der Simulationseinrichtung an den Hauptbremszylinder 10 sind denkbar .
Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 20 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet, deren/ dessen Druckkolben 32, welcher den Druckraum 26 begrenzt, von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 220 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Ro- tations-Translationsgetriebes , welches bevorzugt als Kugel- gewindetrieb (KGT) ausgebildet ist, betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 220 dienender, le¬ diglich schematisch angedeuteter Rotorlagesensor ist mit dem Bezugszeichen 226 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor 228 zum Sensieren der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden.
Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 32 auf das in dem Druckraum 26 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die Systemdruckleitung 80 eingespeist und mit einem vorzugsweise redundant ausgeführten Drucksensor 230 erfasst. Bei geöffneten Druckzuschaltventilen 240, 242 gelangt das Druckmittel in die Radbremsen 42 bis 48 zu deren Betätigung. Durch Vor- und Zurückschieben des Kolbens 32 erfolgt so bei geöffneten Druckzuschaltventilen 240, 242 bei einer Normalbremsung in der „Brake-by-Wire"-Betriebsart ein Radbremsdruckaufbau und -abbau für alle Radbremsen 42 bis 48.
Beim Druckabbau strömt dabei das vorher aus dem Druckraum 26 in die Radbremsen 42 bis 48 verschobene Druckmittel auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum 26 zurück. Dagegen strömt bei einer Bremsung mit radindividuell unterschiedlichen, mit Hilfe der Einlass- und Auslassventile 50 bis 56, 60 bis 66 geregelten Radbremsdrücken (z. B bei einer Antiblockierregelung (ABS-Regelung) ) der über die Auslassventile 60 bis 66 abgelassene Druckmittelanteil in den Druckmittelvorratsbehälter 18 und steht somit zunächst der Druckbereitstellungseinrichtung 20 zur Betätigung der Radbremsen 42 bis 48 nicht mehr zur Verfügung.
Der Weg des Simulatorkolbens wird mit Hilfe eines Simulator¬ kolbenwegsensors 206 gemessen. Das Signal des Simulatorkol¬ benwegsensors 206 kann verwendet werden, um einen sicheren Betrieb der Bremsanlage 2 zu ermöglichen und verschiedene Fehlfunktionen zuverlässig aufzudecken.
Bei einer Bremsung im Brake-by-Wire-Modes der Bremsanlage 2 wird das Simulatorventil 200 geöffnet, wodurch die Bewegung des Hauptzylinder-Primärkolbens 140 hydraulisch mit der Bewegung des Simulatorkolbens gekoppelt wird, und die Trennventile 180, 182 werden geschlossen, um einen Druckmittelaustausch zwischen dem Hauptbremszylinder 10 und den Radbremsen 42, 44, 46, 48 zu unterbinden. Ein Fahrerbremswunsch wird aus den Signalen von Hauptbremszylinderkolbenwegsensor 170 und Hauptbremszylin- derdrucksensor 188 gebildet, wobei während der elektronisch kontrollierten Bremsung anhand des Simulatorkolbenwegsensor- signals überwacht wird, ob eine hydraulische Kopplung von Hauptbremszylinder 10 und Simulator 14 bei gleichzeitiger Entkopplung von Hauptbremszylinder 10 und Radbremsen 43, 44, 46, 48 vorliegt. Durch die gleichzeitige Überwachung der Haut¬ bremszylinderweg- und -drucksignale kann die geschilderte hydraulische Umschaltung verifiziert werden.
Die in FIG. 2 dargestellte Bremsanlage 2 unterscheidet sich von der in FIG. 1 dargestellten Bremsanlage durch die hydraulische Anbindung des Simulators 14. Der Hauptbremszylinder 10 weist eine Geberkammer auf 202, in die bei Betätigung des Bremspedals 6 ein Ringbereich des Primärkolbens 140 verschoben wird. Dadurch wird Bremsflüssigkeit aus der Geberkammer 202 verdrängt. In der Rückfallebenenbetriebsart strömt das verdrängte Druckmittel¬ volumen über das hydraulisch offene Simulatorventil 160 in den Behälter 18 und beim Lösen des Pedals auf gleichem Weg zurück. In der By-Wire-Betriebsart wird das Simulatorventil 160 ak¬ tiviert, mithin hydraulisch geschlossen, wodurch das aus dem Ringbereich des Primärkolbens 140, d. h. der Geberkammer 202 verschobene Druckmittel in die Simulatorkammer 190 geleitet wird, wodurch der Simulatorkolben 198 verschoben wird, dessen Weg durch den Simulatorkolbenwegsensor 206 gemessen wird.
Gleichzeitig zum Simulatorventil 160 wird dabei das stromlos geschlossene Ventil 204 aktiviert, wodurch Ventil 204 öffnet und einen hydraulische Verbindung von der Hautbremszylinderkammer 120 zum Behälter 18 herstellt. Dies ermöglicht die Bewegung des Hauptbremszylinderkolbens 140 bei zur geschlossenen Trenn¬ ventilen 180, 182.
Zur Durchführung einer Brake-by-Wire-Bremsung wird im Brems- System nach FIG. 2 - abweichend vom Bremssystem nach FIG. 1 - ein stromlos offenes Simulatorventil aktiviert und damit hydraulisch geschlossen, wodurch das aus der Geberkammer 202 verdrängte Druckmittelvolumen in die mit der Geberkammer 202 hydraulisch verbundene Simulatorkammer 190 geleitet wird. Dadurch wird die Hauptzylinder-Primärkolbenbewegung hydraulisch mit der Simulatorkolbenbewegung gekoppelt. Gleichzeitig wird ein Primär- kolbenentlastungsventil 204 geöffnet, um eine hydraulische Verbindung der Hauptzylinderprimärkammer 120 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 18 herzustellen. Die Trennventile 180, 182 werden geschlossen, um einen Druckmittelaustausch zwischen dem Hauptbremszylinder 10 und den Radbremsen 42, 44, 46, 48 zu unterbinden. Während der elektronisch kontrollierten Bremsung bzw. By-Wire-Bremsung wird ein Fahrerbremswunsch aus den Signalen von Hauptbremszylinderkolbenwegsensor 170 und
Hauptbremszylinderdrucksensor 188 gebildet.
Anhand des Simulatorkolbenwegsensorsignals wird überwacht, ob eine hydraulische Kopplung von Hauptbremszylinder 10 und Simulator 14 bei gleichzeitiger Entkopplung von Hauptbremszylinder 10 und Radbremsen 42, 44, 46, 48 vorliegt. Wie auch bei der in FIG. 1 dargestellten Variante der Bremsanlage 2 kann durch die gleichzeitige Überwachung der Hautbremszylinderweg- und -drucksignale die geschilderte hydraulische Umschaltung ve¬ rifiziert werden.
Das Signal des Simulatorwegsensors kann in beiden in FIG. 1 und FIG. 2 gezeigten Ausführungen der Bremsanlage 2 verwendet werden, um ein Ersatzsignal zu bilden, welches bei Ausfall der Signale des Hauptbremszylinderkolbenweges und/oder des
Hauptbremszylinderdrucksignals zur Erfassung des
Fahrerbremswunsches verwendet werden kann. Auf diese Weise kann die Bremsanlage 2 auch dann noch betrieben werden, wenn eines der beiden dem Hauptbremszylinder zugeordneten Signale nicht mehr zuverlässig oder gar nicht mehr zur Verfügung steht.
Das Ersatzsignal wird bevorzugt gebildet, indem aus dem
Hauptbremszylinderkolbenwegsignal durch Multiplikation mit der Hauptbremszylinderkolbenquerschnittsflache ein Hauptbremszy- lindervolumenwert berechnet wird und aus dem Simulatorkol¬ benwegsignal durch Multiplikation mit der Simulatorkolben- querschnittsflache ein Simulatorvolumenwert. Bei der in FIG.l gezeigten bevorzugten Ausführung der Bremsanlage 2 ist die Hauptbremszylinderkolbenquerschnittsflache die Primärkol¬ benstirnfläche. Bei der in FIG. 2 gezeigten bevorzugten Aus¬ führung der Bremsanlage 2 ist die Hauptbremszylinderkolben- querschnittsfläche die Geberkammer-Ringfläche.

Claims

Bremsanlage (2) für Kraftfahrzeuge, umfassend
• hydraulisch betätigbare Radbremsen (42, 44, 46, 48);
• zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil (50, 52, 54, 56; 60, 62, 64, 66) je Radbremse (42, 44, 46, 48) zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke;
• eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (20) zur hydraulischen Betätigung der Radbremsen (42, 44, 46, 48), welche durch eine
Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen
Druckraum (26) gebildet ist, deren Druckkolben (32) durch einen elektromechanischen Aktuator (220) verschiebbar ist ;
• eine mit einem Bremspedal (6) betätigbare Betätigungs¬ einrichtung, umfassend einen Hauptbremszylinder (10) mit wenigstens einer Druckkammer ( 120 , 122), in die bei Betätigung des Bremspedals (6) ein Hauptbremszylinderkolben (140, 142) verschoben wird;
• einen Hauptbremszylinderkolbenwegsensor (170), dessen Signal den Verfahrweg des Hauptbremszylinderkolbens (140) repräsentiert ;
• einen Hauptbremszylinderdrucksensor (188), dessen Signal einen von einer Bremspedalbetätigungskraft bewirkten hydraulischen Druck im Hauptbremszylinder (10)
repräsentiert ;
• einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (18), der im unbetätigten Zustand des Hauptbremszylinders (10) mit der Druckkammer (120, 122) des Hauptbremszylinders (10) hydraulisch verbunden ist;
• einen hydraulisch ausgebildeten Simulator (14) mit einem Simulatorkolben (198) und einer Simulatorfeder (196), der dazu eingerichtet ist, die hydraulische Volumenaufnahme druckbeaufschlagter Radbremsen zu simulieren;
• zumindest ein elektrisch betätigbares Trennventil (180, 182), das in seinem bestromten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Druckkammer (120, 122) zu den Radbremsen sperrt ;
• zumindest ein elektrisch und/oder hydraulisch betätigbares, in seinem inaktiven Zustand geschlossenes Zuschalt¬ ventil (240, 242), das in seinem geöffneten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Druckbereit¬ stellungseinrichtung (20) zu den Radbremsen (42, 44, 46, 48) und den Radventilen (50, 52, 54, 56; 60, 62, 64, 66) herstellt,
gekennzeichnet durch
einen Simulatorkolbenwegsensor (206), dessen Signal den Verschiebeweg des Simulatorkolbens (196) repräsentiert.
Bremsanlage (2) nach Anspruch 1 mit einem Simulatorventil (200), das in seinem inaktiven Zustand eine hydraulische Verbindung von der Druckkammer (120) zum Simulator (14) sperrt und in seinem aktivierten Zustand diese Verbindung herstellt .
Bremsanlage (2) nach Anspruch 1, wobei der Hauptbrems¬ zylinder (10) eine Geberkammer (202) aufweist, und wobei ein Simulatorventil (160) vorgesehen ist, das in seinem unbestromten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Geberkammer (202) oder einer mit der Geberkammer (202) hydraulisch verbundenen Simulatorkammer (190) zum
Druckmittelvorratsbehälter (18) herstellt und in seinem aktivierten Zustand sperrt.
Bremsanlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Simulatorkolbenwegsensor (206) redundant ausgeführt ist. Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage (2), welche umfasst
• hydraulisch betätigbare Radbremsen (42, 44, 46, 48);
• zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil (50, 52, 54, 56; 60, 62, 64, 66) je Radbremse (42, 44, 46, 48) zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke;
• eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (20) zur hydraulischen Betätigung der Radbremsen (42, 44, 46, 48), welche durch eine
Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen
Druckraum (26) gebildet ist, deren Druckkolben (32) durch einen elektromechanischen Aktuator (220) verschiebbar ist ;
• eine mit einem Bremspedal (6) betätigbare Betätigungs¬ einrichtung, umfassend einen Hauptbremszylinder (10) mit wenigstens einer Druckkammer ( 120 , 122), in die bei Betätigung des Bremspedals (6) ein Hauptbremszylinderkolben (140, 142) verschoben wird;
• einen Hauptbremszylinderkolbenwegsensor (170), dessen Signal den Verfahrweg des Hauptbremszylinderkolbens (140) repräsentiert ;
• einen Hauptbremszylinderdrucksensor (188), dessen Signal einen von einer Bremspedalbetätigungskraft bewirkten hydraulischen Druck im Hauptbremszylinder (10)
repräsentiert ;
• einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (18), der im unbetätigten Zustand des Hauptbremszylinders (10) mit der Druckkammer (120, 122) des Hauptbremszylinders (10) hydraulisch verbunden ist;
• einen hydraulisch ausgebildeten Simulator (14) mit einem Simulatorkolben (198) und einer Simulatorfeder (196), der dazu eingerichtet ist, die hydraulische Volumenaufnahme druckbeaufschlagter Radbremsen zu simulieren; • zumindest ein elektrisch betätigbares Trennventil (180, 182), das in seinem bestromten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Druckkammer (120, 122) zu den Radbremsen sperrt ;
• zumindest ein elektrisch und/oder hydraulisch betätigbares, in seinem inaktiven Zustand geschlossenes Zuschalt¬ ventil (240, 242), das in seinem geöffneten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Druckbereitstellungseinrichtung (20) zu den Radbremsen (42, 44, 46, 48) und den Radventilen (50, 52, 54, 56, 60, 62, 64, 66) herstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Weg des Simulatorkolbens (198) mit Hilfe eines Simulator¬ kolbenwegsensors (206) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Bremsanlage (2) ein Simulatorventil (200) aufweist, das in seinem inaktiven Zustand eine hydraulische Verbindung von der Druckkammer
(120) zum Simulator (14) sperrt und in seinem aktivierten Zustand diese Verbindung herstellt, wobei zur Durchführung einer elektronisch kontrollierten Bremsung das
Simulatorventil (200) geöffnet wird um eine Bewegung eines Primärkolbens (140) des Hauptbremszylinders (10)
hydraulisch mit der Simulatorkolbenbewegung zu koppeln, und wobei das zumindest eine Trennventil (180, 182) geschlossen wird, um einen Druckmittelaustausch zwischen dem
Hauptbremszylinder (10) und den Radbremsen (42, 44, 46, 48) zu unterbinden, wobei ein Fahrerbremswunsch aus den Signalen von Hauptbremszylinderkolbenwegsensor (170) und
Hauptbremszylinderdrucksensor (188) gebildet wird, und wobei anhand des Simulatorkolbenwegsensorsignals überwacht wird, ob eine hydraulische Kopplung von Hauptbremszylinder
(10) und Simulator (14) bei gleichzeitiger Entkopplung von Hauptbremszylinder (10) und Radbremsen (42, 44, 46, 48) vorliegt .
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Hauptbremszylinder (10) eine Geberkammer (202) aufweist, und wobei ein
Simulatorventil 160 vorgesehen ist, das in seinem unbe- stromten Zustand eine hydraulische Verbindung von der Geberkammer (202) oder einer mit der Geberkammer (202) hydraulisch verbundenen Simulatorkammer (190) zum Druckmittelvorratsbehälter (18) herstellt und in seinem aktivierten Zustand sperrt, wobei zur Durchführung einer elektronisch kontrollierten Bremsung das Simulatorventil (160) geschlossen wird um die Hauptzylinder-Primärkolben- bewegung hydraulisch mit der Simulatorkolbenbewegung zu koppeln, und wobei ein Primärkolbenentlastungsventil 204 geöffnet wird, um eine hydraulische Verbindung der
Hauptzylinderprimärkammer (120) mit dem
Druckmittelvorratsbehälter (18) herzustellen oder beizubehalten, und wobei das zumindest eine Trennventil (180, 182) geschlossen wird, um einen Druckmittelaustausch zwischen dem Hauptbremszylinder (10) und den Radbremsen (42, 44, 46, 48) zu unterbinden, und wobei ein Fahrerbremswunsch aus den Signalen von Hauptbremszylinderkolbenwegsensor (170) und Hauptbremszylinderdrucksensor (188) gebildet wird, und wobei während der elektronisch kontrollierten Bremsung anhand des Simulatorkolbenwegsensorsignals überwacht wird, ob eine hydraulische Kopplung von Hauptbremszylinder (10) und Simulator (14) bei gleichzeitiger Entkopplung von Hauptbremszylinder (10) und Radbremsen (42, 44, 46, 48) vorliegt .
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei anhand der Signale von Hauptbremszylinderkolbenwegsensor (170) und
Simulatorkolbenwegsensor (206) festgestellt wird, ob das infolge einer Pedalbetätigung aus dem Hauptbremszylinder (10) verdrängte Druckmittelvolumen vollständig zum
Simulator (14) strömt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei anhand der Signale von Hauptbremszylinderkolbenwegsensor (170) und Simulatorkolbenwegsensor (206) festgestellt wird, ob das infolge einer Pedalwegzurücknahme in den Hauptbremszylinder (10) einströmende Druckmittelvolumen der Simulator-Druckmittelvolumenabgabe entspricht.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei aus dem
Hauptbremszylinderkolbenwegsignal durch Multiplikation mit der Hauptbremszylinderkolbenquerschnittsfläche ein
Hauptbremszylindervolumenwert berechnet wird und aus dem Simulatorkolbenwegsignal durch Multiplikation mit der Simulatorkolbenquerschnittsfläche ein Simulatorvolumenwert berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei anhand des Hauptbrems- zylindervolumenwerts und des Simulatorvolumenwerts überprüft wird, ob während der pedalgesteuerten Bremsung die Summe der Druckmittelvolumina von Hauptbremszylinder (10) und Simulator (14) konstant bleibt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei bei einem im zeitlichen Verlauf der Hauptbremszylinderbetätigung abnehmenden Summenvolumen auf eine Leckage geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei bei einem zunehmenden Summenvolumen auf ein undichtes Trennventil (180, 182) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei bei einem erkannten Ausfall des Hauptbremszylinderkolbenwegsignals für die Ermittlung des Fahrerbremswunschs ein Ersatz- Hauptbremszylinderkolbenwegsignal verwendet wird, das aus dem Simulatorkolbenwegsignal gebildet wird. 15. Verfahren nach Anspruch 14 , wobei bei einem erkannten Ausfall des Hauptbremszylinderkolbenwegsignals als
Ersatz-Hauptbremszylinderkolbenwegsignal das Simulator¬ kolbenwegsignal multipliziert mit dem Quotienten aus der Querschnittsfläche des Simulatorkolbens (198) und der Querschnittsfläche des Hauptbremszylinderkolbens (140) verwendet wird.
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