Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Fremdkraftbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Elektrohydraulische Fremdkraftbremsanlagen erzeugen einen hydraulischen Bremsdruck zur Betätigung von Radbremsen mit Fremdkraft, wozu beispielsweise ein Kolben mit einem Elektromotor über einen Gewindetrieb in einem Zylinder verschoben wird. Ein muskelkraftbetätigbarer Hauptbremszylinder zu einer alternativen Betätigung der Fremdkraftbremsanlage kann insbesondere für den Zweck einer Hilfsbremsung beispielsweise bei Ausfall des Elektromotors oder seiner Stromversorgung vorhanden sein.

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

Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Fremdkraftbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 weist zwei Kolben-Zylinder- Einheiten auf, wobei zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks mit Fremdkraft ein erster Kolben in einem ersten Zylinder einer ersten Kolben- Zylinder-Einheit mit einem Elektromotor über ein Rotations-/? ranslations- Wandelgetriebe wie beispielsweise einen Gewindetrieb verschiebbar ist. Ein zweiter Zylinder einer zweiten Kolben-Zylinder-Einheit kommuniziert mit dem ersten Zylinder derart, dass eine hier als Rückseite bezeichnete Seite oder Kolbenfläche eines zweiten Kolbens in dem zweiten Zylinder mit dem hydraulischen Bremsdruck beaufschlagt wird, den der erste Kolben in dem ersten Zylinder erzeugt. Durch die Druckbeaufschlagung erzeugt der zweite Kolben auf einer hier als Vorderseite bezeichneten, der Rückseite abgewandten Seite oder Kolbenfläche einen hydraulischen Bremsdruck in dem zweiten Zylinder. Die Bremsdrücke können auf beiden Seiten des zweiten Kolbens gleich sein oder es kann eine Druckübersetzung oder eine Druckuntersetzung beispielsweise mit einem durchmessergestuften zweiten Kolben in dem in diesem Fall ebenfalls durchmessergestuften zweiten Zylinder erfolgen.

Wie übliche Zweikreis-Hauptbremszylinder ermöglichen die beiden Kolben- Zylinder-Einheiten der erfindungsgemäßen Fremdkraftbremsanlage eine hydraulische Trennung von zwei Bremskreisen.

Die abhängigen Ansprüche haben Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 sieht ein Rückschlagventil vor, das den ersten Zylinder oder den zweiten Zylinder und einen an den Zylinder angeschlossenen Bremskreis mit einem Bremsflüssigkeitsbehälter verbindet. Ein solches Rückschlagventil kann in einem oder in beiden Bremskreisen vorhanden sein. Es ist aus Richtung des Bremsflüssigkeitsbehälters in Richtung des Zylinders und des Bremskreises durchströmbar und ermöglicht ein Ansaugen von Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter in den Zylinder oder in den Bremskreis. Klemmt beispielsweise der Kolben in dem Zylinder, kann Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter durch das Rückschlagventil an dem Zylinder vorbei in den Bremskreis fließen. Das Rückschlagventil erhöht eine Verfügbarkeit der Fremdkraftbremsanlage.

Um eine Verfügbarkeit der erfindungsgemäßen Fremdkraftbremsanlage zu erhöhen sieht Anspruch 5 einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger vor, mit dem ein hydraulischer Bremsdruck unabhängig und alternativ zu den beiden Kolben- Zylinder-Einheiten erzeugt werden kann. Der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger kann beispielsweise eine Hydropumpe einer Schlupfregelung der Fremdkraftbremsanlage sein. In dieser Ausgestaltung eignet sich die erfindungsgemäße Fremdkraftbremsanlage auch für autonomes Fahren.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die Fremdkraftbremsanlage ohne einen muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder auszuführen (Anspruch 9).

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

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Die beiden Figuren zeigen hydraulische Schaltpläne von zwei erfindungsgemäßen, elektrohydraulischen Fremdkraftbremsanlagen.

Ausführungsform der Erfindung

Die in Figur 1 dargestellte, elektrohydraulische Fremdkraftbremsanlage 1 weist eine erste Kolben-Zylinder-Einheit 2 mit einem ersten Kolben 3, der in einem ersten Zylinder 4 verschiebbar ist, und eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit 5 mit einem zweiten Kolben 6, der in einem zweiten Zylinder 7 verschiebbar ist, auf. Vorzugsweise weist der erste Kolben 3 einen größeren Durchmesser auf als der zweite Kolben 6.

Zu einer Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks mit Fremdkraft ist der erste Kolben 3 mit einem ersten Elektromotor 8 über ein Schraubgetriebe 9, insbesondere einen Kugelgewindetrieb in dem zweiten Zylinder 4 verschiebbar. Das Schraubgetriebe 9 kann allgemein als Rotations-/? ranslations-Wandelgetriebe aufgefasst werden. Zwischen dem ersten Elektromotor 8 und dem Schraubgetriebe 9 kann ein nicht dargestelltes Untersetzungsgetriebe, insbesondere ein Planetengetriebe angeordnet sein. Erfindungsgemäß sind der erste Elektromotor 8, das Schraubgetriebe 9 und - sofern vorhanden - das Untersetzungsgetriebe koaxial zu der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 2, das heißt koaxial zu dem ersten Zylinder 4 und dem ersten Kolben 3 angeordnet, wobei die Erfindung andere Anordnungen des ersten Elektromotors 8, des Schraubgetriebes 9 und gegebenenfalls des Untersetzungsgetriebes in Bezug auf die erste Kolben-Zylinder-Einheit 2, den ersten Zylinder 4 und den ersten Kolben 3 nicht grundsätzlich ausschließt.

Der zweite Zylinder 7 kommuniziert mit dem ersten Zylinder 4 derart, dass eine hier als Rückseite 10 bezeichnete Stirnseite oder Kolbenfläche des zweiten Kolbens 6 mit dem im ersten Zylinder 4 erzeugten beziehungsweise mit dem im ersten Zylinder 4 herrschenden hydraulischen Bremsdruck beaufschlagt wird. Durch die Beaufschlagung seiner Rückseite 10 mit dem hydraulischen Bremsdruck aus dem ersten Zylinder 4 erzeugt der zweite Kolben 6 auf seiner der Rückseite 10 abgewandten Vorderseite 11 einen hydraulischen Bremsdruck im zweiten Zylinder 7, der im Ausführungsbeispiel gleich groß wie der hydraulische Bremsdruck auf der Rückseite 10 ist. Ausführungen mit einer Druckübersetzung oder einer Druckuntersetzung beispielsweise mit einem durchmessergestuften zweiten Kolben 6 in einem ebenso durchmessergestuften zweiten Zylinder 7 sind möglich (nicht dargestellt).

Die erfindungsgemäße Fremdkraftbremsanlage 1 ist als Zweikreis-Bremsanlage mit zwei Bremskreisen I, II und - im Ausführungsbeispiel - vier hydraulischen Radbremsen 12, von denen jeweils zwei an einen Bremskreis I, II angeschlossen sind, ausgeführt. Ein erster der beiden Bremskreise I ist an den ersten Zylinder 4 angeschlossen derart, dass er mit dem hydraulischen Bremsdruck beaufschlagt wird, den der erste Kolben 3 bei seiner Verschiebung im ersten Zylinder 4 erzeugt. Durch seine Verbindung mit dem zweiten Zylinder 7 ist der erste Bremskreis I zugleich auch auf der Rückseite 10 des zweiten Kolbens 6 an den zweiten Zylinder 7 angeschlossen.

Der zweite Bremskreis II ist auf der Vorderseite 11 des zweiten Kolbens 6 an den zweiten Zylinder 7 angeschlossen und wird mit dem dort erzeugten oder herrschenden hydraulischen Bremsdruck beaufschlagt, der im Ausführungsbeispiel der Erfindung gleich groß wie der Bremsdruck im ersten Zylinder 4 ist, bei Ausführungen der Erfindung aber größer oder kleiner sein kann.

Die Fremdkraftbremsanlage 1 weist eine Schlupfregelung 13 mit jeweils einem Einlassventil 14 und einem Auslassventil 15 für jede Radbremse 12 auf. Durch die Einlassventile 12 sind die Radbremsen 12 an die Zylinder 4, 7 der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 2, 5 angeschlossen, wobei in jedem Bremskreis I, II ein Trennventil 16 zwischen dem jeweiligen Zylinder 4, 7 und den Einlassventilen 14 angeordnet ist.

Durch die Auslassventile 15 sind die Radbremsen 12 in jedem Bremskreis I, II an eine Saugseiten einer Hydropumpe 17 angeschlossen, wobei die beiden Hydropumpen 17 der beiden Bremskreisen I, II mit einem gemeinsamen zweiten Elektromotor 18 antreibbar sind. Die Hydropumpen 17 mit dem zweiten Elektromotor 18 bilden einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger. Druckseiten der Hydropumpen 17, die Bestandteil der Schlupfregelung 13 sind, sind zwischen den Trennventilen 16 und den Einlassventilen 14 angeschlossen. An den Saugseiten der Hydropumpen 17 ist jeweils ein Hydrospeicher 19 zur Zwischenspeicherung von Bremsflüssigkeit aus den Radbremsen 12 während einer Schlupfregelung vorgesehen. Des weiteren sind die Saugseiten der Hydropumpen 19 durch Ansaugventile 20 an die beiden Zylinder 4, 7 angeschlossen.

Die Einlassventile 14, Auslassventile 15, Trennventile 16, Ansaugventile 20 und das Anschlussventil 31 sind 2/2-Wege-Magnetventile, wobei die Einlassventile 14, die Trennventile 16 und das Anschlussventil 31 in ihren stromlosen Grundstellungen offen und die Auslassventile 15 und Ansaugventile 20 in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossen sind. Mit der Schlupfregelung 13 ist eine radindividuelle Bremsdruckregelung in den Radbremsen 12 möglich. Insbesondere sind Schlupfregelungen wie eine Blockierschutzregelung, Antriebsschlupfregelung und Fahrdynamikregelung möglich, für die die Abkürzungen ABS, ASR und FDR üblich sind. Solche Schlupfregelungen sind bekannt und werden hier nicht näher erläutert.

Durch die mit dem zweiten Elektromotor 18 antreibbaren, den Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger bildenden Hydropumpen 17 der Schlupfregelung 13 ist eine Redundanz gewährleistet, das heißt ein hydraulischer Bremsdruck ist alternativ zur Erzeugung mit den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 2, 5 durch Antrieb der Hydropumpen 17 der Schlupfregelung 13 erzeugbar, wodurch eine Verfügbarkeit der erfindungsgemäßen Fremdkraftbremsanlage 1 auch bei einem Ausfall des ersten Elektromotors 8 gewährleistet ist, wodurch die Fremdkraftbremsanlage 1 auch für autonomes Fahren geeignet ist.

Die Zylinder 4, 7 der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 2, 5 sind durch Bremsleitungen 21 an einen Bremsflüssigkeitsbehälter 22 angeschlossen, deren Mündungen in die Zylinder 4, 7 die Kolben 3, 6 überfahren, wenn sie zur Erzeugung des Bremsdrucks aus einer Grundstellung verschoben werden derart, dass die Kolben 3, 6 wie von muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylindern bekannt am Beginn ihrer Verschiebung die Zylinder 4, 7 hydraulisch vom Bremsflüssigkeitsbehälter 22 trennen.

Einer der beiden Bremskreise I ist durch ein Rückschlagventil 23 an den Bremsflüssigkeitsbehälter 22 angeschlossen, das zwischen dem Bremsflüssigkeitsbehälter 22 einerseits und dem Trennventil 16 und dem Ansaugventil 20 andererseits angeordnet und in Richtung vom Bremsflüssigkeitsbehälter 22 zum Bremskreis I durchströmbar ist. Dadurch kann die Hydropumpe 17 der Schlupfregelung 13 in diesem Bremskreis I auch Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter 22 an den Zylindern 4, 7 vorbei ansaugen, wenn die Ansaugventile 20 geöffnet werden. Das ermöglicht die Erzeugung des Bremsdrucks unter anderem auch dann, wenn beispielsweise die Kolben 3, 6 der Kolben-Zylinder-Einheit 2, 5 in einer vorgeschobenen Position, in der sie den Bremsflüssigkeitsbehälter 22 hydraulisch von den Zylindern 4, 7 trennen, in den Zylindern 4, 7 festklemmen oder in anderer Weise blockiert sind.

Der andere Bremskreis II ist ohne zwischengeschaltetes Ventil unmittelbar an den Bremsflüssigkeitsbehälter 22 angeschlossen, so dass auch in diesem Bremskreis II ein Bremsdruckaufbau mit der Hydropumpe 17 möglich ist.

Dem Rückschlagventil 23 hydraulisch parallel ist ein Anschlussventil 31 angeordnet, durch das Bremsflüssigkeit mit den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 2, 5 und der Hydropumpe 17 des einen Bremskreises I aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter 22 sowohl angesaugt als auch in den Bremsflüssigkeitsbehälter 22 verdrängt werden kann.

Durch das Rückschlagventil 23 sind auch die Kolben 3, 6 der beiden Kolben- Zylinder-Einheiten 2, 5 an den Bremsflüssigkeitsbehälter 22 angeschlossen, wodurch die Kolben 3, 6 bei einem Rückhub Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter 22 in die Zylinder 4, 7 saugen können. Ausführungen der Fremdkraftbremsanlage 1 ohne das Rückschlagventil 23 und/oder ohne das Anschlussventil 31 sind möglich (nicht dargestellt).

Im Unterschied zu Figur 1 weist die erfindungsgemäße Fremdkraftbremsanlage 1 in Figur 2 in jedem Bremskreis I, II ein Rückschlagventil 23 auf, die die Zylinder 4, 7 der Kolben-Zylinder-Einheiten 2, 5 mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter 22 verbinden und durch die die Hydropumpen 17 der Schlupfregelung 13 Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter 22 ansaugen können. Ein Anschlussventil fehlt in Figur 2, wobei die Erfindung ein Anschlussventil bei dieser Ausfürhung der Erfindung nicht ausschließt. Im Übrigen sind die Fremdkraftbremsanlagen 1 in beiden Figuren gleich ausgebildet, zur Erläuterung der Figur 2 werden die Erläuterungen der Figur 1 in Bezug genommen.

Im Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Fremdkraftbremsanlage 1 modular aufgebaut, es sind die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 2, 5 in einem Modul, das hier als Druckerzeugungsmodul 24 bezeichnet wird, und die Schlupfregelung in einem anderen, hier als Druckregelmodul 25 bezeichneten Modul untergebracht. Es können beispielsweise auch die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 2, 5 in jeweils einem eigenen Modul untergebracht werden (nicht dargestellt) oder die Kolben-Zylinder-Einheiten 2, 5 und die Schlupfregelung 13 in einem gemeinsamen Modul untergebracht werden (nicht dargestellt).

Aus Gründen der Redundanz weisen das Druckerzeugungsmodul 24 und das Druckregelmodul 25 jeweils eine eigene elektrische Stromversorgung 26 und ein eigenes elektronisches Steuergerät 27 auf, wodurch die Verfügbarkeit der Fremdkraftbremsanlage 1 bei einem Fehler im Druckerzeugungsmodul 24 oder im Druckregelmodul 25 beziehungsweise der Schlupfregelung 13 gewährleistet ist.

In Figur 1 ist im zweiten Zylinder 7 eine Kolbenrückstellfeder 28 angeordnet, die den zweiten Kolben 6 in seine Grundstellung beaufschlägt. Im ersten Zylinder 4 kann eine Kolbenrückstellfeder entfallen, wenn der erste Kolben 3 zugfest mit dem Schraubgetriebe 9, das allgemein auch als Rotations-/? ranslations- Wandelgetriebe aufgefasst werden kann, verbunden ist, derart, dass der erste Kolben 3 nicht nur zur Erzeugung des Bremsdrucks sondern auch in einer ent- gegengesetzten Richtung mit dem ersten Elektromotor 8 über das Schraubgetriebe 9 verschoben werden kann.

In Figur 2 ist in beiden Zylindern 4, 7 eine Kolbenrückstellfeder 28 vorgesehen, wobei auch hier die Kolbenrückstellfeder 28 im ersten Zylinder 4 entfallen kann, wenn der erste Kolben 3 zugfest mit dem Schraubgetriebe 9 verbunden ist.

Als Sollwertgeber für den mit den Kolben-Zylinder-Einheiten 2, 5 zu erzeugenden Bremsdruck weist die Fremdkraftbremsanlage 1 ein federbeaufschlagtes Fußbremspedal 29 mit einem Wegsensor 30 oder wahlweise einem Kraftsensor auf. Zur Redundanz können auch mehrere Weg- oder Kraftsensoren oder eine Weg- und ein Kraftsensor vorgesehen sein (nicht dargestellt). Grundsätzlich ist es möglich, einen muskelkraftbetätigbaren Einkreis-Hauptbremszylinder vorzusehen, mit dem einer der beiden Bremskreise I, II alternativ zur Druckerzeugung mit den Kolben-Zylinder-Einheiten 2, 5 mit einem hydraulischen Bremsdruck beaufschlagbar ist oder einen Zweikreis-Hauptbremszylinder, mit dem beide Bremskreise I, II druckbeaufschlagbar sind (nicht dargestellt). Mit einem solchen Hauptbremszylinder lässt sich die Fremdkraftbremsanlage 1 insbesondere bei Ausfall der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 2 und der Hydropumpen 17 der Schlupfregelung 13 mit Muskelkraft betätigen. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel weist die Fremdkraftbremsanlage 1 keinen Hauptbremszylinder auf und ist nicht mit Muskelkraft betätigbar. Wegen der Möglichkeit der Erzeugung des Bremsdrucks wahlweise mit der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 2 oder den Hydropumpen 17 ist die Fremdkraftbremsanlage 1 trotzdem auch für autonomes Fahren verwendbar, bei dem die Fremdkraftbremsanlage 1 auch ohne Betätigung durch einen Fahrzeugführer autonom betätigbar sein muss.