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WO2019215283A1 - Bremssystem, insbesondere für automatisiertes fahren - Google Patents

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WO2019215283A1
WO2019215283A1 PCT/EP2019/061924 EP2019061924W WO2019215283A1 WO 2019215283 A1 WO2019215283 A1 WO 2019215283A1 EP 2019061924 W EP2019061924 W EP 2019061924W WO 2019215283 A1 WO2019215283 A1 WO 2019215283A1
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WO
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brake
piston
pressure
hydraulic
pressure supply
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/061924
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French (fr)
Inventor
Heinz Leiber
Original Assignee
Ipgate Ag
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Publication date
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Priority to DE112019003403.0T priority patent/DE112019003403A5/de
Priority to US17/053,656 priority patent/US12005870B2/en
Priority to DE212019000106.8U priority patent/DE212019000106U1/de
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    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/81—Braking systems

Definitions

  • the invention relates to a brake system according to the preamble of Pa tent tapees. 1
  • EHC combination brakes
  • VA front derachse
  • FIA flange axis
  • a derarti ge combined brake is shown for example in DE 103 19 194 B3.
  • a parking lock is necessary. In case of failure of the lock is ever but no parking brake effect available.
  • brake systems also have to meet the requirements of Automatic Emergency Braking (AEB) in ferry operations.
  • AEB Automatic Emergency Braking
  • the actuators / pressure supplies must be designed in such a way that a "time to lock" up to the blocking pressure, eg 100 bar (TTL), takes place in 150 ms.
  • the engine power is determined by braking force dynamics and efficiency, which does not allow the engine to be dimensioned small despite relatively low electrical braking effect on the rear axle.
  • the electronic control unit (ECU) which is positioned with the complete electrical control on the caliper, is expensive due to the high temperatures and the failure rate is therefore correspondingly high.
  • Electric parking brakes with hydraulic assistance with reduced motor are also known, as e.g. are shown in DE 198 17 892. However, these have not enforced because failure of the hydraulic also a failure of the parking brake.
  • the invention has for its object to provide a cost-effective and sere chere electromechanically verifiable wheel brake module for a brake system or a fail-safe and cost-effective braking system for autonomous driving (AD) the level 3-5 with integrated wheel brake module.
  • the basic idea of the solution according to the invention is to provide a Radbremsmo module for a brake system or a brake system with at least one pressure supply with Radbremsmodul at least one wheel, in particular two wheel brakes, in which by means of a Wheel brake with high reliability both electrically and hydraulically hydraulically braking torque can be generated.
  • This type of brake according to the invention is hereinafter referred to as hydraulically-electromechanically actuatable tigbare brake or short H-EMB or H-EMB module.
  • the H-EMB module or braking system with H-EMB module is suitable for braking systems for AD level 3 to level 5.
  • the electromechanically operable wheel brake has a hydraulic friendshipinrich device with a piston-cylinder unit whose adjusting piston is used to adjust the brake piston and / or exercise a force on the brake piston, wherein by means of the pressure supply device of the actuating piston adjustable or a force can be exerted on the actuating piston, in which the pressure supply device builds up a pressure, which leads to the adjustment and / or force of the actuating piston and thus the brake piston of the wheel brake.
  • the H-EMB module is to be designed accordingly. It can be designed in such an embodiment that it is designed only for emergency braking functions, in the event of failures in the vehicle braking system, eg brake circuit failure, failure of a pressure supply, and parking function.
  • the engine of the H-EMB can be made very small and has only a very low performance.
  • the H-EMB can be designed such that a sufficient braking force dynamics is achieved by corresponding increase in the power of the H-EMB engine and use of a gearbox with preferably better efficiency and thus less hysteresis in the force build-up and power reduction.
  • the H-EMB module can also be used in control mode, such as ABS and ESP function or recuperation, torque vectoring or support of the primary pressure supply of the AEB function.
  • the above-described hydraulic-electromechanically actuated Radbremsmodule H-EMB are arranged on the wheels of the rear axle of the motor vehicle, the Druckmakerssvorrich device is also used for pressure control or pressure control of the hydraulic brakes rule the front axle.
  • the H-EMB module is used both for the normal bremskrafter Weg / rule operation in Fährbe drove and used as an electric parking brake with an advantageous Selbs themm- or mechanical locking mechanism. This is necessary because a vehicle could get on the slope in case of electrical system failure in motion.
  • the Dihemmmechanismus is not mandatory if a separate low-cost parking brake solution is provided without power. This can also be a gear lock, for example.
  • the H-EMB module When the H-EMB module is used in electric vehicles or hybrid vehicles, a strong electric motor for braking power generation is additionally available.
  • the electric motor is used for the recuperation control, but can also generate braking force in the event of failures in the superimposed hydraulic brake system and can advantageously also be taken into account in the design of the H-EMB.
  • the maximum speed and weight of the vehicle to take into account, since the achievable by the electric motor deceleration primarily by max. Torque of the electric motor, maximum speed and weight is determined. The effect is on vehicles high end speed (200 km / h) is lower than in simple electric city vehicles with low end speeds and low Ge weights.
  • the first transmission of the H-EMB is advantageously self-locking.
  • the drive motor of the hydraulic-electromechanically actuated bare brake in a preferred embodiment, a worm to drive, which drives a transmission gear.
  • the gear wheel drives in turn, the spindle of the downstream spindle drive, which adjusts the brake piston to.
  • the spindle drive can advantageously be formed by a ball-threaded transmission, abbreviated KGT, whose spin del axially slidably mounted in the housing of the electro-mechanical brake.
  • the spindle may, for example, have a toothed portion extending in the axial direction, which cooperates with an internal toothing of the gear.
  • the internal teeth in this case has an axial length which is smaller than the axial extent of the toothed region of the spindle, so that a sufficiently large axia ler stroke spindle is possible, via which meshes the gear with the toothed th region of the spindle.
  • the toothed region of the spindle can be realized, for example, by a pinion rotatably connected to the spindle. This ensures that the engine torque of the drive motor sector of the electro-mechanical brake always on the brake piston we ken can.
  • a stop is provided, on which the adjusting piston acts.
  • a damping element between the actuator piston and stop can be provided to prevent shocks and associated noise.
  • the actuator piston is arranged axially displaceable in a cylinder, wherein by means of the pressure supply device in a space limited by the actuator piston working space hydraulic medium can be conveyed out of this, whereby an axially acting force acts on the actuator piston and this impact either in the direction of or brake piston moved or moved away from it.
  • the spindle can be mounted axially displaceable in the adjusting piston, which results in a particularly compact and simple results in leadership. Now, if a force exerted by the actuator piston on the spindle or its stop, the spindle is axially displaced relative to the Ge trieberad of the first transmission.
  • the spindle should also be freely rotatably mounted in the adjusting piston in the circumferential direction, so that a rotation of the spindle is not transmitted to the actuating piston.
  • the actuator piston may e.g. be held by a spring in a central position ge, if no force is exerted on the actuator piston by means of the pressure supply device.
  • a braking torque can thus advantageously be generated both via the drive motor of the hydraulically-electromechanically actuated brake or via its hydraulic actuating device, as a result of which a redundancy is created, as a rule, and increased safety is achieved.
  • the drive side of the hydraulically-electro-mechanically operable brake can be redundantly formed, in which e.g. the control unit and / or the electric motor is designed to be redundant and / or the control unit and / or the electric motor e.g. be supplied via two electrical systems, on-board voltages or the electric motor, for. has a double redun dantes multi-phase system, whereby even if one of the several, in particular two, multi-phase systems of the drive motor can still be driven.
  • the above-described redundant measures such as. Redundant power supply, control units, data lines, etc. be realized.
  • the brake piston of the hydraulically-electromechanically actuated Radbrem- se by means of the electric motor drive and / or by means of the pressure supply device electrically and / or hydraulically adjustable, in particular to achieve the full operational braking effect.
  • the electric motor of the H-EMB can be shrunk ned by the electric motor is supported in the locking module by means of the hydraulic pressurization and thus can be performed with low power / torque and thus dress ner sized and cheaper.
  • the electromechanically actuated wheel brake may have a device to prevent, in particular full blocking of the United position and / or to secure the braking effect for increasing or reducing the braking torque.
  • the big advantage of the embodiment according to the invention is that the hyd raulische actuation and mechanical actuation of the FI-EMB can be done completely un depending on each other.
  • This provides all the possibilities of simultaneous braking torque build-up and fail-safe redundancy.
  • This can be used to control the braking system and in particular especially the number of its components, such as the number of outlet valves, significantly simplify and reduce.
  • the possibility of simultaneous braking torque and Bremsmomen tabbaus to different brake pressures at different wheel brakes such as the wheel brakes of the rear axle with integrated H-EMB for improving the quality of the recuperation control and torque vectoring can be used very meaningfully. This eliminates the need for a multiplex method or simplifies the multiplexing process from a 4-channel operation to a 2-channel operation.
  • the inventive design allows a safe parking brake and the use of smaller power engines, since TTL requirements are met by the hydraulic assistance and the electric brake must meet any TTL requirements.
  • the hydraulic adjustment works by means of the adjusting piston, which acts on the brake piston of the wheel brake via a spindle (without its rotation) with ball-threaded gearbox (KGT). This is a quick on construction of the braking torque possible, up to the height of the blocking limit. The remaining increase takes place with the electric brake via gear and ball-threaded drive (KGT) (in the adjusting piston); this does not require a high operating speed.
  • ABS operation with construction and dismantling of the braking torque is expediently carried out electrically, since this normally does not require any high adjustment tendencies.
  • the braking effect such as m-jump
  • hy metallic adjustment acts. Otherwise, the electrical adjustment alone acts, for example in case of failure of the pressure supply (DV) of the hydraulics.
  • the foot force on the master cylinder (HZ) acts in this case to support the
  • a pinion between the engine transmission for transmitting the electric motor torque and the transmission (KGT) is expediently provided to transmit the drive force of the engine to the brake piston.
  • the pinion made light while an axial displacement of the spindle relative to the Motorge gear, in particular a worm wheel, in which the pinion is arranged ver pushed. This can apply the brake force when blocking the gear drive of the engine gearbox of the hydraulic adjusting. Details of the adjustment even with different error cases are explained in the description of the figures. The proofs
  • tion / function or position of the actuator piston can be from a sensor be monitored.
  • the movement of the actuating piston can also be measured by means of the delivery rate of the pressure supply.
  • the purely electrically operated brake requires a force transmitter (KG) for the adjusting piston, as the motor current measurement is too inaccurate, especially because the operation via a worm gear he follows and the efficiency of the worm gear and their change in operation with changes in temperature and wear can not be determined sufficiently reliably.
  • the force transmitter is expensive and must be performed redundant in FO requirements.
  • the hydraulic actuator determines the braking torque that is measured in the pressure supply.
  • the complete control (ECU) is provided on the brake caliper.
  • ECU complete control
  • a slave ECU for the H-EMB is used with re dundantem board power supply via bus lines.
  • the function of the motor control and also the sensor evaluation may be designed redundantly according to the invention.
  • the central computing may be performed in the ECU of the brake system, as exemplified in FIGS. 2 and 3, or according to domain structure in a central master ECU / M-ECU, as exemplified in FIGS. 4 and 5 become.
  • the inventive concept can be made modular with respect to the requirements of packaging as a 1-box (all components of the hydraulic brake system exclusive H-EMB integrated) or 2-box (brake system as a first module, separate actuator unit / e-pedal as a second module ), with or without main cycle Less HZ and also in the security from Level 3 to Level 5, with reduced redundancies and correspondingly lower costs.
  • Fail Operational level can be achieved, which is suitable for autonomous driving AD Level 4 (It does not require a driver in the specific application case) or "Driver Required on Error" and AD Level 5 (It. VDA / SAE definition A deceleration with a delay of 0.5 to 0.7 g can also be achieved in the event of a fault, so that the vehicle does not need to be parked immediately following an error according to ECE regulations and no red warning lamp is activated.
  • the fully or partially redundant control and regulating unit ECU is also connected to a redundant vehicle electrical system.
  • This has at least two power supplies from 12 to 800 V voltage.
  • many vehicles will be equipped with a standard 12/48 volt vehicle electrical system.
  • the control and re gel worn ECU which controls electric motors of the pressure supply and optionally also the H-EMB with 2x3-phase connections, a strand with, for example, 3- or n-phase motor control with the hö heren voltage (eg 48th V).
  • the so-called railroad circuit with a B8 bridge with eight power semiconductors can be used, where in case of failure of a power semiconductor still the full function of the B6 bridge for the EC motor control and thus the full power the engine is guaranteed.
  • This variant is an alternative with comparable failure safety as a 2x3 phase version. Due to the higher voltage, the power of the engine and thus the dynamics can be increased significantly become. In addition, the higher voltage can be used to downsize the electric motors of the pressure supply and H-EMB.
  • the redundancy according to the invention can also be designed several times, as the e.g. is known in other systems with very high safety requirements (such as controls in aircraft technology and nuclear power plant technology), e.g. for aircraft a triple redundancy with a "2 out of 3 circuit" in case of failure.
  • the selection of the redundancy depends on the safe error detection or fault detection by plausibility check.
  • the failure of a seal in a closed system can be reliably detected by volume change, pressure change, or position change of a piston system during operation or a particular diagnostic cycle. In contrast, this is more difficult in an electrical circuit or sensor circuit.
  • the above-mentioned "2 out of 3 circuit” is often used, i. if two out of three signals are identical, this configuration will be selected. In the case of sensors, it seems expedient to use two redundant sensors with an evaluation circuit, for example "2 out of 3.”
  • the plausibility check of signals or diagnostic results is decisive.
  • Figure 1 a first embodiment of the FI-EMB
  • Figure la Control of the FI-EMB with control of the actuating piston via pressure
  • Figure 2 a first possible embodiment of a erfindungsge MAESSEN braking system for AD Level 3-4 with a failuresafe valve assembly for connecting both brake circuits, a master cylinder with actuator and two pressure supply devices with electronic control and regulating device as a so-called integrated 1-box system
  • Figure 3 an inventive braking system for AD Level 3-4 with an E-pedal
  • Figure 4 a brake system according to Figure 3 but without brake pedal for AD Level 5 and with higher-level control and Re gelong Master ECU;
  • Figure 5 further possible braking system for city and small vehicles for AD Level 3-4, in which at the rear axle hy cally assisted electromechanical brakes and electrical cal drive motors TM1, TM2 are arranged on one or more Ah sen;
  • Figure 6 pressure supply device with two control and crizein directions and redundant diagnosable seals
  • Figure 7a Momentum diagrams illustrating the Bremskraftunter support by means of hydraulically assisted electromechanical brake and traction motor
  • FIG. 7b moment diagrams for the representation of the downsizing
  • FIG. 1 shows the structure of an electro-mechanical wheel H-EMB.
  • a brake caliper 23 is shown in principle (without connection to the wheel carrier), which acts together with the brake piston 20 and the brake pads 27 on the brake disc 22 and thus generates the braking torque and the braking effect.
  • On the brake piston 20 act two axial forces, namely a. from the adjusting piston 19 which acts axially on the spindle 16 and the spindle nut 24 (without rotation) and b. from the electric drive, which acts via a worm wheel 17 and the spindle 16 with spindle nut 24, that is, the ball-thread gear KGT.
  • the worm wheel 17 is driven by a self-locking gear 15 from the electric motor 8. This is electrically connected via a plug to the printed circuit board (PCB) 26 of the wheel brake associated electro African control unit (ECU), as well as a motor angle sensor 27 and a position sensor 28 with target 28 a on the PCB
  • PCB printed circuit board
  • ECU wheel brake associated electro African control unit
  • the adjusting piston 19 is adjusted by pressure, which is generated by the pressure supply device, axially and takes the spindle with. This displacement is detected by the position sensor 28.
  • the adjusting piston has two seals D20 and D21, which can also be designed redundant.
  • the spindle nut 24 is axially fixed with a fixing member 24 a, so that the brake piston 20 with the spindle 16 in both directions ver can be, which is necessary for setting the so-called.
  • Pad play BLS as known from EP 2225133B1 between brake disc and brake pad.
  • the usual residual application force of the brake piston 20 causes a respect to the C0 2 load not negligible bare friction.
  • the adjustment of the pad clearance BLS via the adjustment parameters adjustment travel and current is known from modern parking brakes.
  • This clearance is inventively preferably performed only by means of the electrical adjustment by the electric motor of the H-EMB.
  • the axial force of the spindle is taken up by a thrust bearing, which is arranged on the spindle 16 between a fixed verbun with this disc and the adjusting piston 19.
  • the adjusting piston 19 is primarily by the restoring forces of the brake caliper 23 via the brake piston 20 in the starting position
  • reinforcege provides and in addition, optionally with a piston return spring KF in the position A, when it is at -h.
  • the position +/- h is measured by the position sensor 28 and can additionally be blocked in this position with the SVH closed. From the initial position A, the piston stroke h can act in both directions +/- h and be measured ge.
  • This spring KF can also be biased by a (not shown) stop ring.
  • the actuator piston 19 can be reset by the restoring forces of the caliper 23 on the brake piston 20 to the starting position A depending on the Hubbeitrag the electrical Verstel development. Is this smaller when depressurizing than at Pressure build-up (about 5-10%), so a residual travel Ah, which then leads to -h at the starting position, so that no residual braking effect remains.
  • the engine 8 requires about the factor of two more power because of the poor efficiency of the self-locking transmission.
  • the engine 8 of the H-EMB must be designed in the performance only that it builds by a factor of 3 slower the pressure to the blocking pressure, since the fast adjustment is done by the hydraulic adjustment rule and for ABS / ESP smaller Verstellge speeds are required.
  • a profit of 33% is advantageously recorded and in addition are savings in the transmission and the elimination of Parkiersperren in the transmission by the redundant Control with redundant on-board electrical system with the appropriate size is possible.
  • Figure la shows an activated adjusting piston 16, which receives from the pressure supply device DV and open valve SV H volume with the appropriate pressure.
  • the pressure supply DV controls the pressure according to the characteristic map of the pedal travel sensors for the rear axle HA approximately 5 to 10% reduced. The remaining 100% is supplied by the electrical adjustment via a characteristic diagram of the adjustment path via motor and motor sensor. Possibly. For this purpose, the motor current can be used additional Lich.
  • the map is recorded via the hydraulic pressure of the pressure supply device DV, resulting in a DI Verstellweg. This pressure-proportional adjustment path can then take place via the electric drive via the engine sensor also from the map which is proportional to the stroke of the pressure piston 19.
  • This stroke provides over the surface of the piston 19, a volume which leads to a pressure which is proportional to the pressure-volume characteristic (pv characteristic) of the connected brake circuit.
  • This characteristic curve or characteristic map is updated in certain operating states, as is known, for example, from DE 10 2005 055751, to which reference is made in this respect. From this map, the pressure can be determined at any time and additionally via the pressure transducer DG (see Figure 2) are measured.
  • the pressure transducer DG see Figure 2 are measured.
  • control piston 19 different pressure levels by means of pressure transducer DG via the Druckver sorgungsvorraum DV is controlled, eg from 10 bar in 10 stages to 100 bar. At the corresponding stage, the pressure is kept constant and the torque is increased to a minimum torque and the spindle movement takes place. The measurements then yield a pressure-proportional motor current. This eliminates all tolerance factors on the motor current.
  • the map can also be used for pressure reduction and corresponding power reduction.
  • the electric parking brake can act for example in case of failure of the electric motor by the hydraulic adjustment for a limited time. After the error has occurred, the pressure supply DV will act with the corresponding pressure. This is held after closing SV H. In small Zeitab quaintr can be checked by the pressure supply DV and the pressure transducer DG, whether the SV H is tight, that shows no pressure loss. After that, the time interval can be made large. This requires for the control unit ECU a certain wake-up mode, which is maintained until the service arrives or the Parksi situation of the vehicle is no longer critical, for example, at the Flang, so that the second, still intact FI-EMB is sufficient.
  • the FI-EMB according to the invention thus has clear advantages over a conventional electric parking brake in the redundant function.
  • FIG. 2 shows the basic elements of a complete braking system with wheel-individual braking force regulation, in which H-EMB modules can be advantageously integrated at the wheel brakes of the rear axle HA or wheel brakes of the front axle.
  • the switching valves SV are used for the hydraulic actuation of the H-EMB.
  • a pressure in the H-EMB module can be locked by closing the switching valve SV and also shot valve state, a pressure modulation via the electric motor of the H-EMB take place by advancing and retracting the actuating piston 19 of the H-EMB.
  • the H-EMB module requires an AVI, AV2 outlet valve.
  • the second exhaust valve AVI is in the brake circuit BK1 on the wheel brake RB1.
  • the second exhaust valves AVI or another exhaust valve, not shown, can also be positioned on the wheel brake RB4 / H-EMB2, in order to also enable a pressure reduction with the switching valve closed.
  • the H-EMB modules can alternatively be used on the front axle and used to improve the control dynamics by the further degrees of freedom of the braking torque build-up and braking torque reduction by the electric motor of the H-EMB. In the case of heavy vehicles with large brakes on the front axle, the function of the control is in the foreground.
  • exhaust valves AVI and AV2 on the front axle are suitable for reducing the pressure in the wheel brakes.
  • the overall brake system according to the invention with H-EMB consisting of master brake cylinder HZ with travel simulator WS and storage container VB, two pressure supply devices DV1 and DV2, wherein the pressure supply device DV1 preferably has an electromotive piston control and the second pressure supply device DV2 a simple 1-circuit piston o- the gear pump has. Both work together with a valve switch tion on the wheel brake cylinder RB, which the regulated wheel pressure, z. B. in ABS, transferred to the brake. This corresponds to the state of the art.
  • the hydraulic system according to the invention should have a high level of fail-safety for semi-automatic (HAD-AD level 3) or fully automatic driving (FAD-AD level 4).
  • electro-mechanical brakes H-EMB1 and H-EMB2 are arranged as described in FIGS. 1 and 1a, their pressure supply DV being supplied via the pressure supply devices DV1 and /. or DV2 can be done.
  • valve PD1 and valve BDI connection of valve PD1 and valve BDI to the wheel brake cylinders RZ via the respective shift valves SV assigned to the wheel brakes;
  • the pressure supply device DV1 acts from the brake circuit BK1 in the brake circuit BK2 via the hydraulic lines line 1, 2 and 5 via the switching valves SV to the wheel brakes RB.
  • a single bypass valve is used for this purpose.
  • a valve failure can cause a total failure of the brake here, if a dormant error is added to another valve.
  • the invention therefore provides two redundant valves BPI and BP2 in order to enable the connection to the brake circuit BK2 from the first pressure supply device DV1. Sleeping faults of the BPI and BP2 valves are detected by the pressure transducer, as the valves are short-circuited when the pressure changes. In this phase, the pressure must remain constant.
  • valves BPI, BP2 and PD1 are preferably normally open valves, so that in case of failure of the pressure supply devices DV1, DV2 of the master cylinder HZ on both
  • Brake circuits BK1 and BK2 can act. If pressure is reduced by opening the valves ZAV or FV, the two connection switching valves open automatically without their own electrical control by the acting differential pressure.
  • the pressure supply device DV2 in the second brake circuit BK2 acts via the hydraulic lines 2 and 5 and via the valves BP2 and BPI into the hydraulic line 4 and from there via the switching valves SV to the wheel cylinders RZ.
  • the valves SV, BPI and BP2 are previously closed by diagnostics and prevent a failure of the pressure supply.
  • all valves z. B. SV, BPI, BP2 safety critical as dormant errors to consider, as the hydraulic medium flowing through the valves contains dirt particles, which can prevent the valve from closing and thus the valves are leaking. In the present case, for example, if one switching valve SV fails, the one brake circuit may fail.
  • the other brake circuit is protected by the interposition of the two valves BPI and BP2. It would have a triple error here be present, ie both valves BPI and BP2 should fail in addition, so that a total failure exists. At least one brake circuit is thus safely protected against double faults and prevents a total failure of the brake. Safety against double faults when sleeping errors can occur is a key safety feature for HAD and FAD. Maintenance of the pressure supply or of the brake booster in the event of brake circuit failure is also included.
  • the pressure supply device DV2 can support the other pressure supply device DV1 with rapid pressure build-up or pressure build-up over 120 bar and / or make the pressure supply during fading by continuous promotion and / or for the ABS function and / or in case of failure of the other pressure supply DV1 take over its function ,
  • the pressure supply device DV1 takes over the pressure build-up for pressure ranges less than or equal to 120 bar and for the ABS function. If the pressure supply device DV2 fails, only the maximum pressure of 120 bar is available for both brake circuits if the pressure supply device DV2 is only designed for a maximum pressure of 120 bar.
  • connection valves BPI and / or BP2 When the connection valves BPI and / or BP2 are closed, the two pressure supply devices DV1 and DV2 in their brake circuits BK1 and BK2 can adjust or set the pressure independently of one another.
  • the pedal movement is measured via redundant pedal travel sensors (PS), which also act on a KWS measuring element according to WO2012 / 059175 A1.
  • PS pedal travel sensors
  • the signal of the pedal travel sensors actuates the pressure supply device DV1, wherein the piston control effects the volume flow in the hydraulic main line 1 in the brake circuit BK1 and via the redundant BPI and BP2 valves into the brake circuit BK2.
  • the pressure supply device DV1 can be designed so that they only z. B. 120 bar acts. Higher pressures then supply the pressure supply device DV2, which promotes volume in the brake circuit BK2 and the redundant valves BPI and BP2 in BK1.
  • the pressure supply device DV2 can supply a low-level terminal pin P tt the Rrpm v tpm srhlprht pntlmaypt or if vapor bubble development occurs with more volume requirement, this is detected via the known pressure volume characteristic (pv characteristic curve), with the result that the pressure supply device DV2 is used even at lower pressures.
  • pv characteristic curve the known pressure volume characteristic
  • the travel simulator WS can usually be switched off via a valve, in particular in the fallback level in the event of failed pressure supply devices. With redundant pressure supply devices, this is no longer relevant due to the very low failure probability.
  • the master cylinder HZ can be connected to the brake circuits BK1 or BK2, wherein in the line 3, the valve FV is arranged to close the same. This connection is effective only at the fallback level. If the line is connected to the connecting line of the two switching valves BPI and BP2, the two valves BPI and BP2 form a further redundancy. A common connection from the FV directly into one of the two brake circuits BK1, BK2 would result in a leaking valve FV that the brake circuit and thus the pressure supply acts on the HZ piston, which conventionally leads to switching off the pressure supply.
  • valve FV On the valve FV act different pressures or pressure levels of the master cylinder and the brake circuits BK1 and BK2. In the worst case, this can lead to, for example in case of failure of the electrical system or the control unit ECU, that an unfavorable pressure difference prevails at the closed valve FV and the valve FV can not open, so that a pressure reduction P ab from is not possible .
  • the valve FV another switching valve FVr is connected in parallel, the outputs and inputs of the valves FV and FVr are reversed connected to the line 3, so that it is ensured at any pressure differences that at least one of the two valves FV, FVr by the differential pressure automatically, ie opens without energization.
  • the dynamic pressure on the valves is thereby advantageously reduced. If a brake circuit in the wheel cylinder fails, the corresponding inlet valve EV or switching valve SV is conventionally closed, so that the failed wheel circle is eliminated. A leaking EV / SV (sleeping fault) causes the brake circuit or the entire pressure supply to fail. Here too, additional safety is provided by the valves BP2 and BPI, so that the pressure supply does not fail. A failure of the brake circuit BK1 due to a malfunctioning switching valve SV means a failure of the pressure supply DV1, whereby the pressure supply of all still functional wheel brakes via the other pressure supply device DV2.
  • Another failure can be caused by a failure of the check valve RV1 in the second brake circuit.
  • the failure of the pressure supply DV2 can be prevented here by a redundant RV2.
  • a throttle Dr after the RV2 with low pressure flow allows the diagnosis z. B. about pressure drop.
  • a central outlet valve ZAV is necessary for the ABS control or for pressure reduction with the second pressure supply device DV2.
  • the volume flow additionally passes through the valves BPI or BP2, so that a leaking ZAV is not critical for normal operation since pressure control takes place via pressure supply devices DV1 and DV2 in the event of failure of the central purge valve ZAV.
  • the error, even asleep, is immediately recognized by ZAV by pressure change or increased volume delivery of the pressure supply device DV1.
  • the pressure supply DV acts via open valves BPI and BP2 in both BK.
  • a red. Discharge valve ZAVr be installed in the line to the reservoir VB.
  • the diagnosis is made by changing the pressure at a constant piston position or by changing the piston position at constant pressure.
  • a combination of throttle valve and non-return valve can be used to save costs.
  • the throttle is dimensioned so that a leakage through the seal only slightly leads to pedal displacement within a normal braking time of approx. 10 sec.
  • the same solution is also used with the WS piston with redundant seal, diagnosis as above with D3 via the pedal movement.
  • a control of the brake booster even with these failed seals is still possible, but with altered pedal characteristics.
  • an extremely low failure rate for the failure of two seals almost in the range of ⁇ 10 10 / year applies.
  • the pressure supply device DV1 can also be equipped with redundant seals, as described above for the master brake cylinder HZ, with D6 with throttle between D6 and D5. If the mammary valve is connected directly to the connection to PD1, then the suction starts immediately on the return stroke of the piston, with the advantage that a high suction power is given even at low temperatures.
  • a failure leakage of the SV causes in the limit case of failure of the DV.
  • a compromise lies in the connection of the SV at approx. 60% of the stroke.
  • 40% of the stroke is possible without the effect of a leaking SV and at the same time a suction effect in the normal temperature range.
  • small o. G. Restriction is ensured by redundancy, the volume promotion of the piston.
  • the motor can be controlled via a redundant 2x3-phase winding, so that the DV can only fail due to blocking KGT.
  • the ABS function via multiplex operation MUX and the pressure supply device DV1 takes place as described in WO 2006/111393 A1.
  • Extended MUX functions result from a central discharge valve ZAV. If a pressure reduction p ab in the other brake circuit BK 2 is necessary at the same time in the pressure buildup p uUf in the brake circuit BK1, this takes place via the central discharge valve ZAV and simultaneously closed valve BPI.
  • the multiplex system MUX is only loaded by two wheel brakes RB1, RB2 in the brake circuit BK1, ie it is not possible at the same time for a pressure buildup Pauf and pressure reduction Pab to take place in the wheel brakes RB1 and RB2 of the brake circuit BK1.
  • a discharge valve AVI, AV2 in the respective brake circuit for reducing pressure p ab can be used to relieve the MUX.
  • the discharge valve AVI, AV2 can either be arranged or connected between the switching valve SV and a connection switching valve BPI, BP2 or else between the wheel brake and the associated switching valve SV, so that a direct pressure reduction Pab via the discharge valve can be done to a reservoir VB. This is particularly useful for reducing the pressure Pab in the front wheels.
  • the central discharge valve ZAV is not needed in this alternative.
  • ABS function by means of the second pressure supply device DV2 is slightly restricted in this case, in particular no puff at Pab. A fully individual ABS control is still possible.
  • the rare use of the pressure supply device DV2 at pressures greater than 120 bar and in the event of failure of the first pressure supply device DV1 must be taken into account.
  • pressure regulation is also typical for ABS via the volume measurement and via the piston movement of the pressure supply device DV1, also taking into account the pressure-volume characteristic (pV characteristic curve).
  • pV characteristic curve the pressure-volume characteristic
  • the back pressure of the above valves acts as a pressure difference between the brake circuits BK1 and BK2. This can be considerably reduced if both pressure supply devices DV1 and DV2 are switched on in this operating state.
  • Here also offers a single-circuit gear pump instead of a piston pump. In this case, the pressure reduction p from and pressure build-up p on also on the gear pump suc- For this purpose, instead of the check valve RV a not subscribed valve MV in the return line to the reservoir VB is necessary. Thus, a full MUX operation is possible with the second pressure supply device DV2.
  • the electronic control unit is part of the overall system and packaging.
  • a fail-safe function requires a redundant or partially redundant ECU.
  • This partially redundant ECU can also be used for certain functions in addition to the redundant ECU.
  • the valves are or should be driven redundantly via separate valve drivers and circuit breakers that switch off a failed valve driver.
  • a redundant vehicle electrical system connection is also necessary.
  • a 48V connection can be used to connect the motors.
  • the advantage of 48V is higher dynamics. In case of failure of the engine from the pressure supply device DV1 at 48V, emergency operation with 12V with approx. 50% power is given with red. Dynamics and cost savings. For this, a design of the motor on e.g. 24V necessary.
  • a pressure transducer DG possibly also used in BK1.
  • pressure regulation can take place via the current measurement of the motors and position control of the piston via the p-v characteristic.
  • the hydraulic connection can be made by the pressure supply device of the brake circuit BK2-as shown in FIG. 1b and denoted by X-with the inner connection line VLa of the valves BPI and BP2.
  • the pressure supply device DV2 no longer acts directly in the brake circuit BK2. This has an advantage in case of failure of the valves BP2, SV and the pressure supply device DV1.
  • the failure of DV1 and DV2 can be avoided by DV2 acts in the brake circuit BK1 with BP2 and PD1 closed.
  • a pressure relief valve ÜV1, ÜV2 for protecting the drive, in particular the spindle and / or the ball screw, may be arranged, which e.g. opens at approx. 120 bar.
  • FIG. 3 shows the pressure supply devices DV1 and DV2 with valve arrangement.
  • an electr. Brake pedal a so-called E-pedal, with WS pedal travel sensors with small sensor ECU and KWS without hydraulically acting master cylinder HZ are combined in one unit. This has advantages when the installation volume in the unit room is small or the noise requirements are high.
  • the signals of the pedal travel sensors are processed in a sensor ECU and supplied to the central ECU.
  • the E-pedal advantageously uses the "3 out of 2" evaluation.
  • the o.g. Aggregate has the 2-circuit VB with float and level sensor NS, which can be integrated in the central control unit ECU.
  • This level sensor NS should also be designed to be redundant and continuously measure the level, as this volume loss is detected by leak quickly. Since here the connection to the master cylinder HZ is missing and thus also the fallback to the master cylinder HZ in case of failure of both pressure supply devices DV1 and DV2 and / or the electrical system, the valves BPI and BP2 are preferably designed as normally open valves.
  • FIG. 4 shows a braking system according to FIG. 3, but without a mechanical actuating unit, ie. without brake pedal for an application for AD level 5.
  • a higher-level control unit master ECU is provided, which is connected via redundant data lines DS1 and DS2 with the control unit and control unit Slave-ECU of the brake system.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of another possible embodiment of the inventive brake system with only one pressure supply in which additionally hydraulically assisted electromechanical brakes are arranged on the rear axle HA and an electric drive motor is arranged on one or both axes are provided.
  • a brake system is more cost-effective than a brake system with two pressure supplies and designed in particular electric city vehicles.
  • H-EMB electro-mechanical brakes are designed accordingly, H-EMB replaces the conventional RB3 and RB4 wheel brake modules and a mech. or electric parking brake EPB not required.
  • the pressure in the hydraulically assisted brakes H-EMB is regulated by the pressure supply device DV.
  • an exhaust valve AV per brake circuit is provided in the brake system shown in Figure 5, for example.
  • the brake system is primarily controlled in multiplex mode with the pressure being built up via the piston control of the pressure supply device / electric motor of the H-EMB and the pressure reduction by piston travel control of the pressure supply device and exhaust valves AV.
  • the pressure supply can be performed as shown in the following fi gure 6, carried out redundant. Since there is redundancy in the generation of braking power by (redundant) pressure supply, H-EMB and electric motor, a simple actuation unit with only one piston and a one-fold fallback level reaches into the front axle in electric vehicles or hybrid vehicles with a stable vehicle electrical system for one safe fallback for city vehicles. If the motors of H-EMB and the pressure supply are appropriately designed for redundancy, the operating unit BE can be dispensed with if the fault tolerance that can be achieved satisfies the legal minimum braking requirements in the event of a fault.
  • FIG. 6 shows a possible embodiment of a pressure supply device DV1 with two control and regulating devices DV-ECU1 and DV-ECU2, which can replace the pressure supply in FIG. 5 for greater fault tolerance.
  • the pressure supply device has an electric motor M1, whose rotor R adjusts a spindle SP, which is in communication with a piston KB.
  • a pressure can be built up in the pressure chamber DR, which can be conducted via the separating valve TV into a brake circuit BK.
  • the piston is sealed in the cylinder via a plurality of seals, whereby a redundant diagnosable sealing system is created, as in the case of the actuation unit BE.
  • Also in the pressure supply device leads between the seals each have a hydraulic line to the reservoir.
  • the pressure supply is still fully operational and redundant even if a seal fails.
  • Via a check valve the pressure chamber DR is connected to the reservoir.
  • Each of the two control devices DV-ECU1 and DV-ECU2 are connected via 1x3 phase lines to separate winding or phase systems of the motor M1, so that in the event of failure of a control and regulation device or a winding System of the engine Ml can still be operated on the other winding or phase system and the other control and regulating device, even if then only about half the torque by means of the drive Ml can be generated.
  • One or both control and regulating device (s) has or have sensors for determining the temperature T, the motor current i and the rotor angle of the electric motor a.
  • control and regulating devices DV-ECU redundantly designed, but also power supplies BN1, BN2 as well as data and control lines DS1 and DS2 are provided in duplicate.
  • the power supplies BN1 and BN2 may be e.g. be different voltage levels of a vehicle electrical system or separate Bordnetze.
  • the motor can be designed with 1x3 phases and have a B8 bridge
  • FIG. 7 a shows torque diagrams for illustrating the braking force assistance by means of hydraulically assisted electromechanical brake H-EMB and traction motor TM.
  • the torque curve M hyd , D vi which can be achieved solely by means of the pressure supply device DV1
  • the right diagram shows the torque curve, as can be achieved by adding the hydraulically assisted electromechanical brake H-EMB and a traction motor TM.
  • FIG. 7b shows the possibility of downsizing the pressure supply device DV1, provided that the braking effect of the hydraulically assisted Brake (H-EMB) according to Figure 4a is included in the pressure control.
  • the pressure supply device DV1 should not be reduced in terms of their maximum buildable pressure, but in terms of their dynamics, so the electric motor is cheaper to produce.
  • FIG. 7c shows torque diagrams for illustrating the braking force assistance by means of hydraulically assisted electromechanical brake H-EMB and traction motor TM in emergency operation in the event of failure of a winding or phase system 1x3 phases of the drive M1. Due to the elimination of a winding system, the pressure supply DV1 can no longer build up the required pressure build-up up to the blocking pressure and is no longer dynamic enough.
  • the hydraulically assisted electromechanical brake H-EMB and the traction motor (s) the required dynamics and the required brake pressure can be built up (right diagram).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Druckversorgungsvorrichtung (DV), insbesondere einer von einem Elektromotor (8) angetriebenen hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit, zur hydraulischen Verstellung eines Bremskolbens zumindest einer Radbremse, und mit zumindest einer elektro-mechanisch betätigbaren Radbremse (H-EMB1, H-EMB2) zur elektrischen Verstellung eines Bremskolbens (20) der Radbremse, wobei für die elektromechanische Betätigung der Radbremse ein Elektromotor (8) und ein erstes Getriebe (15) vorgesehen sind, welches die Antriebskraft des Elektromotors (8) auf ein weiteres Getriebe (16, 20, 24) überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro-mechanisch betätigbare Radbremse (H-EMB1, H-EMB2) eine hydraulische Stelleinrichtung mit einer Kolben-Zylinder-Einheit aufweist, deren Stellkolben (19) zur Verstellung des Bremskolbens (20) und/oder Ausübung einer Kraft (Fa) auf den Bremskolben (20) dient, wobei mittels einer Druckversorgungsvorrichtung (DV) der Stellkolben (19) verstellbar bzw. eine Kraft auf den Stellkolben (19) ausübbar ist.

Description

Bremssystem, insbesondere für automatisiertes Fahren
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem gemäß dem Oberbegriff des Pa tentanspruches 1.
Stand der Technik
Zukünftige Bremssysteme müssen verschiedene erhöhte bzw. zusätzli che Forderungen erfüllen. Es sind dies insbesondere extreme Fehlersi cherheit („fail operational" FO) für automatisiertes Fahren (AD), eine sichere Feststellbremse bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (E- Fahrzeuge), bei denen die herkömmliche redundant-mechanische Park sperre im Getriebe entfällt.
Bekannt sind sogenannte Kombibremsen (EHC), bei denen an der Vor derachse (VA) eine hydraulisch betätigte und an der Flinterachse (FIA) eine elektrisch betätigte Bremseinrichtung vorgesehen ist. Eine derarti ge Kombibremse ist z.B. in der DE 103 19 194 B3 dargestellt. Bei EHC- Lösungen sind für die elektrisch betätigte Bremseinrichtung selbsthem mende und nicht- selbsthemmende Untersetzungsgetriebe vorgeschla gen worden. Bei nicht-selbsthemmenden Untersetzungsgetrieben ist eine Parkierverriegelung notwendig. Bei Ausfall der Verriegelung ist je doch keine Feststellbremswirkung vorhanden. Bremssysteme müssen zudem im Fährbetrieb neben den bekannten Re gelfunktionen, wie z.B. ABS/ESP und Rekuperation und auch für die Au tomatic Emergency Braking (AEB)-Funktionsanforderungen erfüllen. Die Aktuatoren/Druckversorgungen müssen derart in ihrer Leistung ausge legt werden, dass ein„time to lock" bis zum Blockierdruck, z.B. 100 bar (TTL), in 150 ms erfolgt.
Selbsthemmende Untersetzungsgetriebe werden vorwiegend bei der elektrischen Feststellbremse oder elektrischen Parksperren (EPB), wie z.B. aus der DE 10 2015 213866 bekannt, eingesetzt, da diese keine Forderungen nach hoher Bremskraftdynamik erfüllen müssen. Der Ge setzgeber fordert hier primär eine ausreichende EPB-Wirkung bzw.
Parkbremswirkung bei hohen Steigungen am Flang. Bei selbsthemmen den Untersetzungsgetrieben kann auch die Getriebeübersetzung hoch gewählt werden, was trotz eines schlechten Wirkungsgrades einen Mo tor mit kleiner Leistung zur Folge hat.
Bei der Kombibremse dahingegen (EHC) wird die Motorleistung durch Bremskraftdynamik und Wirkungsgrad bestimmt, was den Motor trotz relativ geringer elektrischer Bremswirkung an der Hinterachse nicht klein dimensionieren lässt. Die elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU), die mit der kompletten elektrischen Steuerung am Bremssattel positioniert ist, ist infolge der hohen Temperaturen aufwendig und die Ausfallrate damit entsprechend hoch. Es sind Kraftsensoren zur genau en Einstellung der Bremskraft erforderlich. Ohne zusätzliche Maßnah men genügt diese Kombibremse (EHC) nicht den Anforderungen„fail operational" (FO) für höhere Level größer 4 (gern. VDA/SAE-Norm).
Bei den bekannten Kombibremsen mit einfacher Sicherheit erfolgt bei Ausfall der hydraulischen Bremseinrichtung eine elektrische Bremsung an der Hinterachse und umgekehrt. Ein solcher Ausfall führt aber zu er- heblichen Verlusten an Bremsleistung bis über 50%, bei Ausfall der hydraulisch gebremsten Vorderachsbremse. Ein Ausfall der elektrischen Bremse führt überdies ggf. zum Ausfall der Feststellbremse. Es werden daher selbsthemmende Untersetzungsgetriebe verwendet. Hierbei ergibt sich allerdings das Problem, dass bei Einsatz einer elektrischen Betriebsbremse bei Blockieren des Getriebes während der Fahrt, bei ei ner sehr hohen Bremsleistung schnell eine Überhitzung der Bremse mit Brandgefahr entstehen kann.
Es sind auch elektrische Parkbremsen (EPB) mit hydraulischer Unter stützung bei verkleinertem Motor bekannt, wie sie z.B. in der DE 198 17 892 dargestellt sind. Diese haben sich jedoch nicht durchgesetzt, da bei Ausfall der Hydraulik auch ein Ausfall der Feststellbremse erfolgt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges und si cheres elektromechanisch bestätigbares Radbremsmodul für ein Brems system bzw. ein fehlersicheres und kostengünstiges Bremssystem für autonomes Fahren (AD) der Stufe 3-5 mit integriertem Radbremsmodul bereitzustellen.
Lösung der Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des Patentanspru ches 1 gelöst.
Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lösung ist es, ein Radbremsmo dul für ein Bremssystem oder ein Bremssystem mit mindestens einer Druckversorgung mit Radbremsmodul an mindestens einer Radbremse, insbesondere an zwei Radbremsen bereitzustellen, bei dem mittels einer Radbremse mit hoher Ausfallsicherheit sowohl elektrisch als auch hyd raulisch ein Bremsmoment erzeugbar ist. Diese erfindungsgemäße Art der Bremse wird nachfolgend als hydraulisch-elektromechanisch betä tigbare Bremse oder kurz H-EMB oder H-EMB-Modul, bezeichnet. Das H- EMB-Modul bzw. Bremssystem mit H-EMB-Modul ist für Bremssysteme für AD Stufe 3 bis Stufe 5 geeignet. Dies wird erreicht, in dem die elekt- ro-mechanisch betätigbare Radbremse eine hydraulische Stelleinrich tung mit einer Kolben-Zylinder-Einheit aufweist, deren Stellkolben zur Verstellung des Bremskolbens und/oder Ausübung einer Kraft auf den Bremskolben dient, wobei mittels der Druckversorgungsvorrichtung der Stellkolben verstellbar bzw. eine Kraft auf den Stellkolben ausübbar ist, in dem die Druckversorgungsvorrichtung einen Druck aufbaut, was zur Verstellung und/oder Kraftbeaufschlagung des Stellkolbens und damit des Bremskolbens der Radbremse führt.
Je nach Ausgestaltung des Bremssystems für das Gesamtfahrzeug ist das H-EMB-Modul entsprechend zu gestalten. Es kann derart in seiner Ausführungsform ausgelegt werden, dass es nur für Notbremsfunktio nen, bei Ausfällen im Fahrzeugbremssystem, z.B. Bremskreisausfall, Ausfall einer Druckversorgung, und Parkfunktion konzipiert ist. Für die se Anwendung kann dann der Motor der H-EMB sehr klein gestaltet werden und muss nur eine sehr geringe Leistung aufweisen. In einer zweiten möglichen Ausführungsform kann die H-EMB derart ausgelegt sein, dass eine ausreichende Bremskraftdynamik durch entsprechende Anhebung der Leistung des Motors der H-EMB und Einsatz eines Getrie bes mit vorzugsweise besseren Wirkungsgrad und somit kleiner Hyste rese im Kraftaufbau und Kraftabbau erreicht wird. Dann kann das H- EMB-Modul auch im Regelbetrieb, wie z.B. ABS- und ESP-Funktion oder Rekuperation, Torque-Vektoring bzw. Unterstützung der primären Druckversorgung der AEB-Funktion eingesetzt werden. Vorteilhaft sind die vorbeschriebenen hydraulisch-elektromechanisch betätigbaren Radbremsmodule H-EMB an den Rädern der Hinterachse des Kraftfahrzeuges angeordnet, wobei die Druckversorgungsvorrich tung auch für die Druckregelung bzw. Drucksteuerung der hydrauli schen Bremsen der Vorderachse verwendet wird. Das H-EMB Modul wird dabei sowohl für die Normal bremskrafterzeug/ Regel betrieb im Fährbe trieb als auch als elektrische Parkbremse mit einem vorteilhaften Selbs themm- bzw. mechanischen Arretiermechanismus eingesetzt. Dieser ist erforderlich, da ein Fahrzeug am Hang bei Bordnetzausfall in Bewegung geraten könnte. Der Selbsthemmmechanismus ist nicht zwingend, wenn eine separate kostengünstige Parkbremslösung ohne Strom vorgesehen ist. Dies kann z.B. auch eine Getriebearretierung sein.
Wenn das H-EMB-Modul in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen eingesetzt wird, steht zusätzlich ein starker Elektromotor zur Brems krafterzeugung zur Verfügung. Der Elektromotor wird für die Rekupera- tionssteuerung eingesetzt, kann aber auch Bremskraft bei Ausfällen im überlagerten hydraulischen Bremssystem erzeugen und vorteilhafter weise auch in der Auslegung der H-EMB berücksichtigt werden. Hier ist die Maximalgeschwindigkeit und Gewicht des Fahrzeuges zu berücksich tigen, da die durch den Elektromotor erreichbare Verzögerung primär durch max. Drehmoment des Elektromotors, Maximalgeschwindigkeit und Gewicht bestimmt wird. Die Wirkung ist bei Fahrzeugen hoher End geschwindigkeit (200 km/h) ist geringer als bei einfachen elektrischen Stadtfahrzeugen mit geringen Endgeschwindigkeiten und niedrigen Ge wichten.
Das erste Getriebe der H-EMB ist vorteilhaft selbsthemmend ausgeführt. So kann der Antriebsmotor der hydraulisch-elektromechanisch betätig bare Bremse in einer bevorzugten Ausführungsform eine Schnecke an treiben, welche ein Getriebezahnrad antreibt. Das Getrieberad treibt wiederum die Spindel des nachgeordneten Spindeltriebs, welcher den Bremskolben verstellt, an. Der Spindeltrieb kann dabei vorteilhaft durch ein Kugel-Gewinde-Getriebe, abgekürzt KGT, gebildet sein, deren Spin del axial verschieblich im Gehäuse der elektro-mechanischen Bremse gelagert ist. Um eine axiale Bewegung der Spindel relativ zum Getriebe rad zu ermöglichen, kann die Spindel z.B. einen sich in axialer Richtung erstreckenden gezahnten Bereich aufweisen, welcher mit einer Innen verzahnung des Getrieberades zusammenwirkt. Die Innenverzahnung weist dabei eine axiale Länge auf, die kleiner ist als axiale Erstreckung des gezahnten Bereichs der Spindel, so dass ein genügend großer axia ler Hub Spindel möglich ist, über den das Getrieberad mit dem gezahn ten Bereich der Spindel kämmt. Der gezahnte Bereich der Spindel kann z.B. durch ein mit der Spindel drehfest verbundenes Ritzel realisiert sein. Damit ist sichergestellt, dass das Motormoment des Antriebsmo tors der elektro-mechanischen Bremse stets auf den Bremskolben wir ken kann.
Der Stellkolben der hydraulischen Stelleinrichtung der elektro
mechanischen Bremse wirkt vorteilhaft auf das weitere Getriebe, insbe sondere die Spindel des Kugel-Gewinde-Getriebes. Vorteilhaft ist ein Anschlag vorgesehen, auf den der Stellkolben wirkt. So kann auch ein Dämpfungselement zwischen Stellkolben und Anschlag vorgesehen werden, um Schläge und damit verbundene Geräuschentwicklung zu vermeiden. Der Stellkolben ist axial verschieblich in einem Zylinder an geordnet, wobei mittels der Druckversorgungsvorrichtung in einen vom Stellkolben begrenzten Arbeitsraum Hydraulikmedium gefördert oder aus diesem herausgefördert werden kann, wodurch eine axial wirkende Kraft auf den Stellkolben wirkt und diesen entweder in Richtung des An schlags bzw. Bremskolbens bewegt oder davon wegbewegt.
Vorteilhaft kann dabei die Spindel axial verschieblich in dem Stellkolben gelagert sein, wodurch sich eine besonders kompakte und einfache Aus- führung ergibt. Wird nun eine Kraft vom Stellkolben auf die Spindel bzw. deren Anschlag ausgeübt, so wird die Spindel axial relativ zum Ge trieberad des ersten Getriebes verschoben. Die Spindel sollte auch in Umfangsrichtung frei drehbar im Stellkolben gelagert sein, so dass eine Drehung der Spindel nicht auf den Stellkolben übertragen wird.
Der Stellkolben kann z.B. mittels einer Feder in einer Mittenstellung ge halten werden, sofern mittels der Druckversorgungsvorrichtung keine Kraft auf den Stellkolben ausgeübt wird.
Durch den vorbeschriebenen beispielhaften Aufbau kann somit vorteil- haft sowohl über den Antriebsmotor der hydraulisch-elektromechanisch betätigbare Bremse oder über deren hydraulische Stelleinrichtung ein Bremsmoment erzeugt werden, wodurch quasi eine Redundanz geschaf fen ist und eine erhöhte Sicherheit erreicht wird. Auch kann die An triebsseite der hydraulisch-elektromechanisch betätigbaren Bremse re- dundant ausgebildet werden, in dem z.B. die Steuereinheit und/oder der Elektromotor redundant ausgelegt ist und/oder die Steuereinheit und/oder der Elektromotor z.B. über zwei Bordnetze, Bordspannungen versorgt werden oder aber der Elektromotor z.B. ein zweifach redun dantes Mehrphasensystem aufweist, wodurch auch bei Ausfall eines der mehreren, insbesondere zwei, Mehrphasensysteme der Antriebsmotor dennoch weiter angetrieben werden kann.
Analog können bei dem gesamten Bremssystem oder dessen einzelnen Komponenten, d.h. nicht nur bei der hydraulisch-elektromechanisch be tätigbaren Bremse, sondern z.B. auch bei der Druckversorgungsvorrich- tung, die vorbeschriebenen redundanten Maßnahmen, wie z.B. redun dante Stromversorgung, Steuerungseinheiten, Datenleitungen, etc. rea lisiert sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Bremssystem ist somit vorteilhaft der Bremskolben der hydraulisch-elektromechanisch betätigbaren Radbrem- se mittels des elektromotorischen Antriebs und/oder mittels der Druck versorgungsvorrichtung elektrisch und/oder hydraulisch verstellbar, um insbesondere die volle Betriebs-Bremswirkung zu erzielen. Zudem kann zudem für die Parkbremsfunktion der Elektromotor der H-EMB verklei nert werden, indem im Verriegelungsmodul mittels der hydraulischen Druckbeaufschlagung der Elektromotor unterstützt wird und damit mit geringer Leistung/Drehmoment ausgeführt werden kann und somit klei ner dimensioniert und kostengünstiger sein. Dies ist insbesondere dann möglich und kann absolut zuverlässig auch im Fehlerfall die Parkverrie gelungsfunktion unterstützen, wenn die Druckversorgung des primären Bremssystems wie oben ausgeführt redundant ausgeführt (2x3Phasen, red. Bordnetz) ist oder zwei Druckversorg ungen im Bremssystem vor gesehen sind. Dann ist die Unterstützungsfunktion für die Parkbrems funktion auch im Fehlerfall sichergestellt. Nur so kann ein derartige Parkbremsfunktion den Anforderungen einer sicheren Parkbremsfunkti on auch bei Fehlerfällen wie z.B. Ausfall der Druckversorgung genügen. Wird dahingegen der Elektromotor der FI-EMB so ausgelegt, dass unter allen Bedingungen eine ausreichend hohes Parkbremsmoment für alle kritischen Parkvorgänge am Flang aufgebaut werden kann, ist keine re dundante Druckversorgung erforderlich. Ein Bremssystem erfüllt dann aber ggf. nur noch AD Level 2-3.
Vorteilhaft kann die elektro-mechanisch betätigbare Radbremse eine Vorrichtung aufweisen, um ein, insbesondere volles Blockieren der Ver stellung zu verhindern und/oder die Bremswirkung für eine Erhöhung oder Reduzierung des Bremsmomentes zu sichern.
Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung ist, dass die hyd raulische Betätigung und mechanische Betätigung der FI-EMB völlig un abhängig voneinander erfolgen kann. Damit sind alle Möglichkeiten des simultanen Bremsmomentaufbaus und eine fehlersicherer Redundanz gegeben. Dies kann genutzt werden, um das Bremssystem und insbe- sondere die Anzahl seiner Komponenten, z.B. die Anzahl der Auslass ventile, signifikant zu vereinfachen und zu reduzieren. Zudem kann die Möglichkeit des simultaner Bremsmomentaufbaus und Bremsmomen tabbaus zu unterschiedlichen Bremsdrücken an unterschiedlichen Rad bremsen z.B. der Radbremsen der Hinterachse mit integrierter H-EMB für eine Verbesserung der Güte der Rekuperationssteuerung und Torque Vektoring sehr sinnvoll eingesetzt werden. Damit kann auf ein Multi- plexverfahren verzichtet werden bzw. das Multiplexverfahren von einem 4-Kanal-Betrieb auf einen 2-Kanal betrieb vereinfacht werden.
Ein weiterer Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass bei einem Kombi bremssystem mit hydraulischer Bremse an der Vorder achse (VA) und elektrischer bzw. elektro-mechanischer Bremse an der Hinterachse (HA) eine oder mehrere (hydraulische und/oder elektrische) Komponenten oder Subsysteme des Bremssystems redundant ausge führt sind.
Die erfindungsgemäße Bauart ermöglicht eine sichere Feststellbremse und die Verwendung von Motoren mit kleinerer Leistung, da TTL- Anforderungen von der hydraulischen Unterstützung erfüllt werden und die elektrische Bremse keine TTL-Anforderungen erfüllen muss. Die hydraulische Verstellung wirkt mittels des Stellkolbens, der über eine Spindel (ohne deren Verdrehung) mit Kugel-Gewinde-Getriebe (KGT) auf den Bremskolben der Radbremse wirkt. Damit ist ein schneller Auf bau des Bremsmomentes möglich, bis zur Höhe der Blockiergrenze. Der restliche Anstieg erfolgt mit der elektrischen Bremse über Getriebe und Kugel-Gewinde-Trieb (KGT) (im Verstellkolben); hierfür ist keine hohe Betätigungsgeschwindigkeit notwendig.
Auch der ABS-Betrieb mit Auf- und Abbau des Bremsmomentes wird zweckmäßig elektrisch durchgeführt, da hierfür im Normalfall keine ho hen Verstellaeschwi ndiakeiten erforderlich si nd . Bei aroßen Änderunaen der Bremswirkung, wie z.B. m-Sprung, wirkt vorzugsweise für schnelle und hochdynamische Verstellung nur die hydraulische Regelung. Bei Ausfall der elektrischen Verstellung wirkt die erfindungsgemäße hydrau lische Verstellung. Andernfalls wirkt die elektrische Verstellung allein, z.B. bei Ausfall der Druckversorgung (DV) der Hydraulik. Bei der Vor derachse (VA) und der Hinterachse (HA) wirkt dann in diesem Fall noch die Fußkraft auf den Hauptzylinder (HZ) zur Unterstützung der
elektrisch betätigten Bremse der Hinterachse bzw. deren Bremswirkung. Dieser Fall ist extrem selten durch viele Redundanzen bei Dichtungen der Kolben-Zylinder-Einheiten (Druckversorgung DV, Hauptzylinder HZ, Wegsimulator WS), Ventilen und Elektromotor mit 2x3-phasiger An steuerung, alles Merkmale für sog.„fail-operational" (FO). Bei diesem Konzept entfällt auch die Parkierverriegelung der Kombibremse (EHC) für die Funktion der Feststellbremse, die für FO-Anforderungen redun dant ausgeführt werden sollte.
Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen Konzept ist es auch, dass die hydraulische Verstelleinrichtung bzw. der hydraulisch betätigte Stellkol ben über das Getriebe (KGT), insbesondere über eine Spindel des Ge triebes (KGT) auf den Bremskolben wirkt. Hierbei ist zweckmäßig ein Ritzel zwischen dem Motorgetriebe zur Übertragung des E- Motormomentes und dem Getriebe (KGT) vorgesehen, um die Antriebs kraft des Motors auf den Bremskolben zu übertragen. Das Ritzel ermög licht dabei eine axiale Verschiebung der Spindel bezüglich des Motorge triebes, insbesondere eines Schneckenrades, in dem das Ritzel ver schiebbar angeordnet ist. Damit kann bei Blockierung des Zahnradan triebes des Motorgetriebes der hydraulische Verstellkolben die Brems kraft aufbringen. Details der Verstellung auch bei unterschiedlichen Feh lerfällen sind in der Figurenbeschreibung erläutert. Die Bewe
gung/Funktion oder Position des Stellkolbens kann von einem Sensor überwacht werden. Alternativ kann auch mittels der Fördermenge der Druckversorgung die Bewegung des Stellkolbens gemessen werden.
Mit einer redundanten Feststellbremse kann auch die mechanische Parksperre entfallen, welche bei reinem Elektro-Antrieb erheblich auf wendiger ist als die Parksperre bei Getriebeautomaten.
Die rein elektrisch betätigte Bremse (EMB) benötigt einen Kraftgeber (KG) für den Verstellkolben, da die Motorstrommessung zu ungenau ist., insbesondere weil die Betätigung über ein Schneckengetriebe er folgt und der Wirkungsgrad des Schneckengetriebes und deren Verän derung im Betrieb mit Temperaturänderungen und Verschleiß nicht zu verlässig genug ermittelt werden kann. Der Kraftgeber ist aufwendig und muss bei FO-Anforderungen auch redundant ausgeführt werden.
Mit dem hydraulischen Stellkolben bestimmt wie herkömmlich der Druck das Bremsmoment, der in der Druckversorgung gemessen wird. Bei der FI-EMB mit hydraulischen Betätigung über den Stellkolben wird die Drehmomentberechnung über Motorstrommessung verwendet, welche zuvor in einem Kennfeld mit Vergleich des hydraulischen Druckes i=f(p) ermittelt wurde. Damit wird auch die Reibverlustgröße Spindelgetriebe wirkungsgrad zwischen Motor und Radbremse auch auch deren Flyste- resewirkung berücksichtigt. Damit ist die Strommessung hinreichend genau. Diese und kann dadurch verfeinert werden, in dem die Tempera tur des Motors bestimmt wird, um zusätzlich den Einfluss der Motor temperatur auf die Drehmomentkonstante des Elektromotors zu be rücksichtigen. Dies ergibt ein Kennfeld i=f(p,TMotor) Bei zukünftigen Fahrzeugkonzepten ist der Bauraum im Aggregatenraum, insbesondere in Verlängerung des Bremspedals sehr beengt. Fleutige Bremskraftver stärker (E-Boost) oder auch Tandem-Flauptzylinder finden keinen Platz mehr. Für das hydraulische System der Vorderachse kann die vereinfachte 1- Box Lösung sehr kurzbauend ausgeführt werden, ca. nur 50% der Bau länge der bekannten Bremskraftsystemlösungen. Das Konzept kann auch als 2-Box-Lösung gestaltet werden, bei der nur ein 1-Kreis- Hauptzylinder oder eine E-Pedal an der Stirnwand befestigt ist, mit ei ner extrem kurzen Baulänge, ca. 25% der Länge einer typischen 1-Box- Lösung. Hierzu sind zwei hydraulische Verbindungen vom Hauptzylinder zum Aggregat notwendig, umfassend eine Bremsleitung und eine Lei tung vom Vorratsbehälter zum Aggregat sowie redundante Signalleitun gen. Das Konzept für die einkreisige hydraulische Steuerung der Vor derachse und der Hinterachse kann teil- oder vollredundant ausgeführt sein, damit höchste Fail Operational Anforderungen erfüllt werden.
Bei der bekannten EHC gemäß Stand der Technik ist die komplette Steuerung (ECU) am Bremssattel vorgesehen. Hier herrschen teilweise hohe Temperaturen und der Bauraum ist begrenzt. In der erfindungs gemäßen Lösung wird eine Slave-ECU für die H-EMB verwendet mit re dundantem Bordnetzanschluss über Busleitungen. Die Funktion der Mo- toransteuerung und auch die Sensorauswertung ist ggf. erfindungsge mäß redundant ausgeführt. Das zentrale Computing kann in der ECU des Bremssystems, wie es beispielhaft in den Figuren 2 und 3 darge stellt ist, oder gemäß Domänenstruktur in einer zentralen Master- ECU/M-ECU, wie es beispielhaft in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist, durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Konzept kann bei entsprechender Anforderung modular gestaltet werden bezüglich der Anforderungen an Packaging als 1-Box (alle Komponenten des hydraulischen Bremssystems exklusive H- EMB integriert) oder 2-Box (Bremssystem als erstes Modul, separater Betätigungseinheit/E-Pedal als zweites Modul), mit oder ohne Hauptzy- linder HZ und auch in der Sicherheit von Level 3 bis Level 5, mit redu zierten Redundanzen und entsprechend niedrigeren Kosten.
Wesentlich für die redundanten Funktionen ist eine permanente Diagno se insbesondere der hydraulischen Leckagen während des Betriebes und eine Volldiagnose beim Parkieren. Mit den oben beschriebenen Maß nahmen kann Fail Operational-Niveau erreicht werden, das für autono mes Fahren AD Level 4 (It. VDA/SAE Definition„kein Fahrer erforderlich im spezifischen Anwendungsfall) bzw.„Fahrer erforderlich bei Fehlerauf tritt" und AD Level 5 erforderlich ist. Es kann auch im Fehlerfall eine Abbremsung mit einer Verzögerung von 0,5 - 0,7 g erreicht werden, so dass das Fahrzeug nach ECE-Vorschrift nicht unmittelbar nach Fehler auftritt geparkt werden muss und auch keine rote Warnlampe ange steuert wird.
Nach dem Vorgenannten ist die voll- oder teilredundante Steuer- und Regeleinrichtung ECU auch an ein redundantes Bordnetz angeschlossen. Dieses hat mindestens zwei Energieversorgungen von 12 bis zu 800 V Spannung. In Zukunft wird bei vielen Fahrzeugen ein 12/48 Volt- Bordnetz Standard sein. Hierbei ist vorteilhaft, die Steuer- und Re geleinrichtung ECU, welche Elektromotoren der Druckversorgung und optional auch der H-EMB mit 2x3-phasigen Anschlüssen steuert, einen Strang mit zum Beispiel 3- oder n-phasiger Motorsteuerung mit der hö heren Spannung (z.B. 48 V) zu versorgen. Alternativ ist zum 2 x 3 Pha- sen-Anschluss auch die sog. Eisenbahnschaltung mit einer B8-Brücke mit acht Leistungshalbleitern einsetzbar, wo beim Ausfall von einem Leistungshalbleiter immer noch die Vollfunktion der B6-Brücke für die EC-Motoransteuerung und somit die volle Leistung des Motors gewähr leistet ist. Diese Variante ist ein Alternative mit vergleichbarer Ausfallsi cherheit wie eine 2x3 Phasen-Ausführung. Durch die höhere Spannung kann die Leistung des Motors und somit die Dynamik deutlich gesteigert werden. Zusätzlich kann die höhere Spannung zum Downsizing der Elektromotoren von Druckversorgung und H-EMB verwendet werden.
Die Redundanz kann erfindungsgemäß auch mehrfach gestaltet werden, wie das z.B. bei anderen Systemen mit sehr hohen Sicherheitsanforde rungen bekannt ist (wie Steuerungen in der Flugzeugtechnik und Kern kraftwerkstechnik), z.B. bei Flugzeugen eine Dreifach-Redundanz mit einer "2 aus 3-Schaltung" im Fehlerfall. Die Auswahl der Redundanz richtet sich nach der sicheren Fehlererkennung oder auch Fehlererken nung durch Plausibilitätsprüfung. Zum Beispiel ist der Ausfall einer Dich tung in einem geschlossenen System durch Volumenänderung, Druck änderung oder Positionsänderung eines Kolbensystems im Betrieb oder speziellem Diagnosezyklus sicher erkennbar. Dagegen ist dies bei einer elektrischen Schaltung oder Sensorschaltung schwieriger. Hier wird oft die oben genannte "2 aus 3-Schaltung" verwendet, d.h. wenn zwei von drei Signalen identisch sind, so wird diese Konfiguration ausgewählt. Bei Sensoren erscheint es zweckmäßig, zwei redundante Sensoren mit Auswerteschaltung, z.B.„2 aus 3" anzuwenden. Entscheidend ist neben der Diagnose auch die Plausibilitätsprüfung von Signalen oder Diagno seergebnissen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung und Ihrer Ausgestaltungen und wei tere Einzelmerkmale, Merkmalskombinationen und Vorteile der Erfin dung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung, die auf die Zeichnung Bezug nimmt.
Es zeigen:
Figur 1 : Eine erste Ausführungsform der FI-EMB;
Figur la: Steuerung der FI-EMB mit Aussteuerung des Stellkolbens über Druck Figur 2: eine erste mögliche Ausführungsform eines erfindungsge mäßen Bremssystems für AD Level 3-4 mit einer fehlersi cheren Ventilanordnung zur Verbindung beider Bremskreise, einem Hauptzylinder mit Betätigungseinrichtung sowie zwei Druckversorgungseinrichtungen mit elektronischer Steuer- und Regeleinrichtung als sogenannte Integrierte 1-Box- Anlage
Figur 3: ein erfindungsgemäßes Bremssystem für AD Level 3-4 mit einem E-Pedal;
Figur 4: ein Bremssystem gemäß Figur 3 jedoch ohne Bremspedal für AD Level 5 und mit übergeordneter Steuer- und Re geleinheit Master ECU;
Figur 5: weiteres mögliches Bremssystem für Stadt- und Kleinfahr zeuge für AD Level 3-4, bei dem an der Hinterachse hydrau lisch unterstützte elektromechanische Bremsen und elektri sche Antriebsmotoren TM1, TM2 an einer oder mehrerer Ach sen angeordnet sind;
Figur 6: Druckversorgungseinrichtung mit zwei Steuer- und Regelein richtungen und redundanten diagnostizierbaren Dichtungen;
Figur 7a: Momentendiagramme zur Darstellung der Bremskraftunter stützung mittels hydraulisch unterstützter elektromechani scher Bremse und Traktionsmotor;
Figur 7b: Momentendiagramme zur Darstellung der Downsizing-
Möglichkeit der Druckversorgungseinrichtung, sofern eine Bremskraftunterstützung mittels hydraulisch unterstützter elektromechanischer Bremse und Traktionsmotor erfolgt; Figur 7c: Momentendiagramme zur Darstellung der Bremskraftunter stützung mittels hydraulisch unterstützter elektromechani scher Bremse und Traktionsmotor im Notbetrieb bei Ausfall von Komponenten des Bremssystems. Figur 1 zeigt den Aufbau einer elektro-mechanischen Radbremse H- EMB. Ein Bremssattel 23 ist im Prinzip dargestellt (ohne Verbindung zum Radträger), welcher zusammen mit dem Bremskolben 20 und den dem Bremsbelägen 27 auf die Bremsscheibe 22 wirkt und damit das Bremsmoment bzw. die Bremswirkung erzeugt. Auf den Bremskolben 20 wirken zwei axiale Kräfte, nämlich a. vom Verstellkolben 19, welcher axial auf die Spindel 16 und die Spindelmutter 24 wirkt (ohne Verdrehung) und b. vom elektrischen Antrieb, der über ein Schneckenrad 17 und die Spindel 16 mit Spindelmutter 24, d.h. das Kugel-Gewinde Getriebe KGT wirkt.
Das Schneckenrad 17 wird über ein selbsthemmendes Getriebe 15 vom Elektro-Motor 8 angetrieben. Dieser ist, über einen Stecker elektrisch mit der Leiterplatte (PCB) 26 der der Radbremse zugeordneten elektro nischen Steuer- und Regeleinheit (ECU) verbunden, ebenso ein Motor- winkelsensor 27 und ein Positionssensor 28 mit Target 28a auf der
Spindel. Mit dem Motorwinkelgeber kann die Position des Bremskolbens, mit dem Positionssensor 28 kann die axiale Bewegung des Verstellkol bens 19 und der Spindel 16 mit Ritzel gemessen werden. Der Verstell kolben 19 wird über Druck, der durch die Druckversorgungseinrichtung erzeugt wird, axial verstellt und nimmt die Spindel mit. Diese Verschie bung wird über den Positionsgeber 28 erfasst. Der Verstellkolben weist zwei Dichtungen D20 und D21 auf, die auch redundant ausgeführt sein können. Die Spindelmutter 24 ist mit einem Fixierelement 24a axial fixiert, so dass der Bremskolben 20 mit der Spindel 16 in beiden Richtungen ver stellt werden kann, was zur Einstellung des sog. Belaglüftspiels BLS wie aus EP 2225133B1 bekannt zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag notwendig ist. Bekanntlich verursacht die übliche Restanlegekraft des Bremskolbens 20 eine bezüglich der C02-Belastung nicht vernachlässig bare Reibung. Die Einstellung des Belaglüftspiels BLS über die Einstell parameter Verstellweg und Strom ist von modernen Parkbremsen be kannt. Dieses Lüftspiel wird erfindungsgemäß vorzugsweise nur mittels der elektrischen Verstellung durch den Elektromotor der H-EMB durch geführt. Die Axialkraft der Spindel wird von einem Axiallager aufge nommen, das auf der Spindel 16 zwischen einer mit dieser fest verbun denen Scheibe und dem Verstellkolben 19 angeordnet ist.
Der Verstellkolben 19 wird primär durch die Rückstellkräfte des Brems sattels 23 über den Bremskolben 20 in die Ausgangsstellung zurückge stellt und zusätzlich gegebenenfalls mit einer Kolbenrückstellfeder KF in die Position A, wenn er sich bei -h befindet. Die Position +/-h wird vom Positionssensor 28 gemessen und kann zusätzlich bei geschlossenen SVH in dieser Stellung blockiert werden. Von der Ausgangsposition A kann der Kolbenhub h in beiden Richtungen +/-h wirken und auch ge messen werden.
Diese Feder KF kann auch über einen (nicht dargestellten) Anschlagring vorgespannt werden.
Erfolgt nun nach einem Druckaufbau oder Bremsmomentanstieg eine Getriebeblockierung, so kann bei Druckabbau der Stellkolben 19 durch die Rückstellkräfte des Bremssattels 23 auf den Bremskolben 20 in die Ausgangsposition A abhängig vom Hubbeitrag der elektrischen Verstel lung zurückgestellt werden. Ist dies beim Druckabbau kleiner als beim Druckaufbau (ca. 5-10%), so entsteht ein Restweg Ah, der dann zu -h bei der Ausgangsposition führt, damit keine Restbremswirkung übrig bleibt.
Bei der nicht-elektrischen Verstellung ist der Stellkolben 19 blockiert durch das geschlossene Ventil SVH bzw. SVHL und SVHR.
Nach Reparatur der Getriebeblockierung wird dann wieder Ah=0 für die Position A eingestellt. Zu erwähnen ist, dass eine Getriebeblockierung bei entsprechender Konstruktion selten auftreten wird. Es müssen aber wegen der kritischen Auswirkungen trotzdem Lösungen für diesen Fall vorgesehen sein.
Es sind auch andere als die vorgenannten Verstellstrategien a) zur hyd raulischen Verstellung denkbar, zum Beispiel b) elektrische Verstellung nur der Feststellbremse oder c) bei schnellem Bremsmomentaufbau hydraulische Verstellung und langsamen Bremsmomentaufbau nur elektrische Verstellung. Hierbei kann auf eine komplizierte gemischte Verstellung verzichtet werden, d.h. Position A ist gleich Anschlag, -h gibt es nicht.
Nachfolgend noch Bemerkungen zur Leistungsbilanz des Motors 8. Der Motor 8 benötigt wegen des schlechten Wirkungsgrades des selbst hemmenden Getriebes etwa um den Faktor zwei mehr Leistung. Wie schon ausgeführt, muss der Motor 8 der H-EMB in der Leistung nur so ausgelegt sein, dass er um den Faktor 3 langsamer den Druck bis zum Blockierdruck aufbaut, da die schnelle Verstellung von der hydrauli schen Verstellung erledigt wird und für ABS/ESP kleinere Verstellge schwindigkeiten erforderlich sind. In der Bilanz ist vorteilhaft ein Gewinn von 33% zu verzeichnen und zudem sind Einsparungen beim Getriebe und der Entfall der Parkiersperren im Getriebe durch die redundante Ansteuerung mit redundantem Bordnetz mit entsprechender Baugröße sind möglich.
Figur la zeigt einen aktivierten Verstellkolben 16, welcher von der Druckversorgungsvorrichtung DV und geöffnetem Ventil SVH Volumen mit dem entsprechenden Druck erhält. Die Druckversorgung DV steuert den Druck entsprechend dem Kennfeld der Pedalwegsensoren für die Hinterachse HA ca. 5 bis 10% reduziert. Den restlichen Betrag zu 100% liefert die elektrische Verstellung über ein Kennfeld der Verstellweg über Motor und Motorsensor. Ggf. kann hierzu auch der Motorstrom zusätz lich verwendet werden. Das Kennfeld wird über den hydraulischen Druck der Druckversorgungsvorrichtung DV aufgenommen, was ein DI Verstellweg ergibt. Dieser druckproportionale Verstellweg kann dann über den elektrischen Antrieb über den Motorsensor auch aus dem Kennfeld erfolgen was proportional zum Hub des Druckkolbens 19 ist. Dieser Hub liefert über die Fläche des Kolbens 19 ein Volumen, das zu einem Druck führt, der proportional zur Druck-Volumen-Kennlinie (p-v- Kennlinie) des angeschlossenen Bremskreises ist. Diese Kennlinie bzw. dieses Kennfeld wird in bestimmten Betriebszuständen aktualisiert, wie dies z.B. aus der DE 10 2005 055751 bekannt ist, auf die hier insoweit Bezug genommen wird. Aus diesem Kennfeld kann zu jeder Zeit der Druck bestimmt und zusätzlich noch über den Druckgeber DG (siehe Figur 2) gemessen werden. Mit dieser Möglichkeit der Auswertung des Kolbenweges aus dem Volumen der Druckversorgungsvorrichtung DV besteht das Potential auch auf den Positionssensor zu verzichten, insbe sondere bei der oben beschriebenen Verstellstrategie b. und c. Es kann auch noch zusätzlich der Motorstrom verwendet werden, mit einem vor zugsweisen getrennten Kennfeld. Hierzu werden vom Stellkolben 19 verschiedene Druckniveaus mittels Druckgeber DG über die Druckver sorgungsvorrichtung DV eingesteuert, z.B. ab 10 bar in 10 Stufen bis 100 bar. Bei der entsprechenden Stufe wird der Druck konstant gehal ten und der Mntnrstrnm erhöht his ei ne Mntnrdreh nn und Snindel he- wegung stattfindet. Die Messungen ergeben dann einen druckproportio nalen Motorstrom. Damit werden alle Toleranzfaktoren auf den Motor strom eliminiert. Das Kennfeld kann auch für den Druckabbau und die entsprechende Stromreduzierung verwendet werden.
Für die genaue Einstellung der Bremswirkung ist ein aufwendiger Kraft sensor notwendig. Wie in Figur la gezeigt, kann die elektro
hydraulische Steuerung der FI-EMB mit einem gemeinsamen SVH für alle FI-EMB-Module geschaltet werden oder wie in Figur la gezeigt über ein SVH individuell für jedes FI-EMB-Module. Hierbei ist die Verstellstrategie a, b, und c maßgebend. Wird FI-EMB in das Bremssystem integriert, wird das radindividuelle Schaltventil SV des Bremssystems (Ausfüh rungsformen der Figuren 2-4) verwendet und es ist kein SVH-Ventil er forderlich.
Auch die elektrische Feststellbremse kann z.B. bei Ausfall des Elektro- Motors durch die hydraulische Verstellung für begrenzte Zeit wirken. Nach Fehlerauftritt wirkt die Druckversorgung DV mit entsprechendem Druck. Dieser wird gehalten nach Schließen von SVH. In kleinen Zeitab ständen kann von der Druckversorgung DV und dem Druckgeber DG geprüft werden, ob das SVH dicht ist, d.h. keinen Druckverlust zeigt. Danach kann das Zeitintervall groß gestaltet werden. Dies erfordert für die Steuer- und Regeleinheit ECU einen bestimmten Weckmodus, der solange aufrechterhalten wird, bis der Service eintrifft oder die Parksi tuation des Fahrzeugs nicht mehr kritisch z.B. am Flang ist, so dass die zweite, noch intakte FI-EMB ausreicht. Die erfindungsgemäße FI-EMB hat somit gegenüber eine klassischen elektrischen Parkierbremse deutliche Vorteile in der redundanten Funktion. Insbesondere wenn im Pri märbremssystem eine redundante Druckversorgung oder zwei Druck versorgungseinrichtung vorliegen, wird diese Redundanz noch weiter erhöht, so dass auch eine klassische mechanische Parkbremse mit Seil- zug oder elektromechanische Parkbremse verzichtet werden kann, was signifikant zur Vereinfachung der Fahrzeugarchitektur und Kostenredu zierung beiträgt.
Die Figur 2 zeigt die Grundelemente eines kompletten Bremssystems mit rad- individueller Bremskraftregelung, in welche H-EMB-Module vorteilhaft inte- griert werden können an den Radbremsen der Hinterachse HA oder Radbrem- sen der Vorderachse. Für die hydraulische Betätigung der H-EMB werden die Schaltventile SV verwendet. Hier kann ein Druck im H-EMB Modul durch Schließen des Schaltventils SV eingesperrt werden und auch geschossen Ven- tilzustand kann eine Druckmodulation über den Elektromotor der H-EMB erfol- gen durch Vor- und Rückfahren des Stellkolbens 19 der H-EMB. Für den Druckabbau bei geschlossenen SV-Ventil ist an der H-EMB-Modul ein Auslass- ventil AVI, AV2 erforderlich. Im Bild ist nur ein AV2 an der Radbremse RB3 vorgesehen, so dass der Druckabbau bei geschlossenen SV-Ventil nur an der Radbremse RB3/H-EMBl-Moduls erfolgen kann. Das zweite Auslassventil AVI ist im Bremskreis BK1 an der Radbremse RB1. Alternativ zu der Darstellung kann auch das zweite Auslassventile AVI oder ein weiteres nicht dargestelltes Auslassventil an der Radbremse RB4 / H-EMB2 positioniert werden, um auch hier einen Druckabbau bei geschlossenen Schaltventil zu ermöglichen. Die H- EMB Module können alternativ auch an der Vorderachse eingesetzt werden und zur Verbesserung der Regeldynamik durch die weiteren Freiheitsgrade des Bremsmomentaufbau und Bremsmomentabbaus durch den Elektromotor der H-EMB genutzt werden. Hier steht bei schweren Fahrzeugen mit großen Brem- sen an der Vorderachse in der Funktion die Regelung im Vordergrund. Für die- sen Anwendungsfall sind Auslassventile AVI und AV2 an der Vorderachse für den Druckabbau in den Radbremsen geeignet.
Das erfindungsgemäße Gesamtbremssystem mit H-EMB bestehend aus Haupt- bremszylinder HZ mit Wegsimulator WS und Vorratsbehältnis VB, zwei Druck- versorgungseinrichtungen DV1 und DV2, wobei die Druckversorgungseinrich- tung DV1 vorzugsweise eine elektromotorischer Kolbensteuerung und die zweite Druckversorgungseinrichtung DV2 eine einfache 1-kreisige Kolben- o- der Zahnradpumpe aufweist. Beide wirken zusammen mit einer Ventilschal- tung auf die Radbremszylinder RB, welche den geregelten Raddruck, z. B. bei ABS, auf die Bremse übertragen. Dies entspricht dem Stand der Technik. Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem soll jedoch eine hohe Fehlersicherheit für halbautomatisches (HAD- AD Stufe 3) oder vollautomatisches Fahren (FAD - AD Stufe 4) aufweisen.
Alternativ zu den beiden typischen Radbremsmodulen RB3 und RB4 der Hin- terachse HA sind erfindungsgemäße elektro-mechanische Bremsen H-EMB1 und H-EMB2 angeordnet, wie sie in den Figuren 1 und la beschrieben sind, wobei deren Druckversorgung DV über die Druckversorgungseinrichtungen DV1 und/oder DV2 erfolgen kann.
Es sollten alle ausfallrelevanten Komponenten berücksichtigt werden, wie z. B. Ventile, Sensoren, Dichtungen, Motore, Bremskreise. Vorteilhaft sollten daher folgende Komponenten bzw. Hydraulikverbindungen ausfallsicher ausgebildet sein :
(1) Verbindung von der für den ersten Bremskreis vorgesehenen Druckver- sorgungseinrichtung DV1 zum zweiten Bremskreis BK2;
(2) Verbindung von der für den ersten Bremskreis vorgesehenen Druckver- sorgungseinrichtung DV2 zum ersten Bremskreis BK 1;
(3) Verbindung von dem Druckraum des Hauptbremszylinders HZ über das Ventil FV hin zu den Bremskreisen BK 1, BK2 über die Ventile BPI und BP2;
(4) Verbindung von Ventil PD1 und Ventil BDI zu den Radbremszylindern RZ über die jeweiligen den Radbremsen zugeordneten Schaltventile SV;
(5) Verbindung von Ventil BD2 zu den Radbremszylindern RZ über die je- weiligen den Radbremsen zugeordneten Schaltventile SV;
(6) Verbindung von einem Bremskreis BK1, BK2 hin zum Vorratsbehältnis VB;
(7) Verbindungen zwischen Bremskreisen BK1, BK2 hin zu den Radbremszy- lindern RZ. Diese hydraulischen Verbindungen mit möglichen Ausfallfehlern der einzelnen Komponenten werden im Folgenden beschrieben.
Die Druckversorgungseinrichtung DV1 wirkt vom Bremskreis BK1 in den Bremskreis BK2 über die Hydraulikleitungen Leitung 1, 2 und 5 über die Schaltventile SV zu den Radbremsen RB. Im Stand der Technik wird hierzu lediglich ein einziges Bypassventil eingesetzt. Ein Ventilausfall kann hier einen Totalausfall der Bremse bewirken, wenn noch ein schlafender Fehler bei einem weiteren Ventil hinzukommt. Die Erfindung sieht daher zwei redundante Venti- le BPI und BP2 vor, um die Verbindung hin zum Bremskreis BK2 von der ers- ten Druckversorgungseinrichtung DV1 zu ermöglichen. Schlafende Fehler der Ventile BPI und BP2 werden vom Druckgeber erkannt, indem bei Druckände- rung die Ventile kurzgeschlossen werden. In dieser Phase muss der Druck konstant bleiben. Bei Ausfall der ersten Druckversorgungseinrichtung DV1, z.B. bei Ausfall einer Kolbendichtung, wird eine Rückwirkung auf Bremskreis BK2 über die drei redundanten Ventile BPI, BP2 und PD1 verhindert. Die Ven- tile sind vorzugsweise stromlos offene Ventile, damit bei Ausfall der Druckver- sorgungseinrichtungen DV1, DV2 der Hauptbremszylinder HZ auf beide
Bremskreise BK1 und BK2 wirken kann. Wird Druck über das Öffnen der Venti- le ZAV oder FV reduziert, so öffnen die beiden Verbindungsschaltventile ohne eigene elektrische Ansteuerung durch den wirkenden Differenzdruck selbst- ständig.
Entsprechend wirkt die Druckversorgungseinrichtung DV2 in dem zweiten Bremskreis BK2 über die Hydraulikleitungen 2 und 5 und über die Ventile BP2 und BPI in die Hydraulikleitung 4 und von dort über die Schaltventile SV zu den Radzylindern RZ. Bei Ausfall des BK in Radbremsen RB sind durch Diagno- se zuvor die Ventile SV, BPI und BP2 geschlossen und verhindern einen Aus- fall der Druckversorgung. Hierbei sind alle Ventile z. B. SV, BPI, BP2 sicher- heitskritisch als schlafende Fehler zu betrachten, da das die Ventile durch- strömende Hydraulikmedium Schmutzpartikel enthält, welche ein Schließen des Ventils verhindern können und die Ventile somit undicht sind. Im vorlie- genden Fall kann z.B. bei Ausfall eines Schaltventils SV zwar der eine Brems- kreis ausfallen. Der andere Bremskreis ist jedoch durch die Zwischenschaltung der beiden Ventile BPI und BP2 abgesichert. Es müsste hier ein Dreifachfehler vorliegen, d.h. beide Ventile BPI und BP2 müssten zusätzlich ausfallen, damit ein Totalausfall vorliegt. Zumindest ein Bremskreis ist somit sicher gegen Doppelfehler geschützt und verhindert einen Totalausfall der Bremse. Sicher- heit gegen Doppelfehler, wenn schlafende Fehler auftreten können, ist ein ent- scheidendes Sicherheitsmerkmal für HAD und FAD. Auch Aufrechterhaltung der Druckversorgung oder des Bremskraftverstärkers bei Bremskreisausfall zählt dazu.
Die Druckversorgungseinrichtung DV2 kann dabei bei schnellen Druckaufbau oder Druckaufbau über 120 bar die andere Druckversorgungseinrichtung DV1 unterstützen und/oder die Druckversorgung bei Fading durch kontinuierliche Förderung und/oder für die ABS-Funktion vornehmen und/oder bei Ausfall der anderen Druckversorgung DV1 dessen Funktion mit übernehmen.
Ebenso ist es möglich, dass die Druckversorgungseinrichtung DV1 den Druck- aufbau für Druckbereiche kleiner gleich 120 bar und für die ABS-Funktion übernimmt. Bei Ausfall der Druckversorgungseinrichtung DV2 steht, sofern die Druckversorgungseinrichtung DV2 nur auf einen maximalen Druck von 120 bar ausgelegt ist, nur dieser maximale Druck von 120 bar für beide Bremskreise zur Verfügung.
Bei geschlossenen Verbindungsventilen BPI und/oder BP2 können die beiden Druckversorgungseinrichtungen DV1 und DV2 in ihren Bremskreisen BK1 und BK2 den Druck unabhängig voneinander einregeln bzw. -stellen.
Die Pedalbewegung wird über redundante Pedalwegsensoren (PS) gemessen, die zugleich auf ein KWS-Messelement nach WO2012/059175 Al wirken. Mit dem Signal der Pedalwegsensoren wird die Druckversorgungseinrichtung DV1 angesteuert, wobei die Kolbensteuerung den Volumenfluss in der Hydrau- likhauptleitung 1 in dem Bremskreis BK1 und über die redundanten BPI- und BP2-Ventile in den Bremskreis BK2 bewirkt. Die Druckversorgungseinrichtung DV1 kann so ausgelegt werden, dass sie nur bis zum Blockierdruck z. B. 120 bar wirkt. Höhere Drücke liefert dann die Druckversorgungseinrichtung DV2, welche Volumen in den Bremskreis BK2 und über die redundanten Ventile BPI und BP2 in BK1 fördert. Dabei kann die Druckversorgungseinrichtung DV2 eine knntinuiprlirh fnrdprndp Pumnp pin T t das Rrpm v tpm srhlprht pntlüftpt oder entsteht Dampfblasenentwicklung mit mehr Volumenbedarf, so wird dies über die bekannte Druckvolumenkennlinie (p-v-Kennlinie) erfasst, was zur Folge hat, dass schon bei kleineren Drücken die Druckversorgungseinrichtung DV2 einsetzt. Zur Pedalbetätigung ist noch zu ergänzen, dass diese den Kol- ben Ko bewegt, welcher über den pedalkraftproportionalen Druck auf den be- kannten Wegsimulator WS wirkt und damit die Pedalcharakteristik bestimmt. Der Wegsimulator WS kann üblicherweise über ein Ventil abgeschaltet werden, insbesondere in der Rückfallebene bei ausgefallenen Druckversorgungseinrich- tungen. Bei redundanter Druckversorgungseinrichtungen ist dies aufgrund der sehr geringen Ausfallwahrscheinlichkeit nicht mehr relevant.
Über die Leitung 3 kann der Hauptbremszylinder HZ mit den Bremskreisen BK1 oder BK2 verbunden sein, wobei in der Leitung 3 das Ventil FV zum Ver- schließen derselben angeordnet ist. Diese Verbindung ist nur in der Rückfall- ebene wirksam. Sofern die Leitung mit der Verbindungsleitung der beiden Schaltventile BPI und BP2 verbunden ist, bilden die beiden Ventile BPI und BP2 eine weitere Redundanz. Eine übliche Verbindung vom FV direkt in einen der beiden Bremskreise BK1, BK2 hätte bei undichtem Ventil FV zur Folge, dass der Bremskreis und damit die Druckversorgung auf den HZ-Kolben wirkt, was herkömmlich zum Abschalten der Druckversorgung führt.
Auf das Ventil FV wirken verschiedene Drücke bzw. Druckniveaus vom Haupt- bremszylinder und von den Bremskreisen BK1 und BK2. Dies kann dazu im schlimmsten Fall dazu führen, z.B. bei Ausfall des Bordnetzes oder der Steuer- und Regeleinheit ECU, dass eine ungünstige Druckdifferenz am geschlossenen Ventil FV herrscht und das Ventil FV nicht öffnen kann, so dass ein Druckab- bau Pab nicht möglich ist. Um dies zu verhindern ist dem Ventil FV ein weiteres Schaltventil FVr parallelgeschaltet, wobei die Aus- und Eingänge der Ventile FV und FVr vertauscht an die Leitung 3 angeschlossen sind, so dass bei beliebigen Druckdifferenzen sichergestellt ist, dass zumindest eines der beiden Ventile FV, FVr durch den Differenzdruck automatisch, d.h. auch ohne Bestromung öffnet. Zudem wird der Staudruck an den Ventilen hierdurch vorteilhaft verrin- gert. Bei Ausfall eines Bremskreises im Radzylinder wird herkömmlich das entspre- chende Einlassventil EV oder Schaltventil SV geschlossen, damit wird der aus- gefallene Radkreis eliminiert. Ein undichtes EV/SV (schlafender Fehler) bewirkt den Ausfall des Bremskreises oder der gesamten Druckversorgung. Auch hier ist durch die Ventile BP2 und BPI eine zusätzliche Sicherheit gegeben, so dass die Druckversorgung nicht ausfällt. Ein Ausfall des Bremskreises BK1 aufgrund eines nicht funktionierenden Schaltventils SV bedeutet einen Ausfall der Druckversorgung DV1, wodurch die Druckversorgung aller noch funktionstüch- tigen Radbremsen über die andere Druckversorgungseinrichtung DV2 erfolgt.
Ein weiterer Ausfall kann durch einen Fehler des Rückschlagventils RV1 im zweiten Bremskreis entstehen. Der Ausfall der Druckversorgung DV2 kann hier durch ein redundantes RV2 verhindert werden. Eine Drossel Dr nach dem RV2 mit kleinem Druckfluss ermöglicht die Diagnose z. B. über Druckabfall.
Für die ABS-Regelung oder zur Druckreduzierung mit der zweiten Druckver- sorgungseinrichtung DV2 ist ein zentrales Auslassventil ZAV notwendig. Der Volumenfluss geht dabei zusätzlich über die Ventile BPI oder BP2, so dass ein undichtes ZAV nicht kritisch für den Normalbetrieb ist, da bei Ausfall des zent- ralen Abführventils ZAV die Drucksteuerung über Druckversorgungseinrichtun- gen DV1 und DV2 erfolgt. Außerdem wird der Fehler, auch schlafend, von ZAV gleich durch Druckänderung oder erhöhte Volumenförderung der Druckversor- gungseinrichtung DV1 erkannt. Bei normaler Bremsung bis ca. 120 bar wirkt die Druckversorgung DV über offene Ventile BPI und BP2 in beide BK. Für ext- reme Sicherheitsanforderungen kann auch ein red. Abführventil ZAVr in der Leitung zum Vorratsbehälter VB eingebaut werden.
Ausfallursachen im Hauptbremszylinder HZ und Wegsimulator WS sind norma- lerweise die Dichtungen. Beim Hauptbremszylinder HZ kann eine zusätzliche Dichtung D3 mit Drossel in der Rücklaufleitung zum Vorratsbehälter VB einge- setzt werden, um den Ausfall einer Dichtung frühzeitig diagnostizieren zu kön- nen. Damit ist eine Undichtheit über eine kleine zusätzliche Pedalbewegung über die Pedalhubsensoren erkennbar. Zu berücksichtigen ist die geringe Be- anspruchung bei HAD und FAD. Zur Diagnose der Dichtungen ist bei vielen Systemen in der Rücklaufleitung ein stromlos offenes Magnetventil eingeschaltet, welches zur Diagnose ge- schlossen wird. Hierbei wird von der Druckversorgungseinrichtung DV1 über die Ventile PD1, BPI und EV Druck in den Hauptbremszylinder HZ geleitet. Die Diagnose erfolgt über Druckänderung bei konstanter Kolbenposition oder Än- derung der Kolbenposition bei konstantem Druck. Als Alternative kann hier auch eine Kombination aus Drossel- und Rückschlagventil kostensparend ein- gesetzt werden. Die Drossel ist so bemessen, dass ein Leckfluss durch die Dichtung nur geringfügig zur Pedalverlagerung innerhalb einer normalen Bremszeit von ca. 10 sec. führt.
Dieselbe Lösung wird auch beim WS-Kolben mit redundanter Dichtung einge- setzt, Diagnose wie o. g. bei D3 über die Pedalbewegung. Hinzu kommt noch, dass eine Steuerung der Bremskraftverstärkung auch bei diesen ausgefallenen Dichtungen noch möglich ist, allerdings mit veränderter Pedalcharakteristik. Auch hier gilt eine extrem kleine Ausfallrate für den Ausfall von zwei Dichtun- gen fast im Bereich < 10 10/Jahr. Auch die Druckversorgungseinrichtung DV1 kann mit redundanten Dichtungen, wie beim Hauptbremszylinder HZ zuvor beschrieben, ausgerüstet werden mit D6 mit Drossel zwischen D6 und D5. Wenn das Säugventil direkt mit dem Anschluss an PD1 verbunden wird, dann setzt das Ansaugen unmittelbar beim Rückhub des Kolbens ein, mit dem Vor- teil, dass auch bei tiefen Temperaturen eine hohe Saugleistung gegeben ist.
Ein Ausfall, Undichtheit des SV bewirkt im Grenzfall Ausfall der DV. Ein Kom- promiss liegt in dem Anschluss des SV bei ca. 60 % des Hubes. Damit ist 40% des Hubes ohne Auswirkung eines undichten SV möglich und zugleich eine Saugwirkung im normalen Temperaturbereich. Mit kleiner o. g. Einschränkung ist durch Redundanz die Volumenförderung des Kolbens gesichert. Weiterhin kann der Motor über eine redundante 2x3-Phasen-Wicklung angesteuert wer- den, so dass die DV nur durch blockierendes KGT ausfallen.
Die ABS-Funktion über Multiplexbetrieb MUX und der Druckversorgungsein- richtung DV1 erfolgt wie in WO 2006/111393 Al beschrieben. Erweiterte MUX- Funktionen ergeben sich durch ein zentrales Abführventil ZAV. Ist beim Druck- aufbau paUf im Bremskreis BK1 gleichzeitig ein Druckabbau pab im anderen Bremskreis BK2 notwendig, so erfolgt dieser über das Abführventil zentrale ZAV und gleichzeitig geschlossenem Ventil BPI. Dadurch ist das Multiplexsys- tem MUX nur durch zwei Radbremsen RB1, RB2 im Bremskreis BK1 belastet, d. h. es kann nicht zugleich ein Druckaufbau Pauf und Druckabbau Pab in den Radbremsen RB1 und RB2 des Bremskreises BK1 erfolgen. Alternativ kann auch ein Abführventil AVI, AV2 im jeweiligen Bremskreis zum Druckabbau pab zur Entlastung des MUX verwendet werden. Dabei kann das Abführventil AVI, AV2 entweder zwischen dem Schaltventil SV und einem Verbindungsschaltven- til BPI, BP2 oder aber zwischen der Radbremse und dem zugehörigen Schalt- ventil SV angeordnet bzw. angeschlossen werden, so dass ein direkter Druck- abbau Pab über das Abführventil hin zu einem Vorratsbehälter VB erfolgen kann. Dies ist insbesondere zum Druckabbau Pab in den Vorderrädern sinnvoll. Das zentrale Abführventil ZAV wird bei dieser Alternative nicht benötigt.
Die ABS-Funktion mittels der zweiten Druckversorgungseinrichtung DV2 er- folgt in diesem Fall leicht eingeschränkt, insbesondere kein Pauf bei Pab. Eine voll individuelle ABS-Regelung ist trotzdem möglich. Zu berücksichtigen ist der seltene Einsatz der Druckversorgungseinrichtung DV2 bei Drücke größer 120 bar und bei Ausfall der ersten Druckversorgungseinrichtung DV1.
Typisch ist für den o. g. MUX-Betrieb die Druckregelung auch bei ABS über die Volumenmessung und über die Kolbenbewegung der Druckversorgungseinrich- tung DV1, auch unter Berücksichtigung der Druck-Volumen-Kennlinie (p-V- Kennlinie). Bei einer einfachen Exzenterkolbenpumpe kann dies nicht über die Kolbenbewegung, jedoch über die Förderzeit = Volumen bei zusätzlicher Dreh- zahlmessung und ggfs. Druckmessung erfolgen. Somit ist auch eine Volumen- zumessung für den Druckaufbau möglich. Vorteilhaft ist hier beim Druckaufbau Pauf ein serieller und nicht gleichzeitiger Druckaufbau paUf in den einzelnen Radbremsen. Zu berücksichtigen ist dabei die Ventildimensionierung und der Staudruck am Ventil, insbesondere bei den Ventilen BPI und BP2 bei schnel- lem Druckaufbau in den Radkreisen. Der Staudruck von o. g. Ventilen wirkt als Druckdifferenz zwischen den Bremskreisen BK1 und BK2. Dieser kann erheb- lich reduziert werden, wenn in diesem Betriebszustand beide Druckversor- gungseinrichtungen DV1 und DV2 eingeschaltet werden. Hier bietet sich auch eine einkreisige Zahnradpumpe anstelle einer Kolbenpumpe an. Hierbei kann der Druckabbau pab und Druckaufbau pauf auch über die Zahnradpumpe erfol- gen. Hierzu ist anstelle des Rückschlagventils RV ein nicht gezeichnetes Ventil MV in der Rückleitung zum Vorratsbehälter VB notwendig. Damit ist auch mit der zweiten Druckversorgungseinrichtung DV2 ein voller MUX-Betrieb möglich.
Die Steuer- und Regeleinrichtung ECU ist Bestandteil des gesamten Systems und des Packagings. Für eine fehlersichere Funktion ist eine redundante oder teilredundante ECU notwendig. Diese teilredundante ECU kann auch für be- stimmte Funktionen zusätzlich zur redundanten ECU verwendet werden. In jedem Fall sind bzw. sollten die Ventile redundant über getrennte Ventiltreiber und Trennschalter angetrieben, der einen ausgefallenen Ventiltreiber abschal- tet.
Zur Redundanz der Steuer- und Regeleinrichtung ECU ist auch ein redundan- tes Bordnetzanschluss notwendig. Auch kann ein Anschluss mit 48V für den Anschluss der Motoren verwendet werden. Vorteil bei 48V ist eine höhere Dy- namik. Bei Ausfall des Motors von der Druckversorgungseinrichtung DV1 bei 48V ist Notbetrieb mit 12V mit ca. 50% Leistung gegeben mit red. Dynamik und Kostenersparnis. Hierzu ist eine Auslegung des Motors auf z.B. 24V not- wendig.
Vorzugsweise wird im Bremskreis BK2 ein Druckgeber DG, ggf. auch in BK1 eingesetzt. Bei Ausfall des Druckgebers kann eine Druckregelung über die Strommessung der Motoren und Positionssteuerung des Kolbens über die p-v- Kennlinie erfolgen.
Alternativ kann die hydraulische Verbindung von der Druckversorgungseinrich- tung des Bremskreises BK2 - wie in Figur lb dargestellt und mit X bezeichnet - mit der inneren Verbindungsleitung VLa der Ventile BPI und BP2 erfolgen. Bei dieser Alternative wirkt die Druckversorgungseinrichtung DV2 nicht mehr di- rekt in den Bremskreis BK2. Dies hat einen Vorteil bei einem Ausfall der Venti- le BP2, SV und der Druckversorgungseinrichtung DV1. Hier kann der Ausfall von DV1 und DV2 vermieden werden, indem DV2 bei geschlossenem BP2 und PD1 in den Bremskreis BK1 wirkt. Zu berücksichtigen sind aber Dreifachfehler mit einer minimalen Ausfallwahrscheinlichkeit von ca. <5-10 18/Jahr mit Ver- gleich zum Ausfall Radkreis mit <5-10 6/Jahr, d.h. bei einer Million Fahrzeuge Fphlpr nrn Tahr Vprsrhipdpnp Narhtpilp stphpn danpnpn 7 R hpi Ausfall des Ventils FV (z.B. undicht), erfolgt auch Ausfall der Druckversorgung im Bremskreis BK2.
In der Druckleitung einer Druckversorgungseinrichtung DV1, DV2 kann ein Überdruckventil ÜV1, ÜV2 zum Schutz des Antriebes, insbesondere der Spindel und/oder des Kugelgewindetriebes, angeordnet sein, welches z.B. bei ca. 120 bar öffnet.
Fig. 3 zeigt die Druckversorgungseinrichtungen DV1 und DV2 mit Ventilanord- nung. Hierbei ist ein elektr. Bremspedal, ein sog. E-Pedal, mit WS- Pedalwegsensoren mit kleiner Sensor-ECU und KWS ohne hydraulisch wirken- den Hauptbremszylinder HZ in einem Aggregat zusammengefasst sind. Dies hat Vorteile, wenn das Einbauvolumen im Aggregateraum klein ist oder die Geräuschanforderungen hoch. Die Signale der Pedalwegsensoren werden in einer Sensor-ECU aufgearbeitet und der zentralen ECU zugeführt. Im E-Pedal wird vorteilhafterweise die„3 aus 2"-Auswertung verwendet.
Das o.g. Aggregat besitzt den 2-Kreis-VB mit Schwimmer und Niveausensor NS, der in der zentralen Steuer- und Regeleinheit ECU integriert sein kann. Dieser Niveausensor NS soll ebenfalls redundant ausgebildet sein und stetig das Niveau messen, da hierüber ein Volumenverlust durch Leck schnell erfasst wird. Da hier die Verbindung zum Hauptbremszylinder HZ fehlt und damit auch die Rückfallebene zum Hauptbremszylinder HZ bei dem Ausfall beider Druckversorgungseinrichtungen DV1 und DV2 und/oder des Bordnetzes, sind die Ventile BPI und BP2 vorzugsweise als stromlos offene Ventile ausgeführt.
Die Figur 4 zeigt eine Bremssystem gemäß Figur 3, jedoch ohne eine mechani- sche Betätigungseinheit, d.h. ohne Bremspedal für eine Anwendung für AD Level 5. Zusätzlich ist eine übergeordnete Steuer- und Regeleinheit Master- ECU vorgesehen, welche über redundante Datenleitungen DS1 und DS2 mit der Steuer- und Regeleinheit Slave-ECU des Bremssystems verbunden ist.
Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Aus- führungsform des erfinderischen Bremssystems mit nur einer Druckversorgung bei dem zusätzlich hydraulisch unterstützte elektromechanische Bremsen an der Hinterachse HA angeordnet sowie ein elektrischer Antriebsmotor an einer oder beiden Achsen vorgesehen sind. Ein derartiges Bremssystem ist kosten- günstiger als ein Bremssystem mit zwei Druckversorgungen und insbesondere Elektrostadtfahrzeuge konzipiert. Sofern die hydraulisch unterstützten elekt- romechanischen Bremsen H-EMB entsprechend ausgebildet sind, ersetzt H- EMB die konventionellen Radbremsmodule RB3 und RB4 und zudem ist eine mech. oder elektrische Parkbremse EPB nicht erforderlich. Der Druck in den hydraulisch unterstützten Bremsen H-EMB wird von der Druckversorgungsein- richtung DV eingeregelt. Bei dem in Figur 5 gezeigten Bremssystem ist z.B. ein Auslassventil AV pro Bremskreis vorgesehen. Das Bremssystem wird vornehm- lich im Multiplexbetrieb geregelt wobei der Druckaufbau über die Kolbensteue- rung der Druckversorgungseinrichtung/ Elektromotor der H-EMB und der Druckabbau durch Kolbenwegsteuerung der Druckversorgungseinrichtung und Auslassventile AV erfolgt. Die Druckversorgung kann wie in der folgenden Fi gur 6 dargestellt, ausgeführt redundant ausgeführt werden. Da Redundanzen in der Bremskrafterzeugung durch (redundante) Druckversorgung, H-EMB und Elektromotor vorhanden ist, reicht ein einfache Betätigungseinheit mit nur ei- nem Kolben und einer ein-kreisigen Rückfallebene in die Vorderachse bei E- Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen mit einer stabilen Bordnetz für eine sichere Rückfallebene für Stadtfahrzeuge aus. Bei entsprechender Redundanzausle- gung der Motoren von H-EMB und Druckversorgung kann auf die Betätigungs- einheit BE verzichtet werden, wenn die damit erreichbare Fehlersicherheit die gesetzlichen Anforderungen an Mindestbremswirkung im Fehlerfalle erfüllt.
Die Figur 6 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Druckversorgungsein- richtung DV1 mit zwei Steuer- und Regeleinrichtungen DV-ECU1 und DV- ECU2, welche die Druckversorgung in Figur 5 für eine höhere Fehlersicherheit ersetzen kann. Die Druckversorgungseinrichtung weist einen Elektromotor Ml auf, dessen Rotor R eine Spindel SP verstellt, welche mit einem Kolben KB in Verbindung ist. Durch das Verstellen des Kolbens KB kann ein Druck im Druck- raum DR aufgebaut werden, welche über das Trennventil TV in einen Brems- kreis BK geleitet werden kann. Der Kolben ist über mehrere Dichtungen im Zylinder abgedichtet, wobei wie bei der Betätigungseinheit BE ein redundantes diagnostizierbares Dichtungssystem geschaffen wird. Auch bei der Druckver- sorgungseinrichtung führt zwischen den Dichtungen je eine Hydraulikleitung zum Vorratsbehälter. Somit ist die Druckversorgung auch bei Ausfall einer Dichtung noch voll betriebsfähig und redundant. Über ein Rückschlagventil ist der Druckraum DR mit dem Vorratsbehälter verbunden. Somit kann die
Druckversorgung nachfördern. Jede der beiden Steuer- und Regeleinrichtun- gen DV-ECU1 und DV-ECU2 sind über 1x3 Phasenleitungen mit jeweils ge- trennten Wicklungs- bzw. Phasensystemen des Motors Ml in Verbindung, so dass bei Ausfall einer Steuer- und Regelungseinrichtung bzw. eines Wicklungs- system der Motor Ml noch über das andere Wicklungs- bzw. Phasensystem und die andere Steuer- und Regeleinrichtung betrieben werden kann, auch wenn dann nur noch ca. das halbe Drehmoment mittels des Antriebes Ml er- zeugbar ist. Eine oder beide Steuer- und Regeleinrichtung(en) weist bzw. wei- sen Sensoren zur Ermittlung der Temperatur T, des Motorstroms i sowie des Rotorwinkels des Elektromotors a auf. Zur Erzielung einer hohen Verfügbarkeit sind die nicht nur Steuer- und Regeleinrichtungen DV-ECU redundant ausge- bildet, sondern auch Stromversorgungen BN1, BN2 sowie Daten- und Steuer- leitungen DS1 und DS2 doppelt vorgesehen. Die Stromversorgungen BN1 und BN2 können z.B. unterschiedliche Spannungsniveaus eines Bordnetzes oder getrennte Bordnetze sein. Als Alternative zur 2x3Phasenansteuerung kann der Motor mit 1x3 Phasen ausgeführt sein und eine B8-Brücke aufweisen
Die Figur 7a zeigt Momentendiagramme zur Darstellung der Bremskraftunter- stützung mittels hydraulisch unterstützter elektromechanischer Bremse H-EMB und Traktionsmotor TM. Im linken Diagramm ist der Momentenverlauf Mhyd,Dvi, welcher allein mittels der Druckversorgungseinrichtung DV1 erzielbar ist, dar- gestellt. Im rechten Diagramm ist der Momentenverlauf dargestellt, wie mit- tels Hinzunahme der hydraulisch unterstützten elektromechanischen Bremse H-EMB und eines Traktionsmotors TM erzielbar ist. Es steht ein maximales Drehmoment MmaX H-EMB von H-EMB bzw. MmaX TM des Traktionsmotors zur Ver- fügung. Durch das zusätzlich durch Traktionsmotor TM erzeugt Bremsmoment Mmax,TM sowie das mittels der H-EMB erzeugte Bremsmoment DM H-EMB wird der Blockierdruck (horizontale gestrichelte Linie) um die Zeitspanne t eher er- reicht. Auch kann ein deutlich größeres Bremsmoment erzeugt werden.
Die Figur 7b zeigt die Möglichkeit des Downsizings der Druckversorgungsein- richtung DV1 auf, sofern die Bremswirkung der hydraulisch unterstützten Bremse (H-EMB) gemäß Figur 4a bei der Druckregelung mit einbezogen wird. So sollte die Druckversorgungseinrichtung DV1 nicht hinsichtlich ihres maximal aufbaubaren Druckes reduziert werden, sondern hinsichtlich ihrer Dynamik, womit der Elektromotor günstiger herstellbar ist. Die Figur 7c zeigt Momentendiagramme zur Darstellung der Bremskraftunter- stützung mittels hydraulisch unterstützter elektromechanischer Bremse H-EMB und Traktionsmotor TM im Notbetrieb bei Ausfall eines Wicklungs- bzw. Pha- sensystems 1x3 Phasen des Antriebs Ml. Durch den Wegfall eines Wicklungs- systems kann die Druckversorgung DV1 nicht mehr den erforderlichen Druck- aufbau bis zum Blockierdruck aufbauen und ist auch nicht mehr dynamisch genug. Durch die Verwendung der hydraulisch unterstützen elektromechani- schen Bremse H-EMB sowie des bzw. der Traktionsmotor(en) kann die erfor- derliche Dynamik und der benötigte Bremsdruck aufgebaut werden (rechtes Diagramm).
Bezugszeichenliste
1 Hydraulikleitung
2 Hydraulikleitung
3 Hydraulikleitung
4 Hydraulikleitung des ersten Bremskreises BK1
5 Hydraulikleitung des zweiten Bremskreises BK2
6 Hydraulikleitung
8 Motor
15 selbsthemmendes Getriebe
16 Spindel mit Ritzel
16a Ritzel
16b axialer Fortsatz der Spindel
17 Schneckenrad
8 axiale Führung
19 Verstellkolben
20 Bremskolben
21 Bremsbelag
22 Scheibenbremse
23 Bremssattel
24 Spindelmutter
24a axiale Fixierung der Spindelmutter 24
25 Axiallager
26 PCB der ECU
27 Motorsensor
27a elektr. Anschluss zum Motorsensor 27
28 Positionssensor
28a Target des Positionssensors 28
29 Druckkolben der Druckversorgung DV
30 nicht selbsthemmendes Stirnradgetriebe
31 Planetengetriebe
32 Motorausgangswelle
33 Sperrrad
34 Sperrschieber
35 Magnetsystem 1 mit Spule
35a Magnetsystem 2 mit Spule
35b elektrischer Anschluss zur PCB
36 Haftmagnet
37 Polplatte zum Sperrschieber
38 Rückstellfeder 39 Lagerung
40 Parkierverriegelung
48 Elektro-Motor
48a elektr. Anschluss zur PCB
AVi Auslassventil
ZAV Zentrales Auslassventil
BPI, BP2 Trennventile zwischen den Bremskreisen
H-EMB,
H-EMB1,
H-EMB2 hydraulisch-elektromechanisch betätigbare Bremse
P Pedalstößel
BK1, BK2 Bremskreise
DV Druckversorgungsvorrichtung
D1-D13 Dichtungen
D20-21 Dichtungen am Stellkolben
KWS Kraft-Weg-Sensor
ECU elektronische Steuer- und Regeleinheit
Zentrale ECU zentrale Steuereinheit
M-ECU Master-ECU
S-ECU Slave-ECU Bremssystem
Sensor-ECU ECU für Sensorauswertung
SV Schaltventil
SVH Schaltventil für eine oder mehrere H-EMB
FV Trennventil
RV Rückschlagventil
AS Absperrventil
SVH Absperrventil H-EMB
SV Schaltventil Bremssystem
DG Druckgeber
Dr Drossel
Drs Drossel für redundante Dichtung
VB Vorratsbehälter
WS Wegsimulator
SK Schwimmkolben
LHA Leitung zur Hinterachse
KGT Kugel -Gewinde-Getriebe
KF Kolbenrückstellfeder
RBi Radbremsen
VLa hydraulische Verbindungsleitung zwischen BPI und BP2

Claims

Patentansprüche
1. Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer elektromoto rischen Druckversorgungsvorrichtung (DV, DV1, DV2) zur hydrauli- sehen Verstellung eines Bremskolbens zumindest einer Radbremse, und mit zumindest einer hydraulisch-elektromechanischen Radbremse (H-EMB, H-EMB1, H-EMB2) zur elektrischen Verstellung eines Brems kolbens (20) der Radbremse, wobei für die elektromechanische Betäti gung der Radbremse ein Elektromotor (8,) und ein erstes Getriebe (15) vorgesehen sind, welches die Antriebskraft des Elektromotors (8) auf ein weiteres Getriebe (16, 20, 24) überträgt,
dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulisch-elektromechanisch betä tigbare Radbremse (H-EMB, H-EMB1, H-EMB2) eine hydraulische Stel leinrichtung mit einer Kolben-Zylinder-Einheit aufweist, deren Stell kol - ben (19) zur Verstellung des Bremskolbens (20) und/oder Ausübung einer Kraft (Fa) auf den Bremskolben (20) dient, wobei mittels einer Druckversorgungsvorrichtung (DV DV1, DV2) der Stellkolben (19) ver stellbar bzw. eine Kraft auf den Stellkolben (19) ausübbar ist.
2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Druckversorgungsvorrichtung (DV) auf Radbrem sen (RBV1, RBV2), insbesondere der Vorderachse des Kraftfahr zeugs und/oder mindestens eine hydraulisch-elektromechanische Bremse (H-EMB, H-EMB1, H-EMB2), insbesondere der Hinterachse (HA), wirkt.
3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die hydraulisch-elektromechanisch betätigbare Radbremse (H- EMB, H-EMB1, H-EMB2) zum Abbremsen eines Hinterrades des
Kraftfahrzeuges und/oder Parkbremsfunktion des Fahrzeuges dient.
4. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Bremskolben (20) der hydraulisch
elektromechanisch betätigbaren Radbremse (H-EMB, H-EMB1, H- EMB2) mittels des Antriebs (8) und/oder mittels der Druckversor- gungsvorrichtung (DV) und dem Stellkolben (19) elektrisch und/oder hydraulisch verstellbar ist, insbesondere um die volle Be triebs-Bremswirkung und Feststell-Bremswirkung (Parkbremsfunk tion) zu erreichen.
5. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens eine elektromotorische Druckversor gungsvorrichtung (DV, DV1, DV2) eine von einem Elektromotor (8, M) über ein Getriebe angetriebene hydraulische Kolben-Zylinder- Einheit oder eine von einem Elektromotor (8, M) angetriebene, ins besondere kontinuierlich fördernde, Kolbenpumpe oder Zahnrad- pumpe aufweist.
6. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass nur eine Druckversorgungsvorrichtung (DV) vorge sehen ist, welche insbesondere redundant ausgeführt ist.
7. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass zwei Druckversorgungsvorrichtungen (DV1, DV2) vorgesehen sind, wobei je eine Druckversorgungsvorrichtung (DV1, DV2) für die Druckversorgung eines Bremskreises (BK1, BK2) und mindestens eine Druckversorgungsvorrichtung für die hydraulisch elektromechanische Bremse (H-EMB, H-EMB1, H-EMB2) vorgese- hen ist und im Fehlerfall einer Druckversorgungsvorrichtung (DV1,
DV2) die verbleibende Druckversorgungsvorrichtung (DV1, DV2) über eine Verbindungsventilschaltung (BPI, BP2) auch den jeweils anderen Bremskreis (BK1, BK2) und die hydraulisch
elektromechanische Bremse (H-EMB, H-EMB1, H-EMB2) mit Druck x/o rcnrnh
8. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro-mechanisch betätigbare Rad bremse (H-EMB, H-EMB1, H-EMB2) eine Vorrichtung aufweist, um ein, insbesondere volles Blockieren der Verstellung zu verhindern und/oder die Bremswirkung für eine Erhöhung oder Reduzierung des Bremsmomentes zu sichern.
9. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (19) auf das weitere Getriebe (16, 20, 24), insbesondere Kugel-Gewinde-Getriebe (KGT) wirkt, um eine Bewegung (Verschiebung) der Stelleinrichtung bzw. des hydraulischen Stellkolbens (19) auf einen Bremskolben (20) der Radbremse zu übertragen.
10. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebe (15) selbsthemmend aus- geführt ist und insbesondere über eine nicht drehbare Spindel (16) und Spindelmutter (24) des Kugel-Gewinde-Getriebes (KGT) auf den Bremskolben (20) wirkt.
11. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Stellkolben (19), insbesondere ohne Dre- hung der Spindel (16) des Kugel-Gewinde-Getriebes (16, 20, 24), axial auf den Bremskolben (20) wirkt und insbesondere über ein Ritzel (16a) axial verschiebbar zu einem Getrieberad (17) des ers ten Getriebes (15) angeordnet ist.
12. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (19) einen Durchgang auf weist, durch den sich ein axialer Fortsatz (16b) der Spindel (16) des Kugel-Gewinde-Getriebes (KGT) erstreckt, auf dem ein Ritzel (16a) angeordnet ist, das im Getrieberad (17) axial verschiebbar gelagert ist.
13. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Subsystem einen pedalbe tätigten Hauptzylinder mit einem Kolben und einem Arbeitsraum (HZ) und einen Wegsensor (WS) aufweist, mit einem redundanten Dichtungskonzept für den Hauptzylinder und den Wegsensor und mit, vorzugsweise redundanten Trennventilen (FV1, FV2) in einer hydraulischen Leitung zur Druckversorgung (DV).
14. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren (8, M) für die Druckver- sorgungsvorrichtung (DV, DV1, DV2) und/oder die elektrische Ver stellung der hydraulisch-elektromechanisch betätigbaren Radbrem se (H-EMB, H-EMB1, H-EMB2) redundante Ansteuerungen der Mo torwicklung auf weisen, insbesondere 2x3-phasig ausgebildet sind oder eine B8-Schaltung aufweisen.
15. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Drucksteuerung der Rad bremsen, insbesondere redundante elektromagnetische Schaltven tile aufweist, die bei großen Druckdifferenzen zwischen dem Ein gang der Druckversorgung (DV) und dem Ausgang zum Radbrems- Zylinder in beiden Richtungen betätigt werden.
16. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelung für ABS über Ventile (SV) vorzugsweise für zwei Radbremsen mittels Multiplex (MUX) erfolgt.
17. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Betätigungseinrichtung bzw. das Bremspedal als E-Pedal oder Stop/Go-Schalter (14) ausgeführt ist und dass ei ne (redundante) Druckversorgungsvorrichtung (DV) vorgesehen ist.
18. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, bei Ausfall der hydraulischen Verstellung des Stellkolbens (19) die Verstellung der Radbremsen der Hinterachse (HA) elektrisch erfolgt.
19. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Bremsmomentes ver schiedene Schaltmodi möglich sind, wobei vorzugsweise ca. 90% des Bremsmomentes mittels hydraulischer Verstellung, d.h. mittels der Druckversorgungsvorrichtung (DV) aufgebaut wird, und dass die Erzeugung des Differenzbremsmomentes bei ABS/ESP - und
Feststellbremswirkung mittels elektrischer Verstellung und Druck abbau über Auslassventile (AVI, AV2, ZAV) erfolgt.
20. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Stellkolben (19) eine Mittel- Stellung einnehmen kann, die insbesondere mittels einer Feder be stimmt ist, wobei die Feder bei einer Reduzierung des Bremsmo mentes durch die elektrische Verstellung mittels Schließen eines Ventiles SVH unwirksam für die Verstellung des Stellkolbens (19) ist.
21. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Elektromotors (8) der hydrau lisch-elektromechanischen Bremse (H-EMB) und mindestens einer der Druckversorgungsvorrichtungen (DV1, DV2) simultan oder teil simultan Druck in der jeweiligen hydraulisch-elektromechanischen Bremse (H-EMB), insbesondere mit unterschiedlichen Druckniveu- as, aufgebaut wird.
22. Bremssystem nach Anspruch 20, dass bei simultanen Druckaufbau gleichzeitig unterschiedliche Druckniveaus durch unterschiedliche Unterstützung der Elektromotoren (8) der jeweiligen hydraulisch- elektro-mechanischen Bremse (H-EMB) aufgebaut wird und/oder mittels einer Pulsweitensteuerung (PWM-Steuerung) der Schaltven tile (SV) ein bestimmter Druck in der Radbremse (H-EMB) aufge baut wird.
23. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Elektromotors (8) der hydrau lisch-elektromechanischen Bremse (H-EMB) und mindestens einer der Druckversorgungsvorrichtungen (DV1, DV2) simultan und/oder teilsimultan Druck in unterschiedlichen Radbremsen (RB4, RB2) aufgebaut und gleichzeitig an anderen Radbremsen (RB1, RB3)
Druck durch Öffnen von Auslassventilen (AV, ZAV) abgebaut wird.
24. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Motors (8) der hydraulisch elektromechanischen Bremse (H-EMB) der Bremskolben (20) so- weit zurückgefahren wird, dass sich ein genügend großes bzw. be stimmtes Belaglüftspiel einstellt.
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