WO2024227797A1

WO2024227797A1 - Bremssystem mit einem 3/2-wegeventil zur wahlweisen verbindung des hauptbremszylinders entweder mit dem wegsimulator oder mit mindestens einem bremskreis

Info

Publication number: WO2024227797A1
Application number: PCT/EP2024/061930
Authority: WO
Inventors: Heinz Leiber
Original assignee: Heinz Leiber
Priority date: 2023-05-03
Filing date: 2024-04-30
Publication date: 2024-11-07
Also published as: DE102023111477A1

Abstract

Hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem, folgendes aufweisend: mindestens einen Bremskreis (BK) mit mindestens einer hydraulisch betätigten Radbremse (RZi), einen mittels einer Betätigungseinrichtung (1) betätigbaren Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) mit mindestens einem hydraulischen Arbeitsraum (R1, R2), einen hydraulisch wirkenden Wegsimulator (WS) zur Erzeugung einer Reaktionskraft auf die Betätigungseinrichtung (1), einem gesteuerten 3/2-Wege-Ventil (MV, B-X2, A-X3, A üv-X3) mit dem ein Arbeitsraum (R1, R2) des Hauptbremszylinders (SHZ, THZ) entweder mit einem Bremskreis (BK1) oder mit dem Wegsimulator (WS) hydraulisch verbindbar ist, einer Druckversorgungseinrichtung (DV), einer Steuer- und Regeleinheit (ECU) zur Steuerung und Regelung des Bremssystems, <b>dadurch gekennzeichnet, dass</b> zusätzlich zum 3/2-Wegeventil (MV, B-X2, A-X3, Aüv-X3) oder in dieses integriert eine Schutzeinrichtung vorgesehen ist, die sicherstellt, dass im Störungsfall eine hydraulische Verbindung vom Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) hin zur Bremskreisleitung (L4) vorhanden bzw. schaltbar ist.

Description

BREMSSYSTEM MIT EINEM 3/2-WEGEVENTIL ZUR WAHLWEISEN VERBINDUNG DES HAUPTBREMSZYLINDERS ENTWEDER MIT DEM WEGSIMULATOR ODER MIT MINDESTENS EINEM BREMSKREIS

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein hierfür entsprechend ausgebildetes 3/2-Wege-Ventil.

Ein mögliches vorbekanntes Bremssystem ist in Figur 1 dargestellt. Das Bremssystem weist einen Hauptbremszylinder HZ auf, welcher als Tandem-Hauptbremszylinder mit zwei Arbeitsräumen RI und R2 ausgeführt ist, wobei der Arbeitsraum RI über die hydraulische Leitung L2 und das Verbindungsventil V3 mit dem Bremskreis BK2 verbunden werden kann. Der Arbeitsraum R2 ist über die hydraulischen Leitungen LI und L4 sowie das Verbindungsventil VI mit dem Bremskreis BK1 verbindbar. Die hydraulische Leitung LI ist ebenfalls mit der hydraulischen Leitung L3 in Verbindung, an die ein Wegsimulator WS angeschlossen ist, wobei die hydraulische Leitung L3 mittels des Verbindungsventils V2 absperrbar ist. Zusätzlich weist das Bremssystem noch mindestens eine Druckversorgungseinrichtung DV auf, die über hydraulische Leitungen L5 und L6 mit den Bremskreisen BK1 und BK2 verbunden ist, wobei in der Regel zusätzliche, in Figur 1 nicht dargestellte, Ventile zur Absperrung der Leitungen L5 und L6 vorgesehen sind. Sofern das Bremssystem störungsfrei arbeitet, was als Normalbetrieb bezeichnet wird, sind die beiden Verbindungsventile VI und V3 geschlossen und das Verbindungsventil V2 geöffnet. Wird das Bremspedal 1 von der das Fahrzeug fahrenden Person betätigt, so wird in Abhängigkeit der Bremspedalstellung, welche mittels des Sensors 2 ermittelt wird, mit der mindestens einen Druckversorgungseinrichtung DV der Bremsdruck in den Bremskreisen BK1 und BK2, gesteuert bzw. eingeregelt. Beim Verstellen des Bremspedals 1 wird über den Stößel 3 und den im Hauptbremszylinder HZ vorhandenen Kolben in Zusammenwirken mit dem Wegsimulator WS ein Druck im Hauptbremszylinder aufgebaut, wodurch sich eine Reaktionskraft einstellt, die der Person ein Pedalgefühl vermittelt. Zumindest das Verbindungsventil V2 ist stets als 2/2 Wege-Ventil ausgebildet. Sollte ein Störungsfall auftreten, bei dem mittels der mindestens einen Druckversorgungseinrichtung DV eine Drucksteuerung in den Bremskreisen BK1 und BK2 nicht mehr möglich sein, so werden die beiden Verbindungsventile VI und V3 geöffnet und das Verbindungsventil V2 geschlossen. In diesem, auch als Rückfallebene bezeichneten Zustand fungiert der Hauptbremszylinder HZ als Druckversorgungquelle für die Bremskreise BK1 und BK2, wobei in diesem Zustand mittels des Bremspedals 1 der Druck in den Bremskreisen aufbaubar ist. Durch das Schließen des Verbindungsventils V2 wird eine Beeinflussung beim Bremsdruckaufbau durch den Wegsimulator WS vermieden. Ohne Schließen des Verbindungsventils V2 würde sich das Volumen des Wegsimulators WS als Verlustvolumen des Hauptbremszylinders auswirken, was zu einer Bremspedalwegverlängerung und damit einhergehend zu einem geringeren Bremsdruck führen würde. Wegen der fehlenden Bremskraftverstärkung wären beim weiterhin geöffneten Verbindungsventil V2 somit sehr lange Pedalwege erforderlich. Mangels Bremskraftverstärkung wird der Hauptbremszylinder HZ oftmals auch als Hilfskreis bezeichnet.

Nachteilig beim vorgeschriebenen Bremssystem ist, dass für die Absperrung des Hauptbremszylinder HZ gegenüber den Bremskreisen BK1 und BK2 sowie dem Wegsimulator WS mindestens drei Verbindungsventile und damit einhergehend relativ viele hydraulische Leitungen benötigt werden, was nicht nur teuer in der Herstellung ist, sondern auch zu einem relativ großen Bauvolumen des hydraulischen Moduls, in dem die Ventile des Bremssystems zusammengefasst sind, führt.

3/2-Wegeventile sind weit verbreitet in hydraulischen Antrieben und insbesondere auch in Bremssystemen von Automobilen. In Bremssystemen werden meistens 2/2-Wegeventile für die Drucksteuerung und -regelung genutzt. 3/2-Wege- ventile werden hingegen meist zur Zu- und Abschaltung einzelner Komponenten des Bremssystems genutzt. So offenbart DE 10 2017 000 472 Al die Verwendung von 3/2-Wegeventilen, um die Bremskreise wahlweise mit der motorisch angetriebenen Druckversorgungseinrichtung oder dem Hauptbremszylinder zu verbinden. Der Einsatz von 3/2-Wegeventilen, wie er aus der DE 10 2017 000 472 Al bekannt ist, führt jedoch bei Ausfall oder undichtem Ventilsitz zu Problemen. Ist zum Beispiel die hydraulische Verbindung vom Hauptbremszylinder zur Druckversorgungseinrichtung im 3/2-Wegeventil defekt, d. h. undicht, führt dies nachteilig zu einer starken Pedalrückwirkung, was zwangsläufig zur Abschaltung der Druckversorgungseinrichtung führt, womit gleichzeitig die Brems kraft Verstärkung wegfällt.

Figur 2 zeigt ein aus WO 2022 194 828 bekanntes gattungsgemäßes Bremssystem, bei dem die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder THZ, dem Wegsimulator WS und dem einen Bremskreis BK1 mittels eines 3/2-Wegeventils MV realisiert ist. Der Tandem-Hauptbremszylinder THZ weist einen Vorratsbehälter VB sowie zwei Arbeitsräume RI und R2 auf. Der die beiden Arbeitsräume RI und R2 trennende Kolben, welcher über einen Bolzen mittels des Pedal 1 verstellbar ist, ist nicht dargestellt. Der erste Arbeitsraum RI ist mittels der hydraulischen Leitung L2 mit dem Verbindungsventil V3 verbunden, welches die hydraulische Leitung L2 wahlweise von der Bremskreisleitung L8 des zweiten Bremskreises BK2 trennt bzw. mit dieser verbindet. Der zweite Arbeitsraum R2 des Tandem-Hauptbremszylinders THZ ist mittels der hydraulischen Leitung LI mit dem 3/2-Wegeventil MV verbunden. Je nach Schaltzustand des 3/2-Wegeventils MV ist die hydraulische Leitung LI mit der hydraulischen Leitung L3 zum Wegsimulator WS oder mit der hydraulischen Leitung L4 des ersten Bremskreises BK1 verbunden. Die Figur 2 zeigt das 3/2- Wegeventil MV im nicht bestromten Zustand. Im gestrichelten Rechteck sind die drei Ventile PD, BP1 und BP2 dargestellt, die zur Verbindung der Druckversorgungseinrichtung DV mit den beiden Bremskreisen BK1 und BK2 dienen.

Das aus WO 2022 194 828 bekannte 3/2-Wegeventil MV kann bei sehr schnellem Druckabbau aus dem Bremskreis über das 3/2-Wegeventil in Richtung Hauptbremszylinder THZ nachteilig zureißen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das gattungsgemäße Bremssystem derart fortzuentwickeln, dass es insbesondere bei Ausfall der Spannungsversorgung bzw. des Bordnetzes, der Steuer- und Regeleinheit ECU und/oder der Druckversorgung noch sicherer ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Bremssystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bremssystems nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche. Das Zureißen des 3/2-Wegeventils wird vorteilhaft erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zusätzlich zum 3/2-Wegeventil oder in dieses integriert eine Schutzeinrichtung vorgesehen ist, die sicherstellt, dass im Störungsfall, welcher insbesondere bei Ausfall oder Teilausfall der Druckversorgungseinrichtung, der Steuer- und Regeleinheit und/oder des Bordnetzes gegeben ist, eine hydraulische Verbindung vom Hauptbremszylinder hin zur Bremskreisleitung vorhanden bzw. schaltbar ist.

Die Schutzeinrichtung kann erfindungsgemäß entweder durch das Vorsehen zusätzlicher Ventile, entsprechende Ausbildung bereits vorhandener Ventile und/oder durch entsprechende Diagnose und daraus abgeleitet eine entsprechende Ansteuerung der Ventile gebildet sein.

So kann in einer ersten Ausführung die Schutzeinrichtung ein zusätzliches Ventil sein, über das von der Hauptbremszylinderleitung Hydraulikmedium in die Bremskreisleitung gelangen kann, wobei das Ventil entweder ein gesteuertes Schaltventil, insbesondere in Form eines 2/2-Wegeventils, oder ein Überströmventil sein kann. Das Ventil kann zudem vorteilhaft, insbesondere zur Platz- und/oder Kosteneinsparung, in das 3/2-Wegeventil integriert oder parallel zu diesem geschaltet sein.

In einer weiteren alternativen oder ergänzenden Ausführungsform kann die Schutzeinrichtung darin gebildet sein, dass die Steuer- und Regeleinheit die Drücke im Bremssystem derart steuert bzw. regelt, dass der am 3/2-Wegeventil anliegende Differenzdruck dp einen Grenzwert nicht überschreitet, so dass die Ventilfeder des 3/2-Wegeventils im Störungsfall das Ventil derart verstellt, dass von der Hauptbremszylinderleitung Hydraulikmedium in die Bremskreisleitung fließen kann.

Alternativ oder ergänzend kann die Schutzeinrichtung auch dadurch gebildet sein, dass die Steuer- und Regeleinheit den Volumenstrom beim Druckabbau p_ab bzw. die Druckänderungsgeschwindigkeit in mindestens einem Radbremszylinder RZi durch Ansteuern des 3/2-Wegeventils, insbesondere im Puls-Weiten-Modus (PWM-Betrieb), begrenzt, derart, dass das jeweilige Schaltventil über das der Druckabbau in dem jeweiligen Radbremszylinder RZi erfolgt, insbesondere gerade, nicht zureißt. Alternativ oder ergänzend kann die Schutzeinrichtung auch dadurch gebildet sein, dass der Ventilquerschnitt des 3/2-Wegeventils derart dimensioniert ist, dass im Störungsfall und bei Druckabbau über das 3/2-Wegeventils hin zum Hauptbremszylinder der Volumenstrom so begrenzt wird, dass das jeweilige Schaltventil über das der Druckabbau in dem jeweiligen Radbremszylinder erfolgt, insbesondere gerade, nicht zureißt.

Alternativ oder ergänzend kann die Schutzeinrichtung auch dadurch gebildet sein, dass ein elektrischer Energiespeicher vorgesehen ist, der bei Ausfall des Spannungsversorgung bzw. des Bordnetzes des Fahrzeugs zumindest solange die Steuer- und Regeleinheit und zumindest einige Hydraulikventile, insbesondere die Schaltventile versorgt, insbesondere für mindestens 20ms bis hin zu einigen Sekunden, bis die Ventile, insbesondere das 3/2-Wegeventil, in die für den Störungsfall richtigen Ventilstellungen verstellt sind.

Die vorbeschriebenen Maßnahmen können selbstverständlich einzeln oder in Kombination beim erfindungsgemäßen Bremssystem vorgesehen werden.

Beim erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystem für ein Bremssystem ist der eine Arbeitsraum des Hauptbremszylinders über das gesteuerte 3/2-Wege-Ven- til entweder mit einem Bremskreis oder mit dem Wegsimulator verbindbar. Zudem weist das Bremssystem mindestens eine Druckversorgungseinrichtung zur Drucksteuerung bzw. -regelung, insbesondere zum Druckaufbau und/oder Druckabbau, in dem mindestens einen Bremskreis auf. Selbstverständlich ist es auch im Sinne der Erfindung, wenn das Bremssystem noch zusätzlich mindestens ein Auslassventil zum Druckabbau und/oder ein alternatives Steuerelement, wie z.B. eine elektromotorisch angetriebene weitere Druckversorgungseinrichtung DV zum Druckabbau aufweist.

Im sogenannten „Normalbetrieb" des Bremssystems erfolgt die Drucksteuerung bzw. -regelung in dem mindestens einen Bremskreis mittels der Druckversorgungseinrichtung. Der Arbeitsraum des Hauptbremszylinders ist in diesem Betriebszustand über das 3/2-Wegeventil nur mit dem Wegsimulator hydraulisch verbunden. Die hydraulische Verbindung vom Arbeitsraum hin zum Bremskreis ist unterbrochen. Hierzu wird das 3/2-Wegeventil bestromt und der Magnetanker nimmt eine erste Position ein, was nachfolgend auch als zweiter Schaltzustand des 3/2- Wegeventils bezeichnet wird, in der er einen ersten Ventilschließkörper gegen den zugehörigen Ventilsitz drückt und somit eine erste hydraulische Verbindung des 3/2-Wegeventils, welche zur Verbindung der Anschlüsse für den Bremskreis und den Hauptbremszylinder dient, verschließt. Der im Bremskreis herrschende Druck wirkt dabei unterstützend zur Magnetkraft auf den ersten Ventilschließkörper. Damit dies möglich ist, ist erfindungsgemäß das 3/2-Wege-Ventil in der hydraulischen Verbindung zwischen der Druckversorgungseinrichtung und dem Hauptbremszylinder angeordnet. Die Ventilfeder im 3/2-Wegeventil kann hierdurch mit erhöhter Rückstellkraft dimensioniert werden, so dass das 3/2-Wegeventil vorteilhaft auch bei einem noch im Bremskreis befindlichen Druck von größer 150bar, also jenseits des Druckes bei Fading, noch sicher von der ersten Position des Magnetankers in die zweite Position des Magnetankers in den zweiten Schaltzustand des 3/2-Wege- ventils schaltet. Hierdurch erhöht sich vorteilhaft die Ausfallsicherheit des Bremssystems.

Eine Diagnose zur Feststellung des Ausfalls der Ventilfeder kann vorteilhaft einfach über den Schaltstrom des Magnetventils erfolgen.

Sofern eine Undichtigkeit des 3/2-Wegeventils auftritt, kann vorteilhaft das Bremssystem weiterhin mit der Druckversorgungseinrichtung zur Drucksteuerung in den Radbremsen bzw. Bremskreisen betrieben werden. Durch entsprechende Ansteuerung des 3/2-Wegeventils kann eine für die fahrende Person noch annehmbare Pedalcharakteristik eingeregelt werden. Hierzu kann vorteilhaft der Druck im Arbeitsraum des Hauptbremszylinders durch entsprechendes Schalten des 3/2-Wegeven- tils zwischen seinen beiden Schaltzuständen eingeregelt werden, um eine bestimmte Pedalcharakteristik einzuregeln, wobei hierzu der mittels der Druckversorgungseinrichtung erzeugte Druck genutzt wird. So kann vorteilhaft auch bei Ausfall des Wegsimulators und/oder einer Undichtigkeit des 3/2-Wegeventils, insbesondere der hydraulischen Verbindung zwischen den Anschlüssen für den Wegsimulator und dem Hauptbremszylinder, noch eine Bremskraftverstärkung mittels der mindestens einen Druckversorgungseinrichtung aufrechterhalten werden.

Vorteilhaft können für das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil viele Komponenten von konventionellen 2/2-Wegeventilen, wie sie für die Antiblockierfunktion (ABS) genutzt werden, verwendet werden. Insbesondere kann der elektromagnetische Teil eines konventionellen 2/2-Wegeventils für das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil genutzt werden. Der zusätzlich benötigte zweite Ventilsitz mit zweiten Ventilschließkörper und Ventilfeder kann in einer separaten Baueinheit zusammengefasst werden. Der erste Ventilschließkörper ist dabei in einer ersten Ventilkammer angeordnet und der zweite Ventilschließkörper in einer zweiten Ventilkammer. Zwischen den beiden Ventilsitzen ist eine dritte Ventilkammer angeordnet. Die erste Ventilkammer ist über einen Kanal mit einem ersten Ventilanschluss für den Bremskreis und die zweite Ventilkammer über einen Kanal mit einem zweiten Ventilanschluss für den Wegsimulator verbunden. Die dritte Ventilkammer ist über einen Kanal mit dem Ventilanschluss für den Hauptbremszylinder verbunden. Der erste Ventilschließkörper ist vorteilhaft mit dem Magnetanker verbunden, wobei am ersten Ventilschließkörper ein Stößel angeordnet ist, der beide Ventilsitze durchgreift und in seiner Länge so bemessen ist, dass im ersten Schaltzustand des Magnetventils der zweite Ventilschließkörper von dem Stößel entgegen der Ventilfederkraft vom zweiten Ventilsitz abgehoben wird, so dass die hydraulische Verbindung zwischen dem zweiten und dem dritten Ventilanschluss geöffnet ist. In der zweiten Ventilstellung wird bei unbestromtem 3/2-Wegeventil der zweite Ventilschließkörper von der Ventilfederkraft gegen den zweiten Ventilsitz abdichtend gedrückt und dabei der erste Ventilschließkörper aufgrund des Stößels von dem ersten Ventilsitz abgehoben, wodurch die erste hydraulische Verbindung zwischen dem ersten und dem dritten Ventilanschluss geöffnet und die zweite hydraulische Verbindung zwischen dem dritten und dem zweiten Ventilanschluss unterbrochen ist.

Der den Magnetanker mit dem ersten Ventilschließkörper verbindende Verbindungsbolzen kann im Durchmesser kleiner ausgebildet werden, als bei Standard 2/2- Wegeventilen für ABS, wodurch vorteilhaft ca. 20% Magnetkraft realisiert werden können. Um für die hohen Kräfte die Verlustleistung des 3/2-Wegeventils zu reduzieren, kann vorteilhaft die Erregerwicklung des 3/2-Wegeventils in das Magnetgehäuse eingegossen werden und dieses mit einem Kühlkörper versehen werden.

Auch ist es möglich einen Permanentmagnet zur Reduzierung der Verlustleistung im Joch anzuordnen.

Als Hauptbremszylinder kann sowohl ein Single- als auch ein Tandem-Hauptbremszylinder verwendet werden.

Durch den Einsatz eines Single-Hauptbremszylinders ergibt sich vorteilhaft eine Kostenreduktion sowie eine erhöhte Sicherheit durch Smartredundanz.

An die vorbeschriebenen Bremskreise sind in bekannter Weise über weitere - hier nicht weiter erläuterte Ventilschaltungen - Radbremsen angeschlossen. Nachfolgend wird anhand von Figuren das erfindungsgemäße Bremssystem und das hierfür erforderliche 3/2-Wegeventil näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 : konventionelles Bremssystem mit Hauptbremszylinder, Pedal, Wegsimulator und drei 2/2-Wegeventilen;

Fig. 2: erste mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems für ein Bremssystem mit einem 3/2-Wege- ventil zur wahlweisen Verbindung des als Tandem-Hauptbremszylin- der ausgebildeten Hauptbremszylinders mit dem Wegsimulator oder dem Bremskreis;

Fig. 3: zweite mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems für ein Bremssystems mit einem 3/2- Wegeventil zur wahlweisen Verbindung des als Single-Bremszylinder ausgebildeten Hauptbremszylinders mit dem Wegsimulator oder dem Bremskreis;

Fig. 3a schematische Darstellung einer ersten möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils für das erfindungsgemäße Betätigungssystem in nicht bestromter Position;

Fig. 3b schematische Darstellung einer ersten möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils für das erfindungsgemäße Betätigungssystem in bestromter Position;

Fig. 3c: möglicher konstruktiver Aufbau eines ersten 3/2-Wegeventils;

Fig. 4: dritte mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems für ein Bremssystems mit einem 3/2- Wegeventil zur wahlweisen Verbindung des als Single-Bremszylinder ausgebildeten Hauptbremszylinders mit dem Wegsimulator oder dem Bremskreis;

Fig. 4a: schematische Darstellung einer zweiten möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils für das erfindungsgemäße Betätigungssystem in nicht bestromter Position; Fig. 4b: schematische Darstellung einer zweiten möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils für das erfindungsgemäße Betätigungssystem in bestromter Position;

Fig. 4c: möglicher konstruktiver Aufbau eines zweiten 3/2-Wegeventils;

Fig. 4d Druckverläufe;

Fig. 5: erste Hardwaremaßnahme zur Reduzierung der Ventildimension des

3/2-Wegeventils A-X3 in Fig. 4 für die Situation „Bremsung mit hoher Pedalkraft auf sehr glatter Fahrbahn und Ausfall der ECU";

Fig. 6: vierte mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems für ein Bremssystems mit einem 3/2- Wegeventil zur wahlweisen Verbindung des als Single-Bremszylinder ausgebildeten Hauptbremszylinders mit dem Wegsimulator oder dem Bremskreis;

Fig. 6a: schematische Darstellung einer dritten möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils für das erfindungsgemäße Betätigungssystem in nicht bestromter Position;

Fig. 6b: schematische Darstellung einer dritten möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils für das erfindungsgemäße Betätigungssystem in bestromter Position;

Fig. 6c: möglicher konstruktiver Aufbau eines dritten 3/2-Wegeventils;

Fig. 7: fünfte mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems für ein Bremssystems mit einem 3/2- Wegeventil zur wahlweisen Verbindung des als Single-Bremszylinder ausgebildeten Hauptbremszylinders mit dem Wegsimulator oder dem Bremskreis;

Fig. 7a: schematische Darstellung der ersten möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils für das erfindungsgemäße Betätigungssystem in bestromter Position;

Fig. 8: sechste mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems für ein Bremssystems mit einem 3/2- Wegeventil zur wahlweisen Verbindung des als Single-Bremszylinder ausgebildeten Hauptbremszylinders mit dem Wegsimulator oder dem Bremskreis;

Fig. 8a: schematische Darstellung der zweiten möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils für das erfindungsgemäße Betätigungssystem in bestromter Position;

Fig. 9: zeitlicher Verlauf des Bremspedalwegs im Fehlerfall zur Erzeugung eines annehmbaren Pedalgefühls bei einer Bremsung mit kleinerem Druck im Hauptbremszylinder als im Bremskreis;

Fig. 9a: zeitlicher Verlauf des Bremspedalwegs im Fehlerfall zur Erzeugung eines annehmbaren Pedalgefühls bei einer Bremsung mit größerem Druck im Hauptbremszylinder als im Bremskreis.

Die Figur 3 zeigt eine weitere zweite mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems für ein Bremssystem, wobei im Gegensatz zum Bremssystem gemäß Figur 2 der Hauptbremszylinder HZ als Single- Hauptbremszylinder SHZ mit nur einem Arbeitsraum RI ausgebildet ist. Der Arbeitsraum RI des Single-Hauptbremszylinders SHZ ist über die hydraulische Leitung LI mit dem 3/2-Wegeventil B-X2 verbunden, welches analog zum in Figur 2 dargestellten und beschriebenen 3/2-Wegeventil MV den Arbeitsraum RI wahlweise mit dem Wegsimulator WS oder dem Bremskreis BK1 verbindet. Beim derartigen Bremssystem kann beispielhaft die Druckversorgungseinrichtung DV über ein Verbindungsventil PD mit einer hydraulischen Leitung L5 an den Bremskreis BK1 angeschlossen sein.

Die Figur 3a zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils B-X2 für das erfindungsgemäße Bremssystem. Das 3/2-Wegeventil B-X2 weist eine Erregerwicklung 5 auf, die um ein Magnetjoch 6 angeordnet ist, in welchen der Magnetanker 4 in axialer Richtung zum Verbindungsbolzen 7, 7a verstellbar ist. Am linken Ende des Magnetankers 4 ist ein Anschlagelement 4a eingeordnet, welches in dem in Figur 3a dargestellten nicht bestromten Schaltzustand des 3/2-Wegeventil B-X2 an die Innenwandung des Magnetjochs 6 anstößt. Am rechten Ende des Verbindungsbolzen 7, 7a ist der erste Ventilschließkörper VSK1 angeordnet, welcher mit dem Verbindungsbolzenende 7a fest verbunden ist. Der erste Ventilschließkörper VSK1 wirkt zusammen mit dem ersten Ventilsitz VS1, welcher Bestandteil des Magnetjochs 6 sein kann. Das Magnetjoch 6 bildet im Bereich des Verbindungsbolzenabschnitts 7a eine erste Ventilkammer Kl, die über den ersten Ventilanschluss AN1 und die hydraulische Leitung L4 mit dem Bremskreises BK1 in Verbindung ist.

Das 3/2-Wegeventil B-X2 weist zudem eine zweite Ventilkammer K2 auf, in der die Ventilfeder VF sowie ein zweiter Ventilschließkörper VSK2 angeordnet ist. Die zweite Ventilkammer K2 ist über den zweiten Ventilanschluss AN2, und über die hydraulische Leitung L3 mit dem Wegsimulator WS, verbunden. Die zweite Ventilkammer K2 bildet mit ihrer linken Seite den zweiten Ventilsitz VS2 des 3/2-Wege- ventils B-X2, welcher mit dem zweiten Ventilschließkörper VSK2 zusammenwirkt. Zwischen den beiden Ventilsitzen VS1 und VS2 ist eine dritte Ventilkammer K3 angeordnet, die über den dritten Ventilanschluss AN3 und der hydraulischen Leitung LI mit dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ verbunden ist. An der dem Verbindungsbolzen 7, 7a abgewandten Seite des ersten Ventilschließkörpers VSK1 ist ein Stößel ST angeformt oder befestigt, der von seiner Länge so dimensioniert ist, dass er den ersten Ventilsitz VS1 sowie die dritte Ventilkammer K3 durchgreift und mit seinem freien Ende auf den zweiten Ventilschließkörper VSK2 im bestromten Zustand des 3/2-Wegeventils wirken kann. In Figur 3a ist der „nicht bestromte" Zustand dargestellt. In diesem drückt die Ventilfederkraft, FVF, den zweiten Ventilschließkörper VSK2 gegen den zweiten Ventilsitz VS2, wobei der Wegsimulator WS von der dritten Ventilkammer K3 abgekoppelt ist, wobei zudem der Magnetanker 4 nach links verstellt ist, sodass über den Ringspalt zwischen dem ersten Ventilschließkörper VSK1 und dem ersten Ventilsitz VS1 die erste Ventilkammer Kl mit der dritten Ventilkammer K3 in Verbindung ist, womit der Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ über die hydraulischen Leitung L4 mit dem ersten Bremskreis BK1 verbunden ist.

Die Dimensionierung der Ventilfeder VF bestimmt dabei den Öffnungsdruck, d.h. die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und der Druck im Wegsimulator WS, Pws, bei dem der Ventilsitz VS2 öffnet, in der Rück- fallebene, z.B. bei Ausfall der Druckversorgungseinrichtung DV. Hier fordert der Gesetzgeber, dass mit einer Fußkraft auf das Bremspedal 1 von 500N eine Fahrzeugverzögerung von mindestens 0,24g erzeugbar ist. Mit einer Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, auf Z. B. 75bar Öffnungsdruck kann bei entsprechend höherer Pedalkraft nahezu der 3-fache Verzögerungswert erreicht werden.

In Figur 3b ist der „bestromte" Zustand dargestellt. In diesem drückt die Magnetkraft, FM, welche durch die Bestromung der Erregerspule 5 entsteht, den Magnetanker 4 nach rechts, und damit die Ventilfeder VF zusammen, den ersten Ventilschließkörper VSK1 gegen den Ventilsitz VS1, den zweiten Ventilschließkörper VSK2 weg vom zweiten Ventilsitz VS2, sodass über den Ringspalt zwischen dem zweiten Ventilschließkörper VSK2 und dem zweiten Ventilsitz VS2 die zweite Ventilkammer K2 mit der dritten Ventilkammer K3 in Verbindung ist, womit der Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ über die hydraulische Leitung LI, über die Ventilkammer K3, über die Ventilkammer K2 und über die hydraulische Leitung L3 mit dem Wegsimulator WS verbunden ist. Über die hydraulische Leitung LI, die Ventilkammer K3, die Ventilkammer K2 und die hydraulischen Leitung L3 gibt es einen Druckausgleich zwischen dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und dem Druck im Wegsimulator WS, Pws, so dass die Drücke im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und im Wegsimulator, Pws, abgesehen von dynamischen Einflüssen, gleich groß sind. Dabei ist die Verbindung zwischen der Ventilkammer Kl und der Ventilkammer K3 unterbrochen, so dass ein Druckunterschied zwischen dem Druck in der Ventilkammer Kl, PKI, und dem Druck in der Ventilkammer K3, PK3, aufrechterhalten bleibt. Z.B. kann bei der automatischen Notbremsung (Automatic Emergency Brake, AEB) der Druck in der Ventilkammer Kl, PKI, durchaus den höchsten Druck den die Druckversorgungseinrichtung DV bereitstellen kann, z.B. PKi = 200bar, betragen wobei der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und damit der Druck in der Ventilkammer K3, PK3 = Obar beträgt. Fällt in diesem Zustand die Druckversorgungseinrichtung DV aus, so muss die Ventilfeder VF die Verbindung zwischen der Ventilkammer Kl und der Ventilkammer K3 wiederherstellen, damit der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, entspricht. Diese Situation, höchster Druck im Bremskreis BK1, im Beispiel PBKi = PKi = 200bar, und niedrigstem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, im Beispiel Pnz=PK3=0bar, stellt die höchste Anforderung an die Kraft der Feder VF, FVF, und damit an die Magnetkraft, FM, und damit an die Ventildimensionierung.

Die Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, bestimmt dabei der Öffnungsdruck, d.h. die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Ventilkammer Kl, PKI, bzw. im Bremskreis BK1, PBKI, (im Beispiel PßKi = 200bar) und Druck in der Ventilkammer K3, PK3, bzw. im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, bzw. im Wegsimulator WS, Pws, (im Beispiel Pnz=0bar) bei dem der Ventilsitz VS1 öffnet.

Um auch in der mechanischen Rückfallebene, z. B. bei ECU-Ausfall, alleine mit der Fußkraft den Druck im Bremskreis BK1, PBKI, schnell erhöhen zu können, wird die Sitzfläche vom Ventilsitz VS1 vorzugsweise groß gewählt. Da die Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, proportional mit der Sitzfläche vom Ventilsitz VS1 zunimmt, ist die Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, bei großer Sitzfläche des Ventilsitzes VS1 auch groß. Wie oben beschrieben, wird bei der Bestromung des Ventils die Feder VF durch die Magnetkraft, FM, zusammengedrückt, wobei bei großer Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, die Magnetkraft, FM, und damit die gesamte Ventildimensionierung groß sein müssen, wodurch die Ventilkosten groß werden.

Die Figur 3c zeigt einen möglichen konstruktiven Aufbau des erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils B-X2. Der obere Teil, bestehend aus Magnetanker 4, Erregerspule 5, Magnetjoch 6, entspricht dabei dem Aufbau eines Standard-2/2-Wege-Einlass- ventils für ein Antiblockiersystem (ABS). Aus diesem Grund wird hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet und hier wird nur der untere Teil, welcher eine Umwandlung des 2/2-Wegeventils in ein 3/2-Wegeventil bewirkt, mit Hinweis auf die Funktionen welche in Fig. 3a und in Fig. 3b beschrieben sind, eingehend beschrieben.

Das Ventil ist in seinen stromlosen Zustand dargestellt. Das Magnetjoch 6 dient zur Führung für den Verbindungsbolzen 7, 7a, welcher mit dem ersten Ventilschließkörper VSK1 verbunden ist. Der Verbindungsbolzen 7 kann im Vergleich zur Standardausführung des 2/2-Wege-Einlassventils im Durchmesser kleiner gestaltet werden, was die effektive Polfläche vergrößert. Der erste Ventilschließkörper VSK1 wirkt zusammen mit dem ersten Ventilsitz VS1 und ist halbkugelförmig ausgestaltet, um eine sichere Dichtwirkung zu erzielen bzw. zu gewährleisten. Der erste Ventilsitz VS1 ist im Magnetjoch 6 angeordnet. Der erste Ventilsitz VS1 kann jedoch auch im Magnetjoch 6 integriert oder über eine eingebördelte Platte ausgeführt werden. Ein Stößel ST ist am ersten Ventilschließkörper VSK1 angeformt oder aber mit dem Verbindungsbolzen 7a verbunden. Der Stößel ST durchgreift den ersten Ventilsitz VS1 und wirkt auf den zweiten Ventilschließkörper VSK2, welche teilweise kugelförmig ausgebildet ist und mit dem zweiten Ventilsitz VS2 zusammenwirkt.

Wie dargestellt, kann der zweite Ventilsitz VS2 zusammen mit dem zweiten Ventilschließkörper VSK2 und der Ventilfeder VF in einem separaten Gehäuse als Baueinheit zusammengefasst werden. Dies bietet Vorteile in der Vormontage und Ventileinstellung. Hierzu wird die Baueinheit in das Magnetjoch 6 eingepresst. Für eine sichere Verbindung der Baueinheit mit dem Magnetjoch 6 bietet sich eine Verstemmung an. Zum Schutz gegen vagabundierende Schmutzpartikel in den Ventilsitzen VS1 und VS2 sind alle Anschlüsse AN1, AN2 und AN3 mit Filtern Fl, F2 und F3 geschützt.

Die Ventileinstellung erfolgt in der Weise, dass der Stößel ST zur Kugel VSK2 einen kleinen Abstand hat.

Zur Reduzierung der Spulenerwärmung kann die Erregerwicklung 5 mit dem Magnetgehäuse 9 vergossen werden.

Die Figur 4 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems für ein Bremssystem wie in Fig. 3, wobei das 3/2-Wegeventil B-X2 durch ein 3/2-Wegeventil A-X3 ersetzt ist.

Die Figur 4a zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils A-X3 für das erfindungsgemäße Bremssystem. Das 3/2-Wegeventil A-X3 weist eine Erregerwicklung 5 auf, die um ein Magnetjoch 6 angeordnet ist, in welchen der Magnetanker 4 in axialer Richtung zum Verbindungsbolzen 7, 7a verstellbar ist. Am linken Ende des Magnettankers 4 ist ein Anschlagelement 4a eingeordnet, welches in dem in Figur 4a dargestellten nicht bestromten Schaltzustand des 3/2-Wegeventil A-X3 an die Innenwandung des Magnetjochs 6 anstößt. Am rechten Ende des Verbindungsbolzen 7, 7a ist der Ventilschließkörper VSK angeordnet. Der Ventilschließkörper VSK wirkt zusammen mit dem ersten Ventilsitz VS1, welcher Bestandteil des Magnetjochs 6 sein kann. Das Magnetjoch 6 bildet im Bereich des Verbindungsbolzenabschnitts 7a eine erste Ventilkammer Kl, die über den ersten Ventilanschluss AN1 und die hydraulische Leitung L3 mit dem Wegsimulator WS in Verbindung ist.

Das 3/2-Wegeventil A-X3 weist zudem eine zweite Ventilkammer K2 auf, in der die Ventilfeder VF angeordnet ist. Die zweite Ventilkammer K2 ist über den zweiten Ventilanschluss AN2, und über die hydraulische Leitung L4 mit dem Bremskreis BK1 verbunden. Die zweite Ventilkammer K2 bildet mit ihrer linken Seite den zweiten Ventilsitz VS2 des 3/2-Wegeventils A-X3, welcher mit dem Ventilschließkörper VSK zusammenwirkt. Zwischen den beiden Ventilsitzen VS1 und VS2 ist eine dritte Ventilkammer K3 angeordnet die über den dritten Ventilanschluss AN3 und der hydraulischen Leitung LI mit dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ verbunden ist.

In Figur 4a ist der „nicht bestromte" Zustand dargestellt. In diesem drückt die Ventilfederkraft, FVF, den Ventilschließkörper VSK gegen den ersten Ventilsitz VS1, wobei der Wegsimulator WS von der dritten Ventilkammer K3 abgekoppelt ist, wobei zudem der Magnetanker 4 nach links verstellt ist, sodass über den Ringspalt zwischen dem Ventilschließkörper VSK und dem zweiten Ventilsitz VS2 die zweite Ventilkammer K2 mit der dritten Ventilkammer K3 in Verbindung ist, womit der Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ über die hydraulischen Leitung LI, den Ventilanschluss AN3, die Ventilkammer K3, die Ventilkammer K2, den Ventilanschluss AN2 und die hydraulische Leitung L4 mit dem ersten Bremskreis BK1 verbunden ist. Die Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, kann in diesem „nicht bestromten" Zustand der Erregerwicklung 5 klein gewählt werden, weil sowohl bei Pedal krafterhö- hung als auch bei Pedalkraftreduzierung der Druck in der Ventilkammer K3, PK3, bzw. im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, die Kraft der Feder, FVF, auf den Ventilschließkörper VSK unterstützt.

In Figur 4b ist der „bestromte" Zustand der Erregerwicklung 5 dargestellt. In diesem drückt die Magnetkraft, FM, welche durch die Bestromung entsteht, den Magnetanker 4 in axialer Richtung nach rechts, und damit über den Verbindungsbolzen 7 , 7a und den Ventilschließkörper VSK die Ventilfeder VF zusammen, den Ventilschließkörper VSK gegen den zweiten Ventilsitz VS2, und weg vom ersten Ventilsitz VS1, sodass über den Ringspalt zwischen dem Ventilschließkörper VSK und dem ersten Ventilsitz VS1 die erste Ventilkammer Kl mit der dritten Ventilkammer K3 in Verbindung ist, womit der Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ über die hydraulische Leitung LI, über den Ventilanschluss AN3 über die Ventilkammer K3, über die Ventilkammer Kl, über den Ventilanschluss AN1 und über die hydraulische Leitung L3 mit dem Wegsimulator WS verbunden ist. Über diese Verbindung gibt es einen Druckausgleich zwischen dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und dem Wegsimulator WS, so dass die Drücke im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und im Wegsimulator, Pws, abgesehen von dynamischen Einflüssen, gleich groß sind. Dabei ist die Verbindung zwischen der Ventilkammer K2 und der Ventilkammer K3 unterbrochen, so dass ein Druckunterschied zwischen der Ventilkammer K2, PK2, und der Ventilkammer K3, PK3, aufrechterhalten bleibt. Bei einer Normalbremsung ist der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, deutlich kleiner als der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, SO dass, z.B. wenn das Ventil abgeschaltet wird, der Ventilsitz VS2 durch diesen Druckunterschied aber auch durch die Ventilfederkraft, FVF, geöffnet wird. Bei einer rekuperativen Bremsung kann der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, kleiner sein (z.B. PßKi=0bar) als der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ. Die Dimensionierung des 3-Wegeventils A-X3 muss bei der rekuperativen Bremsung abgestimmt sein auf die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und dem Druck PBKI im Bremskreis BK1. Bei der rekuperativen Bremsung mit z.B. Bremskreisdruck PßKi=Obar ist der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, klein, z.B. unterhalb von 4Obar, so dass die Druckdifferenz unterhalb von PHz-PßKi=4O-O=4Obar bleibt und die Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, Z . B. wenn das Ventil abgeschaltet wird, auch klein ist.

Eine Bremsung mit hoher Pedalkraft auf griffiger Fahrbahn löst eine ABS-Bremsung aus mit Druck im Bremskreis BK1, PBKI, von z.B. PßKi = 150bar und hohem Druck in der Ventilkammer K3, PK3, der durchaus maximal PK3=PHz,max=270bar betragen kann. Wenn in diesem Zustand das Ventil abgeschaltet wird, so muss die Ventilfeder VF die Verbindung zwischen der Ventilkammer K2 und der Ventilkammer K3 wiederherstellen, damit der Druck PBKI im Bremskreis BK1 den Druck PHZ im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ entspricht, PBKI = PHZ . Dazu muss die Ventilfederkraft, FVF, den Ventilsitz VS2 entgegen der Druckdifferenz zwischen der Ventilkammer K3, PK3, und der Ventilkammer K2, PKZ, (im Beispiel PK3 - PKZ = PHZ, max - PBKI = 270bar - 150bar = 120bar), den Öffnungsdruck, öffnen. Die Dimensionierung des 3/2-Wege- ventils A-X3 muss entsprechend dieser Druckdifferenz, im Beispiel von 120bar, größer gewählt werden als bei der Druckdifferenz bei der Rekuperation von im Beispiel PHz-PßKi=40bar.

Um auch in der mechanischen Rückfallebene, z. B. bei ECU-Ausfall, mit der Fußkraft den Druck im Bremskreis schnell erhöhen zu können, wird die Sitzfläche vom Ventilsitz VS2 vorzugsweise groß gewählt. Da die Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, proportional mit der Sitzfläche vom Sitz VS2 zunimmt, ist die Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, bei großer Sitzfläche des Ventilsitzes VS2 auch groß. Wie oben beschrieben, wird bei der Bestromung des Ventils die Feder VF durch die Magnetkraft, FM, zusammengedrückt, wobei bei großer Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, die Magnetkraft, FM, und damit die gesamte Ventildimensionierung groß sein muss, wodurch die Ventilkosten groß werden.

Zur Reduzierung des Öffn ungsd rucks PHZ- PBKI des Ventilsitzes VS2 bei der Bremsung mit hoher Pedalkraft auf griffiger Fahrbahn, im Beispiel von Pnz.max- PßKi = 120bar, gibt es eine Softwaremaßname, mit der der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, mit Wirkung der Druckversorgungseinrichtung DV, knapp unterhalb des Drucks in der Ventilkammer K3, PK3, d.h. knapp unterhalb des Drucks im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, gehalten wird. Der Richtwert der Druckdifferenz wird erreicht, wenn bei dem Maximalwert des Drucks im Hauptbremszylinder PHZ, max, der Bremskreisdruck PBKI auch seinen Maximalwert PBKI, max erreicht, die von der Druckversorgungseinrichtung DV geliefert werden kann, z.B. PHz,max=270bar und PBKi,max= PDv,max = 200bar. Die Druckdifferenz zwischen der Ventilkammer K3, PK3, und der Ventilkammer K2, PK2, ist dann maximal APmax = PHz,max - PBKI, max = 270 - 200 = 70bar. D.h. in diesem Beispiel, dass der Öffnungsdruck des Ventilsitzes VS2 nicht mehr wie im Beispiel PHZ- PBKI = 120bar beträgt, sondern mit der Softwaremaßnahme nur maximal PHZ, max- PBKI, max = APmax = 70bar beträgt. Dazu muss die Ventilfederkraft, FVF, bei Abschaltung der Ventilansteuerung den Ventilsitz VS2 nur gegen die Druckdifferenz APmax zwischen der Ventilkammer K3, PK3, und der Ventilkammer K2, PK2, (in diesem Beispiel den reduzierten Öffnungsdruck APmax = 70bar) öffnen. Mit dieser Reduzierung des Öffn ungsd rucks des Ventilsitzes VS2 von 120bar auf APmax =70bar kann die Dimensionierung des Ventils, d. h. die Ventilfederkraft, FVF, klein gehalten werden. Sinnvollerweise wird für die Dimensionierung des 3/2- Wegeventils A-X3, d.h. für die Dimensionierung der Ventilfederkraft FVF, die Druckdifferenz APSW etwas größer alS APmax gewählt: APsW > APmax = PhZ,max - PDV,max , z.B. APsw = 90bar (siehe Fig. 4d, wobei PBKI, max= PDv, max) um eine Toleranz bei der Einstellung des Bremskreisdrucks PBKI ZU erlauben. Da nun die Kraft FVF der Ventilfeder VF auf den Wert APsw ausgelegt wird, muss verhindert werden, dass die Druckdifferenz zwischen der Ventilkammer K3, PK3, und der Ventilkammer K2, PK2, größer als APsw wird, weil sonst die Federkraft FVF das Ventil nicht in seinen unbestromten Zustand schalten kann. D.h. der Druck PBKI im Bremskreis BK1 darf nicht unterhalb des Drucks PHZ-APSW fallen. Deshalb muss der Bremskreisdruck PBKI per Software zwischen PHZ-APSW (der Minimalwert) und Pnz-APmax (der Maximalwert) gehalten werden. Mit dieser Softwaremaßnahme kann, beim intakten Bremssystem, trotz der relativ geringen Federkraft FVF, welche der relativ kleinen Druckdifferenz von APsw entspricht, z.B. 90bar, das Ventil zu jeder Zeit in seine unbestromte Position geschaltet werden.

Wenn der Hauptbremszylinderdruck PHZ kleiner ist als PHZ, max, dann könnte die Druckdifferenz zwischen der Ventilkammer K3, PK3, und der Ventilkammer K2, PK2, noch kleiner als APmax eingestellt werden, um eine noch sicherere Funktion der Ventilfeder VF zu bewirken. Dies wird jedoch nicht bevorzugt, da dies bedeutet, dass der Bremskreisdruck PBKI dann höher als notwendig ist, was die hydraulischen Komponenten mehr belastet als notwendig ist.

Im Fehlerfall, wenn z.B. die ECU ausfällt, wirkt die Softwaremaßnahme nicht mehr. Die vier Schließventile SV1, ..., SV4 in den vier hydraulischen Leitungen zwischen dem Bremskreis BK1 und den vier Radbremszylindern (nicht eingezeichnet, SV1, ..., SV4 entsprechen dem Standard 2/2-Wege Einlassventil für ein Antiblockiersystem, ABS, allerdings ohne Rückschlagventil), öffnen beim ECU-Ausfall oder sind bereits offen, wodurch der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, zusammenbricht auf dem Druckniveau PRZ der Radbremszylinder, z.B. auf PBKI = P Z = 120bar. Die Ventilfeder VF muss die Verbindung zwischen der Ventilkammer K2 und der Ventilkammer K3 wiederherstellen, damit der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, den Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, entspricht. Dazu muss die Ventilfederkraft, FVF, den Ventilsitz VS2 entgegen der Druckdifferenz zwischen der Ventilkammer K3, PK3, und der Ventilkammer K2, PKZ, (im Beispiel PK3 - PKZ = 270bar - 120bar = 150bar), den Öffn ungsd ruck, öffnen. Die Dimensionierung des 3/2-Wegeventils A-X3 muss entsprechend dieser Druckdifferenz, im Beispiel von 150bar, größer gewählt werden als bei der reduzierten Druckdifferenz von z.B. APsw = 90bar.

Eine noch höhere Anforderung an die Federkraft FVF stellt der ECU-Ausfall während einer Bremsung mit hoher Pedalkraft auf sehr glatter Fahrbahn, die eine ABS-Brem- sung auslöst, dar, mit hohem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und in der Ventilkammer K3, PK3, der durchaus maximal z.B. PHZ, max = PK3 = 270bar betragen kann. Bei dem ECU-Ausfall, wirkt die Softwaremaßnahme nicht mehr, die vier Schließventile SV1, ..., SV4 zu den vier Radbremszylindern öffnen oder sind zum Teil bereits offen und der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, und damit der Druck in der Ventilkammer K2, PKZ, bricht zusammen auf dem Niveau der Radbremszylinder, welches bei der ABS-Bremsung auf sehr glatter Fahrbahn z.B. im Bereich von PBKI = PRZ = lObar liegen kann. Nach dem ECU-Ausfall muss die Ventilfeder VF die Verbindung zwischen der Ventilkammer K2 und der Ventilkammer K3 wiederherstellen, damit der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, den Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, entspricht. Dazu muss die Ventilfederkraft, FVF, den Ventilsitz VS2 gegen der Druckdifferenz zwischen der Ventilkammer K3, PK3, und der Ventilkammer K2, PKZ, (im Beispiel PK3 - PKZ = PHZ - PBKI = 270bar - lObar = 260bar), den Öffnungsdruck, öffnen. Die Dimensionierung der Ventilfeder VF, d.h. die Ventilfederkraft FVF, des 3/2-Wegeventils A-X3 muss im Fehlerfall entsprechend der sehr hohen Druckdifferenz von 260bar viel größer gewählt werden als bei der reduzierten Druckdifferenz beim intakten Bremssystem von im Beispiel APsw = 90bar. Diese Situation, Bremsung mit hoher Pedalkraft auf sehr glatter Fahrbahn und ECU-Ausfall, stellt die höchste Anforderung an die Ventilfederkraft FVF und damit an die Magnetkraft FM . Für diese Situation, sind zwei Hardwaremaßnahmen zur Reduzierung der Ventildimensionierung vorgesehen, wobei die erste Hardwaremaßnahme in Fig. 5 gezeigt ist und die zweite Hardwaremaßnahme in den Figuren 6a bis 6c dargestellt ist.

Die Figur 4c zeigt einen möglichen konstruktiven Aufbau des erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils A-X3. Der obere Teil, bestehend aus Magnetanker 4, Erregerspule 5, Magnetjoch 6, entspricht dabei dem Aufbau eines Standard-2/2-Wege-Einlass- ventils für ein Antiblockiersystem (ABS). Aus diesem Grund wird hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet und hier wird nur der untere Teil, welcher eine Umwandlung des 2/2-Wegeventils in ein 3/2-Wegeventil bewirkt, mit Hinweis auf die Funktionen welche für Fig. 4a und Fig. 4b beschrieben sind, eingehend beschrieben.

Das Magnetjoch 6 dient zur Führung für den Verbindungsbolzen 7, 7a, welcher mit dem Ventilschließkörper VSK in Wirkung steht. Der Verbindungsbolzen 7 kann im Vergleich zur Standardausführung des 2/2-Wege-Einlassventils im Durchmesser kleiner gestaltet werden, was die effektive Polfläche vergrößert. Der Ventilschließkörper VSK wirkt zusammen mit dem ersten Ventilsitz VS1 und ist halbkugelförmig ausgestaltet, um eine sichere Dichtwirkung zu erzielen bzw. zu gewährleisten. Der erste Ventilsitz VS1 ist im Magnetjoch 6 über einen eingebördelten Zylinder ausgeführt. Ein Stößel ST ist mit dem Verbindungsbolzen 7a verbunden. Der Stößel ST durchgreift den ersten Ventilsitz VS1 und wirkt auf den Ventilschließkörper VSK, welcher teilweise kugelförmig ausgebildet ist und mit dem zweiten Ventilsitz VS2 zusammenwirkt.

Wie dargestellt, kann der zweite Ventilsitz VS2 zusammen mit dem Ventilschließkörper VSK und der Ventilfeder VF in einem separaten Gehäuse als Baueinheit zusammengefasst werden. Dies bietet Vorteile in der Vormontage und Ventileinstellung. Hierzu wird die Baueinheit in das Magnetjoch 6 eingepresst. Für eine sichere Verbindung der Baueinheit mit dem Magnetjoch bietet sich eine Verstemmung an. Zum Schutz gegen vagabundierende Schmutzpartikel in den Ventilsitzen VS1 und VS2 sind alle Anschlüsse AN1, AN2 und AN3 mit Filtern Fl, F2 und F3 geschützt.

Die Ventileinstellung erfolgt in der Weise, dass der Stößel ST zum Ventilschließkörper VSK einen kleinen Abstand hat.

Die Figur 4d zeigt die Druckverläufe, wie sie für ein 3/2-Wegeventil benötigt werden, sofern die erforderliche Federkraft der Ventilfeder reduziert wird, damit das Ventil an sich kleiner dimensioniert werden kann, da bei reduzierter Federkraft auch die erforderliche magnetische Antriebskraft reduziert werden kann. Im Durchschnitt kann eine das Fahrzeug fahrende Person einen maximalen Druck Pnzmax im Hauptbremszylinder von z.B. 270 bar mit ihrer Fußkraft erzeugen. Die Druckversorgung DV kann jedoch in der Regel nur einen Maximaldruck PßKimax von ca. 200 bar aufbauen. Wenn nun zum Zeitpunkt ti das 3/2-Wegeventil abgeschaltet werden soll, dann muss die Ventilfeder des 3/2-Wegeventils gegen den Druckunterschied APmax von ca. 70 bar, mit

APmax ⁼ PlHZ.max “ PßKl,max das Ventil in den stromlosen Zustand versetzen.

Mit einem Sicherheitszuschlag wird die Ventilfederkraft FVF auf APsw > APmax ausgelegt. Durch den Sicherheitszuschlag wird für APsw = 90 bar, statt 70 bar ohne Sicherheitszuschlag.

Der Bremskreisdruck PBKI sollte dann größer oder gleich groß sein wie PHZ - APsw:

bar damit die Ventilfeder zu jeder Zeit gegen den Druckunterschied

AP = PHZ - PBKI das 3/2-Wegeventil in den stromlosen Zustand versetzen kann.

Die Fig. 5 zeigt die erste Hardwaremaßnahme zur Reduzierung der Ventildimension des 3/2-Wegeventils A-X3 in Fig. 4 für die Situation „Bremsung mit hoher Pedalkraft auf sehr glatter Fahrbahn und Ausfall der ECU", z.B. durch Ausfall der Spannung UB. Hierzu wird die ECU ergänzt mit einer Teil-ECU, die unmittelbar nach Ausfall der Spannung UB noch für kurze Zeit eine Bestromung der vier Schließventile SV1, ..., SV4 zu den vier Radbremszylindern (nicht eingezeichnet) erlaubt. In Fig. 5 ist die ECU gezeigt, die vom Bordnetz mit einer Spannung UB versorgt wird. Ausgang der ECU sind unter anderem die Steuerung des 3/2-Wegeventils A-X3, die Steuerung der vier Schließventile SV1, ..., SV4 zu den vier Radbremszylindern, die Steuerung von n weiteren Magnetventile MVx und die Steuerung des Motors der Druckversorgungseinrichtung DV. Weiter ist in Fig. 5 eine Teil-ECU eingezeichnet, die auch vom Bordnetz mit einer Spannung UB versorgt wird. Ausgang der Teil-ECU sind die Steuerungen der vier Schließventile SV1, ..., SV4 zu den vier Radbremszylindern, wobei die Teil-ECU die Bestromung der vier Schließventile SV1, ..., SV4 noch über eine kurze Zeit, z.B. > 20ms, nach Ausfall der Spannung UB aufrechthält. Damit bleiben die vier Schließventile SV1, SV4 für kurze Zeit, z.B. 20ms, nach Ausfall der ECU geschlossen, so dass der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, das Niveau des Drucks vor dem Ausfall der ECU für 20ms beibehält, und die Druckdifferenz zwischen Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und Bremskreis BK1, PBKI, gering, im Beispiel PHZ-PBKI< APSW = 90bar, ist. Die Abschaltung des 3/2-Wegeven- tils A-X3, die durch den ECU-Ausfall bewirkt wird, öffnet dann den Ventilsitz VS2 bevor der Druck PBKI im Bremskreis BK1 abfällt. Die erforderliche elektrische Energie des Teil-ECU ist schätzungsweise E = UB x i x At = 12 x 4 x 0,02= 0,96Ws, wobei i der Ventilstrom ist. Hierfür wäre z.B. eine Kondensatorkapazität von C = i x At / UB = 4 x 0,02 / 12= 667pF erforderlich.

Die Schaltbilder sind im unteren Teil der Fig. 5 gezeigt, für die Situation, das zum Zeitpunkt t=to des Ausfalls der Spannung UB, Z. B. alle vier Schließventile SV1, ..., SV4 nicht bestromt, d.h. offen, sind. Bei Ausfall der Spannung UB zum Zeitpunkt t=to werden die vier Schließventile SV1, ..., SV4 durch die Teil-ECU noch für die Zeitdauer von z.B. mindestens At=20ms bestromt, d.h. geschlossen. Bei einer Abschaltzeitdauer der Magnetkraft, FM, des 3/2-Wegeventils A-X3 von z.B. 5ms kann die Ventilfederkraft FVF des 3/2-Wegeventils A-X3 den Ventilsitz VS2 öffnen, wenn die Ventildimensionierung auf die Druckdifferenz zwischen der Ventilkammer K3, PK3, und der Ventilkammer K2, PKZ, des 3/2-Wegeventils A-X3 ausgelegt ist, wobei die Druckdifferenz durch die Softwaremaßnahme klein auf z.B. APsw = 90bar begrenzt ist. Der Öffnungsdruck des 3/2-Wegeventils A-X3 ist damit im Beispiel nur 90bar statt 260bar und das 3/2-Wegeventil A-X3 kann in der Dimensionierung klein ausgelegt werden.

Die Figur 6 zeigt die zweite mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems für ein Bremssystem wie in Fig. 4, wobei das 3/2-Wegeventil A-X3 durch ein 3/2-Wegeventil AÜV-X3 ersetzt ist. Dieses 3/2- Wegeventil AÜV-X3 enthält als zweite mögliche Hardwaremaßnahme zur Reduzierung der Ventildimensionierung bei Ausfall der ECU, z.B. durch Ausfall der ECU- Hardware, ein Überströmventil ÜV. Dazu ist eine hydraulische Leitung L9 vorgesehen, welche die hydraulischen Leitungen LI und L4 verbindet. In dieser hydraulischen Leitung L9 ist das Überströmventil ÜV vorgesehen, welches mit dem Öffnungsdruck PÜV auf jene Druckdifferenz APsw ausgelegt ist, welche über die Softwaremaßnahme eingestellt ist, z.B. PÜV=APSW = 90bar. Wegen hydraulischen Druckschwingungen die im Bremssystem auftreten können, sollte der Öffnungsdruck des Überströmventils PÜV größer sein als der Differenzdruck APsw der über die Softwaremaßnahme eingestellt ist, z.B. bei APsw = 90bar, im Bereich zwischen PÜV =APsw + lObar = lOObar und PÜV =APSW + 50bar = 14Obar (s. Fig. 4d). Das Überströmventil ÜV ist über die hydraulischen Leitungen L9 und LI mit dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ und über die hydraulischen Leitungen L9 und L4 mit dem Bremskreis BK1 verbunden. Im Normalbetrieb, bei dem durch die Softwaremaßnahme die Druckdifferenz zwischen dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und dem Bremskreis BK1, PBKI, begrenzt wird, im Beispiel auf APsw = 90bar, bleibt das Überströmventil ÜV, mit z.B. Püv=lOObar, geschlossen. In diesem Fall strömt kein Volumen durch die hydraulische Leitung L9 aus dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ in den Bremskreis BK1. Ist der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, jedoch um mehr als der Öffnungsdruck PÜV des Überströmventils ÜV, im Beispiel PÜV = lOObar, größer als der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, SO öffnet das Überströmventil ÜV und stellt damit eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, über die hydraulischen Leitungen LI und L9 , über das Überströmventil ÜV und über die hydraulischen Leitungen L9 und L4, mit dem Bremskreis BK1 her.

Die Figur 6a zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils AÜV-X3 für das erfindungsgemäße Bremssystem. Das 3/2-Wegeventil AÜV-X3 baut auf das 3/2-Wegeventil A-X3 auf, wobei die hydraulische Leitung L9 und das Überströmventil ÜV, alternativ zur Anordnung in der Fig. 6, in dem Ventilschließkörper VSK integriert sind.

In Figur 6a ist der „nicht bestromte" Zustand dargestellt. In diesem Zustand sind beide Enden der hydraulischen Leitung L9 mit der Ventilkammer K3 verbunden, so dass über das Überströmventil ÜV keine Druckdifferenz vorhanden ist, und das Überströmventil ÜV bleibt geschlossen. Die Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, kann in diesem „nicht bestromten" Zustand der Erregerwicklung 5 wie bei dem 3/2-Wegeventil A-X3 klein gewählt werden, weil sowohl bei Pedal krafterhöhung als auch bei Pedalkraftreduzierung der Druck in der Ventilkammer K3, PK3, bzw. im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, die Kraft der Feder VF auf den Ventilschließkörper VSK unterstützt.

In Figur 6b ist der „bestromte" Zustand der Erregerwicklung 5 des Ventils AÜV-X3 dargestellt. Die Funktion baut auf die Funktion des 3/2-Wegeventils A-X3, Fig. 4b, auf und ergänzt sie durch das Überströmventil ÜV. In diesem drückt die Magnetkraft, FM, welche durch die Bestromung entsteht, den Magnetanker 4 in axialer Richtung nach rechts, und damit über den Verbindungsbolzen 7 , 7a und den Ventilschließkörper VSK die Ventilfeder VF zusammen, den Ventilschließkörper VSK gegen den zweiten Ventilsitz VS2, und weg vom ersten Ventilsitz VS1, sodass über den Ringspalt zwischen dem Ventilschließkörper VSK und dem ersten Ventilsitz VS1 die erste Ventilkammer Kl mit der dritten Ventilkammer K3 in Verbindung ist, womit der Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ über die hydraulische Leitung LI, über den Ventilanschluss AN3 über die Ventilkammer K3, über die Ventilkammer Kl, über den Ventilanschluss AN1 und über die hydraulische Leitung L3 mit dem Wegsimulator WS verbunden ist. Über diese Verbindung gibt es einen Druckausgleich zwischen dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und dem Wegsimulator WS, Pws, so dass die Drücke im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und im Wegsimulator, Pws, gleich groß sind, abgesehen von dynamischen Einflüssen, Pws = PHZ. Dabei ist die Verbindung zwischen der Ventilkammer K2 und der Ventilkammer K3 unterbrochen, so dass ein Druckunterschied zwischen der Ventilkammer K2, PKZ, und der Ventilkammer K3, PK3, aufrechterhalten bleibt. Bei einer Normalbremsung ist der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, deutlich kleiner als der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, SO dass, z.B. bei ECU-Ausfall, der Ventilsitz VS2 durch diesen Druckunterschied aber auch durch die Ventilfederkraft, FVF, geöffnet wird, und das Überströmventil ÜV geschlossen bleibt. Bei einer normalen rekupera- tiven Bremsung kann der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, kleiner sein (z.B. Obar) als der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ. Die Dimensionierung des 3/2-Wegeventils A-X3 muss dann abgestimmt sein auf die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und dem Druck im Bremskreis BK1, PBKI . Bei der normalen rekuperativen Bremsung ist der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, klein, z.B. unterhalb von Pnz-PBKi=40bar, so dass das Überströmventil ÜV mit Öffnungsdruck z.B. Püv=100bar nicht öffnet und die Druckdifferenz unterhalb von 40bar bleibt und die Dimensionierung der Ventilfederkraft, FVF, auch klein ist. Wichtig ist also, dass der Öffnungsdruck PÜV des Überströmventils ÜV nicht kleiner ist als der maximale Druckunterschied zwischen Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und Bremskreis BK1, PBKI, bei der noch Re- kuperation stattfindet, damit bei der Rekuperation nicht unbeabsichtigt Bremsflüssigkeitsvolumen aus dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ in den Bremskreis BK1 fließt, und damit das Bremspedal 1 nicht unbeabsichtigt vor wandert.

Die Softwaremaßnahme sorgt dafür, dass im Normal betrieb der Druckunterschied zwischen dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und dem Bremskreis BK1, PBKI, PHZ-PBKI, kleiner oder gleich APsw bleibt, so dass im Normalbetrieb PÜV > APsw und das Überströmventil geschlossen bleibt (s. Fig. 4d).

Wie bereits beim 3/2-Wegeventil A-X3 erläutert wurde ist der kritischste Fall für die Dimensionierung des Ventils ein ECU-Ausfall während einer Bremsung mit hoher Pedalkraft auf sehr glatter Fahrbahn bei der eine ABS-Bremsung ausgelöst wird mit hohem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und in der Ventilkammer K3, PK3, der durchaus maximal z.B. PK3 = PHZ, max = 270bar betragen kann. Bei Ausfall der ECU wirkt die Softwaremaßnahme nicht mehr, die vier Schließventile der vier Radbremszylinder SV1, ..., SV4 öffnen oder sind zum Teil bereits offen und der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, und damit der Druck in der Ventilkammer K2, PK2, bricht zusammen auf dem Niveau der Radbremszylinder, PRZ, welches bei der ABS- Bremsung auf sehr glatter Fahrbahn z.B. im Bereich von P Z = lObar liegen kann. Durch das Überströmventil ÜV muss aber die Ventildimensionierung des 3/2-Wege- ventils A-X3, d.h. die Federkraft FVF des Ventils, nicht auf diesen hohen Differenzdruck von z.B. PHZ - PBKI = 270-10 = 260bar ausgelegt werden. Bei dieser hohen Druckdifferenz von z.B. PHZ - PBKI = 260bar wird das Überströmventil ÜV mit kleinem Öffnungsdruck von z.B. Püv=100bar geöffnet und es wird damit, bei geschlossenem Ventilsitz VS2, die erforderliche Verbindung bei ECU-Ausfall zwischen dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ und dem Bremskreis BK1, über die hydraulische Leitung LI, den Anschluss AN3, die Ventilkammer K3, die hydraulische Leitung L9, das Überströmventil ÜV, die Ventilkammer K2, den Anschluss AN2 und die Leitung L4, hergestellt. Dies ist der Fall, wenn der Bremskreisdruck PBKI kleiner ist als der Druck PHZ- PÜV (S. Fig. 4d). Dadurch fließt Bremsflüssigkeitsvolumen vom Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ in den Radbremszylindern und steigt der Druck PRZ in den Radbremszylindern und damit der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, und die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und dem Druck im Bremskreis BK1, PBKI, nimmt ab. Fällt dabei diese Druckdifferenz unterhalb des Öffnungsdrucks des Überströmventils PÜV, dann schließt das Überströmventil ÜV und die Verbindung zwischen den hydraulischen Leitungen LI und L4 über die Leitung L9 ist unterbrochen. Nun muss die Ventilfederkraft, FVF, die Verbindung zwischen den hydraulischen Leitungen LI und L4 über die Öffnung des Ventilsitzes VS2 öffnen, wobei der Differenzdruck über den Ventilsitz VS2 APVF dabei etwas größer gewählt wird als der kleine Öffnungsdruck PÜV des Überströmventils, z.B.

APvF=Püv+5bar=100+5 = 105bar. Die Ventilfederkraft, FVF, öffnet den Ventilsitz VS2 dann, wenn der Bremskreisdruck PBKI größer ist als der Druck PHZ-APVF (S. Fig. 4d). Im Übergangsbereich, wenn der Druck PBKI in Bremskreis BK1 größer ist als PHZ- APVF aber kleiner als PHZ- PÜV, verbindet sowohl der geöffnete Ventilsitz VS2 des 3/2- Wegeventils A-X3 als auch das geöffnete Überströmventil ÜV den Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ mit dem Bremskreis BK1 (s. Fig. 4d). Damit kann die Ventildimensionierung auch bei diesem kritischsten Fall klein bleiben. D.h. dass die Ventildimensionierung, d. h. die Ventilfederkraft FVF, nicht auf den oben erwähnten, sehr kritischen Differenzdruck von z.B. 260bar ausgelegt werden muss sondern nur auf den Differenzdruck von z.B. APvF=105bar. Zusammenfassend, bei ECU-Ausfall, wenn der Druck PBKI im Bremskreis BK1 unterhalb von PHZ- PÜV liegt, dann öffnet das Überströmventil ÜV, wenn der Druck PBKI im Bremskreis BK1 oberhalb von PHZ-APVF liegt, dann öffnet die Federkraft FVF den Ventilsitz VS2 des 3/2-Wegeventils A-X3, wenn der Druck PBKI im Bremskreis BK1 sowohl unterhalb von PHZ- PÜV als auch oberhalb von PHZ-APVF liegt, dann öffnet sowohl das Überströmventil ÜV als auch der Ventilsitz VS2 des 3/2-Wegeventils A-X3. Trotz dieser möglichen zweiten Hardwaremaßnahme (ÜV) soll beim intakten Bremssystem die Softwaremaßnahme den Bremskreisdruck PBKI zwischen den Bremsdrücken Pnz-APmax und PHZ-APSW halten, d.h. PHZ-APSW < PBKI < Pnz-APmax, obwohl die Federkraft FVF bei der zweiten Hardwaremaßnahme den Ventilsitz VS2 auch bei der größeren Druckdifferenz APVF > APsw noch öffnen kann. Der Grund ist, dass bei einem unbeabsichtigt zu niedrigen Druck PBKI im Bremskreis BK1, z.B. durch Toleranzen in der Regelung PBKI < PHZ-APÜV, das Überströmventil ÜV unbeabsichtigt öffnen könnte, und bei dem intakten Bremssystem unbeabsichtigt Bremsflüssigkeitsvolumen aus dem Hauptbremsbremszylinder SHZ bzw. THZ durch das Überströmventil ÜV in den Bremskreis BK1 fließen könnte und das Bremspedal unbeabsichtigt vorwandern könnte.

Die Figur 6c zeigt einen möglichen konstruktiven Aufbau des erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils AÜV-X3. Hier werden nur die Unterschiede zum 3/2-Wegeventil A- X3 beschrieben, die sich auf den Ventilschließkörper VSK beschränken. Der Ventilschließkörper VSK besteht aus zwei Teile, der Ventilschließkörperdichtkopf VSKD und die Ventilschließkörpersitzhülse VSKS. In dem Ventilschließkörper VSK ist eine Überströmventilkammer ÜVK für das Überströmventil ÜV vorgesehen, in dem der Schließkörper des Überströmventils ÜVS und die Feder des Überströmventils ÜVF untergebracht sind. Der Ventilschließkörperdichtkopf VSKD und die Ventilschließkörpersitzhülse VSKS weisen Bohrungen auf welche die hydraulische Leitung L9 darstellen. Auf der Seite der Überströmventilkammer ÜVK weist der Ventilschließkörperdichtkopf VSKD einen Ventilsitz ÜVVS für den Schließkörper ÜVS des Überströmventils ÜV auf. Der Ventilsitz ÜVVS wirkt zusammen mit dem Schließkörper ÜVS um die Dichtwirkung des Überströmventils ÜV zu erzielen bzw. zu gewährleisten. Die Einstellung des Öffn ungsd rucks PÜV des Überströmventils ÜV geschieht beim Zusammenbau des Ventilschließkörperdichtkopfes VSKD und der Ventilschließkörpersitzhülse VSKS durch die Federverspannung der Feder ÜVF des Überströmventils ÜV. Somit kann über die Federcharakteristik der Öffnungsdruck PÜV des Überströmventils ÜV festgelegt werden. Für eine sichere Verbindung des Ventilschließkörperdichtkopfes VSKD mit der Ventilschließkörpersitzhülse VSKS bietet sich eine Verstemmung an.

Die Figur 7 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems für ein Bremssystem wie in Fig. 3, wobei in Ergänzung zu dem Bremssystem von Fig. 3 eine hydraulische Leitung LIO vorgesehen ist, welche die hydraulischen Leitungen LI und L4 verbindet. Als eine weitere Ergänzung ist in dieser hydraulischen Leitung LIO ein 2/2-Wegeventil, Trennventil TV, vorgesehen. Mit diesen Ergänzungen kann die Dimensionierung des 3/2-Wegeven- tils B-X2 klein gehalten werden. Bei Fig. 3b wurde bereits festgestellt, dass die höchste Anforderung an die Dimensionierung des 3/2-Wegeventils B-X2 in der Situation ECU-Ausfall während einer automatischen Notbremsung (AEB) bei geschlossenem Ventilsitz VS1 (Fig. 7a) gestellt wird. Die Anforderung an die Kraft der Ventilfeder FVF zur Öffnung des Ventilsitzes VS1 ist dabei am höchsten. Bei Ausfall der ECU fällt auch die Ansteuerung des Trennventils TV aus, so dass die Magnetkraft, FM, des Trennventils TV wegfällt. Auf dem Ventilanker des Trennventils TV wirken dann nur noch die Kraft der Feder FVF des Trennventils TV und die hydraulische Kraft die durch die Druckdifferenz zwischen dem BKl-Druck, PBKI, und dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, ausgeübt wird, wobei neben der Ventilfederkraft FVF des Trennventils TV auch die hydraulische Kraft in Richtung „Ventilöffnen" wirkt, und das Trennventil TV öffnet. Dabei ist zu beachten, dass die Anschlüsse des Trennventils TV, wie in der Figur 7 dargestellt, richtig in die hydraulische Leitung LIO angeschlossen werden, damit die hydraulische Kraft in Richtung „Ventilöffnen" wirkt. Damit wird in dieser Situation über die hydraulische Leitung LIO und das Trennventil TV die benötigte Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ und dem Bremskreis BK1 hergestellt ohne dass der Ventilsitz VS1 des 3/2-Wegeventils B-X2 öffnen muss, so dass in dieser Situation keine hohe Anforderungen an die Dimensionierung des 3/2-Wegeventils B-X2 gestellt werden müssen, und die Dimensionierung des 3/2-Wegeventils B-X2 klein gehalten werden kann. Die Figur 8 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems für ein Bremssystem wie in Fig. 4, wobei in Ergänzung zu dem Bremssystem von Fig. 4 eine hydraulische Leitung LIO vorgesehen ist, welche die hydraulischen Leitungen LI und L4 verbindet. Als eine weitere Ergänzung ist in dieser hydraulischen Leitung LIO ein 2/2-Wegeventil, Trennventil TV, vorgesehen. Mit diesen Ergänzungen kann die Dimensionierung des 3/2-Wegeven- tils A-X3 klein gehalten werden. Bei Fig. 4b wurde bereits festgestellt, dass die höchste Anforderung an die Dimensionierung des 3/2-Wegeventils A-X3 in der Situation ECU-Ausfall während einer ABS-Bremsung auf sehr glatter Fahrbahn bei sehr hoher Pedalkraft, mit z.B. PHZ = 270bar, bei geschlossenem Ventilsitz VS2 (Fig. 8a) gestellt wird. Die Anforderung an die Kraft der Ventilfeder, FVF, zur Öffnung des Ventilsitzes VS2 des 3/2-Wegeventils A-X3 ist dabei am höchsten. Bei Ausfall der ECU fällt auch die Ansteuerung des Trennventils TV aus, so dass die Magnetkraft, FM, des Trennventils TV wegfällt. Auf dem Ventilanker des Trennventils TV wirken dann nur noch die Kraft der Ventilfeder des Trennventils TV, FVF, und die hydraulische Kraft die durch die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und dem BKl-Druck, PBKI, ausgeübt wird, wobei neben der Ventilfederkraft FVF des Trennventils TV auch die hydraulische Kraft in Richtung „Ventilöffnen" wirkt, und das Trennventil TV öffnet. Dabei ist zu beachten, dass die Anschlüsse des Trennventils TV, wie in der Figur 8 dargestellt, richtig in die hydraulische Leitung LIO angeschlossen werden, damit die hydraulische Kraft in Richtung „Ventilöffnen" wirkt. Damit wird in dieser Situation über die hydraulische Leitung LIO und das Trennventil TV die benötigte Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ und dem Bremskreis BK1 hergestellt ohne dass der Ventilsitz VS2 des 3/2-Wegeventils A-X3 öffnen muss, so dass in dieser Situation keine hohe Anforderungen an die Dimensionierung des 3/2-Wegeventils A-X3 gestellt werden müssen, und die Dimensionierung des 3/2-Wegeventils A-X3 klein gehalten werden kann.

Die Figur 9 und die Figur 9a zeigen einen zeitlichen Verlauf des Bremspedalwegs PW im Fehlerfall zur Erzeugung eines annehmbaren Pedalgefühls.

Ein möglicher Fehler kann durch eine Undichtigkeit des Ventilsitzes VS1 (beim 3/2- Wegeventil B-X2, Fig 3b) bzw. VS2 (beim 3/2-Wegeventil A-X3, Fig.4b) des 3/2- Wegeventils gegeben sein. Bei der Ansteuerung des 3/2-Wegeventils kann sich z.B. eine Undichtigkeit dieses Ventilsitzes aufgrund von eingedrungenen Schmutzpartikeln ergeben. In diesem Fall kann mit dem erfindungsgemäßen Bremssystem eine Rückfallebene gebildet werden, bei der der Erhalt der Bremspedalcharakteristik bzw. des Pedalgefühls durch Bremspedalwegblending mit der Druckversorgungseinrichtung DV erzeugt wird. Im Folgenden wird dies anhand der Figuren 4 und 4b beschrieben, wobei das Bremspedalwegblending mit der Druckversorgungseinrichtung DV für die Figuren 3, 6, 7, 8 in ähnlicher Weise geschieht.

Im Normalfall wird bei der Bremsung durch den Fahrer, mit der Druckversorgungseinrichtung DV der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, auf Solldruck der Radbremszylinder, der z.B. vom Bremspedalweg PW, welcher mit dem Bremspedalwegsensor PWS gemessen wird, abgeleitet wird, geregelt.

Beim intakten Bremssystem gehört zu jedem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, ein definierter Bremspedalweg PW, der die Pedalcharakteristik festlegt, welche im elektronischen Steuergerät, ECU, abgelegt ist. Der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, wird gemessen, z.B. direkt mit einem Druckgeber DGHZ (siehe Fig. 4), oder indirekt mit einem Kraft-Weg-Sensor 2 (siehe Fig. 1) welche die Pedalkraft messen kann. So kann zu jedem Bremsdruck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, ein Soll-Bremspedalweg PWsoii mit Verwendung der Pedalcharakteristik bestimmt werden.

Fig. 9 zeigt qualitativ das Ergebnis des Bremspedalwegblendings mit der Druckversorgungseinrichtung DV, wobei der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, größer ist als der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, was im Allgemeinen im Normalbetrieb und ohne Rekuperation der Fall ist. Fehlerbedingt strömt dadurch Bremsflüssigkeit aus dem Bremskreis BK1, über die hydraulische Leitung L4, das undichte 3/2-Wegeventil A-X3, über die hydraulische Leitung LI in den Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, wodurch bei konstanter Pedalkraft das Bremspedal zurückgedrückt wird, und der Bremspedalweg PW reduziert wird, bzw. wodurch bei konstantem Bremspedalweg PW der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und im Wegsimulator WS, Pws, zunimmt. Im Allgemeinen wird aber sowohl der Bremspedalweg PW kürzer werden, als auch der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und damit auch im Wegsimulator WS, Pws, zunehmen, im Vergleich zur Bremsung mit intaktem Bremssystem.

Im Folgenden wird beispielhaft erklärt, wie durch Vergleich zwischen Ist-Bremspe- dalweg PWist, der durch einen Bremspedalwegsensor PWS gemessen wird, und Soll- Bremspedalweg PWsoll der anhand der Bremspedalcharakteristik aus dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, bestimmt wird, im Fehlerfall die Druckversorgungseinrichtung DV zur Erzeugung eines annehmbaren Pedalgefühls durch Regelung des Bremspedalwegs PW verwendet wird.

Der Fehler wird durch permanenten Vergleich des Ist-Bremspedalwegs PWist mit dem Soll-Bremspedalweg PWsoll entdeckt. Wenn der Ist-Bremspedalweg PWist einen wählbaren unteren Grenzwert unterhalb des Soll-Bremspedalwegs PWsoll unterschreitet, in Fig. 9 zum Zeitpunkt 0,05s, dann ist zu viel Bremsflüssigkeitsvolumen aus dem Bremskreis BK1, durch die hydraulische Leitung L4, durch das undichte 3/2-Wegeventil A-X3, durch die hydraulische Leitung LI in den Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ und in den Wegsimulator WS geflossen und der Bremspedalweg PW ist zu klein. In diesem Zustand wird die Druckversorgungseinrichtung DV angehalten, und die vier Schließventile SV1, ..., SV4 zu den vier Radbremszylindern (nicht dargestellt) werden geschlossen. Die Ansteuerung des 3/2-Wegeventils A-X3 wird abgeschaltet, wodurch der Druck in dem Wegsimulator WS, Pws, sich nicht mehr ändert. Nun wird durch Steuerung der Druckversorgungseinrichtung DV über die hydraulische Leitung L4, über das 3/2-Wegeventil A-X3, über die hydraulische Leitung LI Bremsflüssigkeitsvolumen aus dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ entnommen, wodurch der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, abnimmt, das Bremspedal vorschiebt und der Bremspedalweg PW zunimmt. Damit wird der Bremspedalweg PW dem Druck im Wegsimulator, Pws, angepasst. Wenn dabei der Ist-Bremspedalweg PWist einen wählbaren oberen Grenzwert oberhalb des Soll-Bremspedalwegs PWsoll überschreitet, in Fig. 9 zum Zeitpunkt 0,1s, wird das 3/2-Wegeventil A-X3 wieder angesteuert, so dass ein Druckausgleich zwischen dem Druck im Wegsimulator, Pws, und dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, über die hydraulische Leitung L3, das 3/2-Wegeventil A-X3 und über die Leitung LI stattfindet, die vier Schließventile SV1, ..., SV4 zu den vier Radbremszylindern werden geöffnet und der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, und in den vier Radbremszylindern, PRZ, wird wieder mit der Druckversorgungseinrichtung DV entsprechend des Bremspedalwegs PWist eingestellt. Fehlerbedingt wird dadurch, wie bereits beschrieben, der Bremspedalweg PWist wieder zu wenig zunehmen im Vergleich zu dem Sollbremspedalweg PWsoll. Wenn der Ist-Bremspedalweg PWist den bereits erwähnten wählbaren unteren Grenzwert unterhalb des Soll-Bremspedal- wegs PWsoll unterschreitet, in Fig. 9 zum Zeitpunkt 0,2s, dann wird die Druckversorgungseinrichtung DV erneut angehalten, die vier Schließventile SV1, ..., SV4 zu den vier Radbremszylindern geschlossen, die Ansteuerung des 3/2-Wegeventils A- X3 abgeschaltet, womit sich der Vorgang wiederholt. Das Bremspedalgefühl bleibt hierdurch weitgehend normal. Es kann jedoch zu leichten Vibrationen des Bremspedals kommen.

Fig. 9a zeigt qualitativ das Ergebnis des Bremspedalwegblendings mit der Druckversorgungseinrichtung DV, wobei der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, kleiner ist als der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, was nur bei sehr hohen Pedalkräften der Fall ist, und bei der Rekuperation der Fall sein kann. Für die folgende Beschreibung des Bremspedalwegblendings wird beispielhaft eine Bremsung mit Rekuperation angenommen, bei der der Druck im Bremskreis BK1 und in den 4 Radbremszylindern PBKi = Pßz=Obar ist. Der Druck im Bremskreis BK1, PBKI, und in den vier Radbremszylindern, PRZ, wird mit Hilfe der Druckversorgungseinrichtung DV auf im Beispiel PßKi = P z=Obar gehalten. Fehlerbedingt strömt dadurch Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ und aus dem Wegsimulator WS, über die hydraulische Leitung LI, das undichte 3/2-Wegeventil A-X3, über die hydraulische Leitung L4 in den Bremskreis BK1, wodurch bei konstanter Pedalkraft das Bremspedal vorschiebt, und der Bremspedalweg PW vergrößert wird, bzw. wodurch bei konstantem Bremspedalweg PW der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und im Wegsimulator WS, Pws, abnimmt. Im Allgemeinen wird aber sowohl der Bremspedalweg PW länger werden, als auch der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, und damit auch im Wegsimulator WS, Pws, abnehmen, im Vergleich zur Bremsung mit intaktem Bremssystem.

Im Folgenden wird beispielhaft erklärt, wie durch Vergleich zwischen Ist-Bremspe- dalweg PWist, der durch einen Bremspedalwegsensor PWS gemessen wird, und Soll-Bremspedalweg PWsoll der anhand der Bremspedalcharakteristik aus dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, bestimmt wird, im Fehlerfall die Druckversorgungseinrichtung DV zur Erzeugung eines annehmbaren Pedalgefühls durch Regelung des Bremspedalwegs PW verwendet wird.

Der Fehler wird durch permanenten Vergleich des Ist-Bremspedalwegs PWist mit dem Soll-Bremspedalweg PWsoll entdeckt. Wenn der Ist-Bremspedalweg PWist einen wählbaren oberen Grenzwert oberhalb des Soll-Bremspedalwegs PWsoll, überschreitet, in Fig. 9a zum Zeitpunkt 0,05s, dann ist zu viel Bremsflüssigkeitsvolumen aus dem Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ und aus dem Wegsimulator WS, durch die hydraulischen Leitungen LI und L3, durch das undichte 3/2-Wegeventil A- X3, durch die hydraulische Leitung L4 in den Bremskreis BK1 geflossen und der Bremspedalweg PW ist zu groß. In diesem Zustand wird die Druckversorgungseinrichtung DV angehalten, und die vier Schließventile SV1, ..., SV4 zu den vier Radbremszylindern (nicht dargestellt) werden geschlossen. Die Ansteuerung des 3/2-Wegeventils A-X3 wird abgeschaltet, wodurch der Druck in dem Wegsimulator WS, Pws, sich nicht mehr ändert. Nun wird durch Steuerung der Druckversorgungseinrichtung DV über die hydraulische Leitung L4, über das 3/2-Wegeventil A-X3, über die hydraulische Leitung LI Bremsflüssigkeitsvolumen in den Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ geschoben, wodurch der Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, zunimmt, das Bremspedal zurückgeschoben wird und der Bremspedalweg PW abnimmt. Damit wird der Bremspedalweg PW dem Druck im Wegsimulator WS, Pws, angepasst. Wenn dabei der Ist-Bremspedalweg PWist einen wählbaren unteren Grenzwert unterhalb des Soll-Bremspedalwegs PWsoll unterschreitet, in Fig. 9a zum Zeitpunkt 0,1s, wird das 3/2-Wegeventil A-X3 wieder angesteuert, so dass ein Druckausgleich zwischen dem Druck im Wegsimulator, Pws, und dem Druck im Hauptbremszylinder SHZ bzw. THZ, PHZ, über die hydraulische Leitung L3, das 3/2-Wegeventil A-X3 und über die hydraulische Leitung LI stattfindet, die vier Schließventile SV1, ..., SV4 zu den vier Radbremszylindern werden geöffnet und der Druck in den vier Radbremszylindern, PRZ, und in dem Bremskreis BK1, PBKI, werden wieder mit der Druckversorgungseinrichtung DV auf Solldruck (im Beispiel PBKI = P Z =0 bar) eingestellt. Fehlerbedingt wird dadurch, wie bereits beschrieben, der Bremspedalweg PWist wieder zu viel zunehmen im Vergleich zu dem Sollbremspedalweg PWsoll. Wenn der Ist-Bremspedalweg PWist den bereits erwähnten wählbaren oberen Grenzwert oberhalb des Soll-Bremspedalwegs PWsoll überschreitet, in Fig. 9a zum Zeitpunkt 0,2s, dann wird die Druckversorgungseinrichtung DV erneut angehalten, die vier Schließventile SV1, ..., SV4 zu den vier Radbremszylindern werden geschlossen, die Ansteuerung des 3/2-Wegeventils A-X3 wird abgeschaltet, womit sich der Vorgang wiederholt. Das Bremspedalgefühl bleibt hierdurch weitgehend normal. Es kann jedoch zu leichten Vibrationen des Bremspedals kommen.

Bezuqszeichenliste:

1 Bremspedal

2 Sensor

3 Kolbenstößel

Magnetanker

4a Anschlagelement des Magnetankers 4

5 Erregerwicklung

6 Magnetjoch

7, 7a Verbindungsbolzen

9 Magnetgehäuse

AN1, AN2, AN3 Ventilanschlüsse

A-X3 3/2-Wegeventil

AÜV-X3 3/2-Wegeventil mit Überströmventil ÜV

BE Baueinheit

BK1, BK2 Bremskreis 1, Bremskreis 2

BP1, BP2 Verbindungsventile

B-X2 3/2-Wegeventil

DGHZ Druckgeber zur Messung des Hauptbremszylinderdrucks PHZ

DGBKI Druckgeber zur Messung des Bremskreisdrucks PBKI

DV Druckversorgungseinrichtung

ECU elektronisches Steuergerät, Electronic Control Unit

Fl, F2, F3 Ventilfilter

FM Magnetkraft des Ventils

FP Kraft durch Hydraulikdruck

FVF Federkraft des Ventilfeder VF

H Hub des Magnetankers

HV1 erste Hydraulikverbindung

HV2 zweite Hydraulikverbindung

HZ Hauptbremszylinder

Kl, K2, K3 Ventilkammer

LI, ..., LIO Hydraulische Leitungen

MV 3/2-Wegeventil

PBKI Druck in Bremskreis BK1

PBKI ,max maximal erreichbare Druck in Bremskreis BK1

PD Verbindungsventil

PDV,max maximal erreichbare Druck der Druckversorgungseinrichtung

PHZ Druck im Hauptbremszylinder SHZ/THZ

PHZ, max spezifizierter Maximaldruck im Hauptbremszylinder SHZ/THZ

PKI, PK2, PK3 Druck in Ventilkammern Kl, K2, K3

PRZ Druck im Radbremszylinder

APsw Druckdifferenz für die Dimensionierung der Ventilfederkraft

FVF

Püv Öffnungsdruck des Überströmventils ÜV

Pws Druck im Wegsimulator WS

APVF Druckdifferenz im Fehlerfall für die Dimensionierung der

Ventilfederkraft FVF PW Bremspedalweg PWist gemessener Bremspedalweg PWS Bremspedalwegsensor PWsoll Bremspedalweg entsprechend Pedalcharakteristik RI, R2 Arbeitsräume des Hauptbremszylinders SHZ/THZ Single- bzw. Tandem-Hauptbremszylinder ST Stößel

SV1, SV4 2/2-Wegeventile, Schließventile TV Trennventil t Zeit to Zeitpunkt des Abfalls der Spannung UB UB Elektrische Spannung vom Bordnetz ÜV Überströmventil ÜVF Feder des Überströmventils ÜV ÜVK Kammer des Überströmventils ÜV ÜVS Schließkörper des Überströmventils ÜV ÜVVS Ventilsitz des Überströmventils ÜV VI, V2, V3 2/2- Wegeventile, Verbindungsventile VB Vorratsbehälter VF Ventilfeder VS1 erster Ventilsitz VS2 zweiter Ventilsitz VSK Ventilschließkörper VSK1 erster Ventilschließkörper VSK2 zweiter Ventilschließkörper VSKD Dichtkopf des Ventilschließkörpers VSK VSKS Sitzhülse des Ventilschließkörpers VSK WS Wegsimulator

Claims

Patentansprüche

1. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem, folgendes aufweisend:

- mindestens einen Bremskreis (BK) mit mindestens einer hydraulisch betätigten Radbremse (RZi),

- einen mittels einer Betätigungseinrichtung (1), insbesondere in Form eines Bremspedals, betätigbaren Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) mit mindestens einem hydraulischen Arbeitsraum (RI, R2),

- einen hydraulisch wirkenden Wegsimulator (WS) zur Erzeugung einer Reaktionskraft auf die Betätigungseinrichtung (1),

- einem gesteuerten 3/2-Wege-Ventil (MV, B-X2, A-X3, AÜV-X3) mit dem ein Arbeitsraum (RI, R2) des Hauptbremszylinders (SHZ, THZ) entweder mit einem Bremskreis (BK1) oder mit dem Wegsimulator (WS) hydraulisch verbindbar ist, wobei das 3/2-Wegeventil (MV, B-X2, A-X3, AÜV-X3) drei hydraulische Anschlüsse (AN1, AN2, AN3) zur Verbindung mit der Bremskreisleitung (L4), der Wegsimulatorleitung (L3) und die Hauptbremszylinderleitung (LI) aufweist,

- einer Druckversorgungseinrichtung (DV),

- einer Steuer- und Regeleinheit (ECU) zur Steuerung und Regelung des Bremssystems, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum 3/2-Wegeventil (MV, B-X2, A- X3, AÜV-X3) oder in dieses integriert eine Schutzeinrichtung vorgesehen ist, die sicherstellt, dass im Störungsfall, welcher insbesondere bei Ausfall oder Teilausfall der Druckversorgungseinrichtung (DV), der Steuer- und Regeleinheit (ECU) und/oder des Bordnetzes gegeben ist, eine hydraulische Verbindung vom Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) hin zur Bremskreisleitung (L4) vorhanden bzw. schaltbar ist.

2. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung ein Ventil (ÜV, TV) ist, über das von der Hauptbremszylinderleitung (LI) Hydraulikmedium in die Bremskreisleitung (L4) gelangen kann, wobei das Ventil (ÜV, TV) entweder ein gesteuertes Schaltventil (TV), insbesondere in Form eines 2/2-Wegeventils, oder ein Überströmventil (ÜV) ist.

230044WO - Anmeldetext / GE /30.04.2024

3. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (ÜV, TV) in das 3/2-Wegeventil (MV, B-X2, A-X3, AÜV-X3) integriert oder parallel zu diesem geschaltet ist.

4. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilrückstellfeder (VF) des 3/2-Wegeventils (MV, B-X2, A-X3, AÜV-X3) im stromlosen Zustand das mindestens eine Ventilstellglied (VSK, VSK1, VSK2) des 3/2-Wegeventils (MV, B-X2, A-X3, AÜV-X3) derart kraftbeaufschlagt und verstellt, dass das 3/2-Wegeventil (MV, B-X2, A-X3, AÜV-X3) die Hauptbremszylinderleitung (LI) mit der Bremskreisleitung (L4) verbindet.

5. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 3/2-Wegeventil (MV, A-X3, AÜV-X3) ein Ventilstellglied (VSK), insbesondere in Form einer Kugel oder eines zylinderartigen Teils mit abgerundeten oder konisch verlaufenden Stirnseiten, aufweist, welches zwischen zwei Ventilsitzen (VS1, VS2) hin- und her verstellbar in einer dritten Ventilkammer (K3) angeordnet ist, die wiederum zwischen einer ersten und einer zweiten Ventilkammer (Kl, K2) angeordnet ist.

6. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das 3/2- Wegeventil (MV, B-X2) zwei Ventilstellglieder (VSK1, VSK2), insbesondere jeweils in Form einer Kugel oder Teilkugel, aufweist, welche jeweils mit einem Ventilsitz (VS1, VS2) Zusammenwirken und in Ventilkammer (Kl, K2) angeordnet sind, wobei insbesondere zwischen den Ventilkammern (Kl, K2) noch eine dritte Ventilkammer (K3) angeordnet ist.

7. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Ventilkammer (K3) mit dem Ventilanschluss (AN3) und damit mit der Hauptbremszylinderleitung (LI) verbunden ist, und dass beim 3/2-Wegeventil (MV, B-X2) die Ventilkammern (Kl, K2) mit der Bremskreisleitung (L4) bzw. mit der Wegsimulatorleitung (L3) und beim 3/2-Wegeventil (A-X3, B-B2) die Ventilkammern (Kl, K2) mit der Wegsimulatorleitung (L3) bzw. Bremskreisleitung (L4) verbunden sind.

230044WO - Anmeldetext / GE /30.04.2024

8. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 3/2-Wegeventil (MV, B-X2, A-X3, AÜV-X3) einen elektromagnetischen Antrieb (4, 5) aufweist, welcher über mindestens ein Kraftübertragungsmittel, insbesondere in Form eines Verbindungsbolzens (7, 7a), auf das mindestens eine Ventilstellglied (VSK, VSK1, VSK2) wirkt und zwischen der zweiten Ventilkammer (K2) und dem Antrieb (4, 5) die erste und dritte Ventilkammer (Kl, K3) sowie die Ventilsitze (VS1, VS2) angeordnet sind, wobei in der zweiten Ventilkammer (K2) die Ventilrückstellfeder (VF) angeordnet ist.

9. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskreisleitung (L4) mit dem zweiten Ventilanschluss (AN2) des 3/2- Wegeventils (MV, A-X3) verbunden ist, derart, dass ein Druck in der Bremskreisleitung (L4) die Ventilrückstellfeder (VF) beim Verstellen des Ventilstellgliedes (VSK) in die stromlose Stellung unterstützt, und dass das Ventil (TV) derart herum an die Hauptbremszylinderleitung (LI) sowie die Bremskreisleitung (L4) angeschlossen ist, dass ein Druck im Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) unterstützend zur Kraft der Ventilfeder des Ventils (TV) wirkt, um die vom Ventil (TV) unterbrochene hydraulische Verbindung zwischen Hauptbremszylinderleitung (LI) und Bremskreisleitung (L4) zu öffnen.

10. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskreisleitung (L4) mit dem zweiten Ventilanschluss (AN2) des 3/2- Wegeventils (MV, AÜV-X3) verbunden ist, derart, dass ein Druck in der Bremskreisleitung (L4) die Ventil rückstellfeder (VF) beim Verstellen des Ventilstellgliedes (VSK) in die stromlose Stellung unterstützt, und dass das Ventil (ÜV) derart herum an die Hauptbremszylinderleitung (LI) sowie die Bremskreisleitung (L4) angeschlossen ist, dass ein Druck im Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) die vom 3/2-Wegeventils (MV, AÜV-X3) unterbrochene hydraulische Verbindung zwischen Hauptbremszylinderleitung (LI) und Bremskreisleitung (L4) öffnet.

11. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskreisleitung (L4) mit dem ersten Ventilanschluss (AN1) des 3/2-

230044WO - Anmeldetext / GE /30.04.2024 Wegeventils (MV, B-X2,) verbunden ist, derart, dass ein Druck in dem Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) die Ventilrückstellfeder (VF) beim Verstellen des Ventilstellgliedes (VSK1, VSK2) in die stromlose Stellung unterstützt, und dass das Ventil (TV) derart herum an die Hauptbremszylinderleitung (LI) sowie die Bremskreisleitung (L4) angeschlossen ist, dass ein Druck in der Bremskreisleitung (L4) unterstützend zur Kraft der Ventilfeder des Ventils (TV) wirkt, um die vom Ventil (TV) unterbrochene hydraulische Verbindung zwischen Hauptbremszylinderleitung (LI) und Bremskreisleitung (L4) zu öffnen.

12. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit (ECU) die Drücke im Bremssystem derart steuert bzw. regelt, dass der am 3/2-Wegeventil (MV, A-X3, AÜV-X3) anliegende Differenzdruck (dp) einen Grenzwert nicht überschreitet, so dass die Ventilfeder des 3/2-Wegeventils (MV, A-X3, AÜV-X3) beim Abschalten des Ventils das Ventil derart verstellt, dass von der Hauptbremszylinderleitung (LI) Hydraulikmedium in die Bremskreisleitung (L4) gelangen kann.

13. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regelein- heit (ECU) das Bremssystem derart ansteuert, dass der Druck (PBKI) im Bremskreis (BK1) den Druck (PTHZ, PSHZ) im Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) um weniger als einen Grenzwert APSW, der mindestens die Differenz (AP- max)zwischen dem Maximaldruck (Pnzmax) des Hauptbremszylinders (SHZ, THZ) und dem Maximaldruck der Druckversorgungseinrichtung (DV) beträgt, unterschreitet.

14. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Grenzwert der Softwaremaßnahme bei der der eingestellte Druckdifferenz (APSW) gleich der Differenz (APSW = PHZmax - PDVmax) zwischen dem spezifizierten maximalen Druck (Phz,max) im Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) und dem maximal erreichbaren Druck (PDVmax) der Druckversorgungseinrichtung (DV), ist.

15. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit (ECU) den Volumenstrom beim Druckabbau (p_ab) bzw. die Druckände- rungsgeschwindigkeit in mindestens einem Radbremszylinder (RZi) durch

230044WO - Anmeldetext / GE /30.04.2024 Ansteuern des 3/2-Wegeventils (MV, B-X2, A-X3, AÜV-X3), insbesondere im Puls-Weiten-Modus (PWM-Betrieb), begrenzt, derart, dass das jeweilige Schaltventil (SVi) über das der Druckabbau indem jeweiligen Radbremszy- linder (RZi) erfolgt, insbesondere gerade, nicht zureißt.

16. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilquerschnitt des 3/2-Wegeventils (MV, B-X2, A-X3, AÜV-X3) derart dimensioniert ist, dass im Störungsfall und bei Druckabbau über das 3/2- Wegeventils (MV, B-X2, A-X3, AÜV-X3) hin zum Hauptbremszylinder (SHZ, THZ) der Volumenstrom so begrenzt wird, dass das jeweilige Schaltventil (SVi) über das der Druckabbau indem jeweiligen Radbremszylinder (RZi) erfolgt, insbesondere gerade, nicht zureißt.

17. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Energiespeicher (C) vorgesehen ist, der bei Ausfall des Spannungsversorgung bzw. des Bordnetzes des Fahrzeugs zumindest solange die Steuer- und Regeleinheit (ECU, Teil-ECU) und zumindest einige Hydraulikventile, insbesondere die Schaltventile (SVi) versorgt, insbesondere für mindestens 20ms bis hin zu einigen Sekunden, bis die Ventile, insbesondere das 3/2-Wegeventil (MV, B-X2, A-X3), in die für den Störungsfall richtigen Ventilstellungen verstellt sind.

18. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuer- und Regeleinheit (ECU) die Schaltfunktionen der Ventile während eines Bremsvorgangs und/oder bei stillstehendem Fahrzeug und/oder bei langsam fahrendem Fahrzeug, (V_Fahrzeu_g < 30 Km/h), überwacht werden, insbesondere durch Vergleich der Schaltsignale mit der ermittelten Druckänderung im Hauptbremszylinder (HZ, DGHZ) und/oder der ermittelten Druckänderung im Bremskreis (BK, DGBKI) und/oder mittels einer Volumenmessung (s. Fig. 3).

19. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei undichtem 3/2-Wegeventil, insbesondere aufgrund eines undichten

230044WO - Anmeldetext / GE /30.04.2024 Ventilsitzes, die Steuerung der Pedalcharakteristik mittels der Druckversorgung (DV), erfolgt.

20. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung eines Pedalweges des Bremspedals (1) der Druck im Arbeitsraum des Hauptbremszylinders (HZ) durch entsprechendes Schalten des 3/2-Wegeventils (MV, B- X2, A-X3) zwischen seinen beiden Schaltzuständen eingeregelt wird, um eine bestimmte Pedalcharakteristik einzuregeln, wobei hierzu der mittels der Druckversorgungseinrichtung (DV) erzeugte Druck genutzt wird.

21. Bremssystem bzw. hydraulisches Betätigungssystem für ein Bremssystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall des Wegsimulators (WS) und/oder einer Undichtigkeit des 3/2-Wegeventils (MV, B-X2, A-X3), insbesondere der hydraulischen Verbindung zwischen den Anschlüssen für den Wegsimulator (WS) und dem Hauptbremszylinder (HZ), noch eine Bremskraftverstärkung mittels der mindestens einen Druckversorgungseinrichtung (DV) aufrechterhalten werden kann.

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