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IPGATE AG · IP-Portfolio B · B3
Die Patentfamilie E147 führt eine neuartige Sicherheits- und Regelungsarchitektur für Brake-by-Wire-Systeme ein, bei der der Bremsdruck nicht direkt, sondern über eine Kombination aus Volumensteuerung (ΔV) und Zeitsteuerung (Δt) der Einlassventile geregelt wird – mit einer umgekehrten Ventilanschlusskonfiguration, die den Einsatz von Rückschlagventilen überflüssig macht und gleichzeitig eine ausfallsichere Druckentlastung gewährleistet.
Die zentrale Innovation des E147 ist die besondere Verdrahtung der Einlassventile: Die Ankerkammer (Ei) ist hydraulisch mit dem Bremskreis (BK) verbunden, während der Ventilsitzausgang (Ea) zur Radbremse (RB) führt. Diese „umgekehrte“ Verbindung ermöglicht eine rein volumen- und zeitgesteuerte Druckregelung während des Druckaufbaus und erweitert damit die Gestaltungsmöglichkeiten, die bei herkömmlichen Rückschlagventil-Architekturen nicht gegeben sind.
Entscheidend ist, dass durch diese Verdrahtung ein Radbremsdruck, der höher ist als der Eingangsdruck, in Öffnungsrichtung auf den Kugelsitz wirkt – sodass sich das Ventil bei einem Stromausfall automatisch öffnet und den eingeschlossenen Druck ablässt. Damit wird erstmals eine rücklaufsicherungsfreie, fehlertolerante Architektur realisiert. Die Produktfamilie ist kompatibel mit MUX, HDS, HDS 2.1 und anderen Druckregelungsstrategien (E87, E102, E141, E145, E146).
Seit der Einführung der Serienproduktion des ABS im Jahr 1978 wird der Bremsdruck während der ABS-Steuerung über PWM-gesteuerte Einlassventile (Pulsweitenmodulation) fein geregelt. Rückschlagventile, die parallel zu den Einlassventilen geschaltet sind, sorgen dafür, dass kein unbeabsichtigter Überdruck in der Radbremse verbleibt, falls der Versorgungsdruck unter den Radbremsdruck fällt und die Stromversorgung ausfällt.
Zudem beschränken herkömmliche Rückschlagventilkonstruktionen die Druckregelung auf eine Richtung: Sinkt der Versorgungsdruck – beispielsweise um ein Rad bei niedrigem Druck zu warten –, gleicht das Rückschlagventil den Druck an allen anderen Radbremsen automatisch ab. Die Aufrechterhaltung asymmetrischer Drücke bei sinkendem Versorgungsdruck ist mit Rückschlagventilen nicht möglich.
Für diese Lösung sind idealerweise druckausgeglichene Ventile erforderlich, die gegen das Schließen durch Strömungskräfte resistent sind. Es können auch Standard-Einlassventile verwendet werden, sofern die Druckaufbaudynamik begrenzt wird – entweder durch passive Drosselelemente oder durch eine softwarebasierte Volumenstrombegrenzung (z. B. durch Begrenzung der Drehzahl des Antriebsmotors der Druckversorgung). Der Kompromiss besteht darin, dass die PWM-Druckregelung während des Druckaufbaus entfällt; stattdessen wird der Druck rein über die Volumensteuerung durch den Kolben geregelt, während PWM während der Druckreduzierung weiterhin verfügbar bleibt.
Die drei Erfindungskomplexe von E147 umfassen die Architektur der Vorrichtung mit umgekehrtem Ventil, eine Variante mit einem Bypass-Ventil mit zwei Kreisläufen sowie das fehlertolerante Steuerungsverfahren ohne Rückschlagventil.
Übersicht über die Erfindung
| Erfindung | Kat. | Beschreibung | Stichwort |
|---|---|---|---|
| EK 1 – Umgekehrte VentilvorrichtungEP3271220B1 · US11,584,348B2 · CN107428317A · CN118560434A | Gerät | Betätigungsvorrichtung mit Steuereinheit, Kolben-Zylinder-Einheit und regelbarer Druckquelle. Umgekehrte Schaltung: Ankerkammer (Ei) über eine Hydraulikleitung mit dem Bremskreis (BK) verbunden; Ventilsitzausgang (Ea) mit der Radbremse (RB) verbunden. Die Vordrücke werden je nach Straßenreibungskoeffizienten für jedes Rad individuell eingestellt. | Invertierte EV · Lautstärke-/Zeitsteuerung · Rad-spezifischer Druck |
| EK 2 – Zweikreis-BypassUS11,584,348B2 (A20) | Gerät | Stellantrieb mit Zweikreis-Druckversorgung. Zwei Arbeitskammern der regelbaren Druckquelle, die über Absperrventile mit den Bremskreisen verbunden sind. Die Ausgänge der Druckquelle sind über ein Bypassventil (vor den Absperrventilen) miteinander verbunden. Volumengesteuerte und/oder zeitgesteuerte Öffnung des Einlassventils. | Zweikreis · Bypassventil · Absperrventile |
| EK 3 – Fehlertolerantes VerfahrenEP3271220B1 (A15) · CN107428317A (A22) · CN118560434A (A20) | Verfahren | Vorgehensweise beim Betrieb der Betätigungsvorrichtung: Steuer-Vordruck (pvor) ≤ 150 bar (insbesondere ≤ 130 bar) bezogen auf den tatsächlichen Radbremsdruck. Im MUX-Betrieb lassen die Ventile bei einem Stromausfall den eingeschlossenen Druck ab, ohne dass zusätzliche Rückschlagventile erforderlich sind. | pvor ≤ 150 bar · Keine Rückschlagventile · Sicherheitsentlastung |
Familienübersicht
| Aktenzeichen | Land | Status | Typ | Antragsnummer | Abgelegt | Fördernummer | Zugegeben |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| E147WOEP | EP | Zugegeben | Patent | 15817915.0 | 30. Dezember 2015 | EP3271220B1 | 20. Oktober 2021 |
| E147WOUS | USA | Zugegeben | Patent | 15/558.438 | 30. Dezember 2015 | US 11.584.348 B2 | 21. Februar 2023 |
| E147WOJP | JP | Zugegeben | Patent | 2017-548871 | 30. Dezember 2015 | JP6941056B2 | 7. September 2021 |
| E147WOCN | CN | In Bearbeitung | Patent | 201580077959.8 | 30. Dezember 2015 | — | — |
| E147WOJP1 | JP | Zugegeben | Bereichs- | 2021-144039 | 30. Dezember 2015 | JP7239657B2 | 6. März 2023 |
| E147WOCN1 | CN | In Bearbeitung | Bereichs- | 202410767729.5 | 30. Dezember 2015 | — | — |
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