DE102009055244A1

DE102009055244A1 - Bremssystem mit Druckmodulationszylinder

Info

Publication number: DE102009055244A1
Application number: DE102009055244A
Authority: DE
Inventors: Jochen 70195 Mayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2011-06-30
Also published as: EP2516226A1; WO2011076462A1; US20120326492A1; CN102656068A; KR20120117789A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Hauptbremszylinder (2) zum Erzeugen von Bremsdruck an wenigstens einer Radbremse (15a–15d). Um den Bremsdruck an einzelnen Radbremsen (15a–15d) individuell verändern zu können, ist zwischen dem Hauptbremszylinder (2) und den Radbremsen (15a–15d) ein Druckmodulationszylinder (7) vorgesehen, der mehrere Kammern (17, 18) aufweist, wobei eine erste Kammer (17) über eine erste Fluidleitung (19) mit dem Hauptbremszylinder (2), und eine zweite Kammer (17) über eine zweite Fluidleitung (20) mit der wenigstens einer Radbremse (15a–15d) verbunden ist. Die erste und zweite Kammer (17), (18) sind über eine Fluidleitung, in der ein Ventil (12) angeordnet ist, miteinander verbunden. Ein solches Bremssystem ist besonders einfach aufgebaut und daher kostengünstig zu realisieren.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein neuartiges Bremssystem mit mindestens einem Druckmodulationszylinder.
Moderne Fahrzeuge haben üblicherweise ein Bremssystem, das für eine ABS- oder eine Fahrdynamikregelung, wie z. B. ESP, ausgelegt ist. Derartige Bremssysteme umfassen eine Reihe von Ventilen, wie z. B. Einlass- und Auslassventile, die von einem Steuergerät automatisch angesteuert werden, um an den Radbremsen Bremsdruck auf- oder abzubauen. Ferner ist i. d. R. eine Hydraulikpumpe vorgesehen, mit der an den Radsbremsen automatisch Bremsdruck aufgebaut werden kann.
Aus der DE 10 2005 055 751 A1 ist ein hydraulisches Bremssystem bekannt, das anstelle einer Hydraulikpumpe einen Druckmodulationszylinder aufweist, mit dem der Bremsdruck an den Radbremsen aktiv auf- oder abgebaut werden kann. Bei diesem Bremssystem ist jedoch ein Wegsimulator notwendig, der bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung abgeschaltet werden muss. Darüber hinaus ist ein Niederdruck-Magnetventil vorgesehen, das ein Ansaugen von Bremsflüssigkeit bei kleinen Drücken („Nachschnüffeln”) verhindern soll. Das hier beschriebene Bremssystem ist somit relativ komplex und aufwendig.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bremssystem mit einem Druckmodulationszylinder zu konstruieren, das wesentlich einfacher aufgebaut ist und mit dem der Bremsdruck automatisch variiert werden kann.
Gemäß der Erfindung wird eine Bremsvorrichtung vorgeschlagen, bei der zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremsen ein Druckmodulationszylinder vorgesehen ist, der mehrere Kammern aufweist. Eine erste Kammer des Druckmodulationszylinders ist dabei über eine erste Fluidleitung mit dem Hauptbremszylinder, und eine zweite Kammer über eine zweite Fluidleitung mit wenigstens einer Radbremse verbunden. Darüber hinaus sind auch die erste und zweite Kammer des Druckmodulationszylinders über eine Fluidleitung, in der ein Ventil angeordnet ist, miteinander verbunden. Dieser Aufbau ist besonders einfach und ermöglicht sowohl einen Betrieb der Bremsanlage in einem Standardmodus, in dem der Fahrer durch Betätigung eines Fuß-Bremspedals in herkömmlicher Weise Bremsdruck aufbaut, als auch den Betrieb in einem automatischen Modus, indem z. B. eine ABS-Regelung oder ein automatischer Druckaufbau durchgeführt werden kann.
Jeder Radbremse ist vorzugsweise ein eigenes, kombiniertes Ein-/Auslassventil zugeordnet, das sowohl die Funktion eines herkömmlichen Einlass- als auch eines Auslassventils übernimmt. Es ist also nicht mehr erforderlich, separate Einlass- und Auslassventile vorzusehen.
Das erfindungsgemäße, kombinierte Ein-/Auslassventil ist vorzugsweise zwischen einer der Radbremsen und dem vorstehend genannten Ventil angeordnet, das in der Fluidleitung angeordnet ist, welche die beiden Kammern des Druckmodulationszylinders verbindet.
Das zwischen die beiden Kammern des Druckmodulationszylinders geschaltete Ventil ist vorzugsweise über eine Fluidleitung mit dem Hauptbremszylinder und über eine weitere Fluidleitung mit einem oder mehreren Ein-/Auslassventilen verbunden.
Der vom Druckmodulationszylinder erzeugte Bremsdruck wird vorzugsweise mittels eines Raddrucksensors gemessen. Der Raddruckssensor ist vorzugsweise zwischen dem radseitigen Ausgang des Druckmodulationszylinders und einem Ein-/Auslassventil angeordnet.
Der erfindungsgemäße Druckmodulationszylinder kann zwei oder mehr Kammern aufweisen. Die Kammern sind vorzugsweise durch einen verschiebbaren Kolben voneinander getrennt. Der Kolben wird vorzugsweise von einem Kolbenantrieb, wie z. B. einem Elektromotor, angetrieben.
Die Kammern des Druckmodulationszylinders haben vorzugsweise jeweils einen Eingang, der gleichzeitig als Ausgang fungiert.
Bei einer Bremsvorrichtung mit mehreren Bremskreisen umfasst vorzugsweise jeder Bremskreis einen eigenen Druckmodulationszylinder. Vorzugsweise ist genau ein Druckmodulationszylinder je Bremskreis vorgesehen.
Bei einer Bremsvorrichtung mit mehreren Bremskreisen können mehrere Druckmodulationszylinder von einem einzigen Antrieb angetrieben werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in diesem Fall nur ein einziger Druckmodulationszylinder-Antrieb im gesamten Bremssystem vorgesehen. Die Bewegung der einzelnen Druckmodulationszylinder erfolgt dann vorzugsweise synchron. Alternativ können auch verschiedene Antriebe für die einzelnen Druckmodulationszylinder vorgesehen sein.
Die Ventile der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung sind vorzugsweise als 2/2-Wege-Ventile ausgeführt. Sie können z. B. stromlos offen sein.
Der an einer Radbremse herrschende Bremsdruck wird vorzugsweise gemessen und gespeichert, wenn das zugehörige Ein-/Auslassventil geschlossen wird. Der an der Radbremse anliegende Bremsdruck ist somit bekannt und kann zu einem späteren Zeitpunkt z. B. für die Steuerung des Druckmodulationszylinders genutzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Kolben des Druckmodulationszylinders, bevor ein Ein-/Auslassventil geöffnet wird, in eine Position gebracht, in der der Druckabfall am betreffenden Ein-/Auslassventil etwa 0 bar ist. Dadurch wird ein Druckausgleichsschlag beim Öffnen des Ein-/Auslassventils vermieden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein einkreisiges Bremssystem zur Erläuterung der grundsätzlichen Funktion der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung; und
2 ein Ausführungsbeispiel eines zweikreisigen Bremssystems.
1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Bremssystems, bei dem zur besseren Veranschaulichung nur ein einziger Bremskreis dargestellt ist. Das dargstellte Bremssystem umfasst ein Bremspedal 1, das auf einen Hauptbremszylinder 2 wirkt. Auf dem Hauptbremszylinder 2 ist ein Bremsflüssigkeitsbehälter 6 angeordnet. Die am Bremspedal 1 ausgeübte Kraft F oder der Pedalweg s können mittels eines Kraftsensors 4 oder Wegsensors 5 gemessen werden. Der vom Fahrer erzeugte Bremsdruck wird in herkömmlicher Weise mittels eines so genannten Vordrucksensors 3 gemessen. Der Ausgang des Hauptbremszylinders 2 ist über eine Hydraulikleitung 19 mit dem Druckmodulationszylinder 7 verbunden.
Der Druckmodulationszylinder 7 umfasst hier zwei Kammern 17, 18, nämlich eine erste Kammer 17 und eine zweite Kammer 18, die durch einen verschiebbaren Kolben 21 voneinander getrennt sind. Der Kolben 21 wird von einem Kolbenantrieb 8 angetrieben, der im vorliegenden Beispiel einen Elektromotor 10 mit einem auf seiner Welle befindlichen Ritzel und eine Zahnstange 11 umfasst. Die exakte Lage des Ritzelantriebs 10 kann mittels eines Lagesensors 9 gemessen werden. Durch Antrieb der Zahnstange 11 nach links bzw. rechts (s. Pfeil) können die Volumina der beiden Kammern 17, 18 verändert und somit Bremsdruck an den Radbremsen 15a, 15b auf- bzw. abgebaut werden.
Die beiden Kammern 17, 18 des Druckmodulationszylinders 7 haben jeweils einen Eingang, der gleichzeitig als Ausgang dient. Der Eingang der ersten Kammer 17 ist mit dem Hauptbremszylinder verbunden und ferner über eine weitere Fluidleitung 16 mit den beiden Radbremsen 15a, 15b. In dieser Fluidleitung 16 ist vor der Verzweigung zu den Radbremsen 15a, 15b ein Überströmventil 12 angeordnet.
Jede der Radbremsen 15a, 15b, umfasst ein zugehöriges, kombiniertes Ein-/Auslassventil 14a, 14b, das jeweils in einer separaten Fluidleitung angeordnet ist. Die beiden Ventile 14a, 14b übernehmen gleichzeitig die Funktion eines herkömmlichen Einlass- als auch eines Auslassventils. Die Ventile 14a und 14b sind im stromlosen Zustand geöffnet (normally open).
Der Eingang der zweiten Kammer 18 des Druckmodulationszylinders 7 ist über eine weitere Fluidleitung 20 mit den beiden Ein-/Auslassventilen 14a, 14b verbunden. Die beiden Kammern 17, 18 sind hier über die Fluidleitung 16, in der das Überströmventil 12 angeordnet ist, und die Fluidleitung 20 miteinander verbunden. Somit kann zwischen den beiden Kammern 17, 18 des Druckmodulationszylinders 7 über das Überströmventil 12 ein Volumenausgleich stattfinden.
Bei einer herkömmlichen Betriebsbremsung durch Betätigen des Fußbremspedals wird der Fahrerbremswunsch über die Sensoren 4, 5 und/oder 3 erkannt. Das Überströmventil 12 ist in dieser Betriebsart geschlossen. Der vom Fahrer erzeugte Druck, der auch in der ersten Kammer 17 des Druckmodulationszylinders 7 herrscht, wird durch eine Bewegung des Kolbenantriebes 8 (nach rechts) verstärkt, so dass in der zweiten Kammer 18 und den Radbremsen 15a u. 15b ein höherer Druck herrscht wie in der ersten Kammer 17.
Im Gegensatz zum vorstehend beschriebenen Normalbetrieb wird das Überströmventil 12 bei einem Ausfall des Kolbenantriebs 8 geöffnet. In diesem Fall wirkt der vom Hauptbremszylinder 2 erzeugt Druck über die Fluidleitungen 19 und 16, das Überströmventil 12 und die Ein-/Auslassventile 14a, 14b auf die beiden Radbremsen 15a, 15b. Der vom Fahrer erzeugte Druck wird dabei nicht verstärkt.
In Fahrsituationen, in denen der Bremsdruck an den Radbremsen 15a, 15b automatisch erhöht werden soll (mit oder ohne gleichzeitige Betätigung des Fuß-Bremspedals 1), bewegt der Kolbenantrieb 8 den Kolben 21 nach rechts. Das Überströmventil 12 ist in diesem Zustand geschlossen. Durch die Bewegung des Kolbens 1 nach rechts wird das Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer 18 in Richtung der Radbremsen 15a, 15b gedrückt, so dass sich dort Bremsdruck aufbaut. Die erste Kammer 17 saugt dabei über die Fluidleitung 19 Hydraulikfluid vom Hauptbremszylinder 2 an.
Zum Abbau von Bremsdruck an den Radbremsen 15a, 15b wird der Kolben in die Gegenrichtung, hier nach links, bewegt.
Sofern nur an einer der Radbremsen, z. B. 15b, Bremsdruck abgebaut werden soll, wird das kombinierte Ein-/Auslassventil 14a der anderen Radbremse 15a geschlossen. Zuvor wird noch der Bremsdruck mittels eines Rad-Bremsdrucksensors 13 gemessen und gespeichert. Der Kolben 21 wird dann nach links bewegt, wodurch sich der Bremsdruck an der Bremse 15b abbaut. Der Bremsdruck an der Bremse 15a ist eingeschlossen und bleibt daher konstant. Sobald sich der Druckmodulationszylinder 7 an der gewünschten Position befindet wird das zugehörige Ein-/Auslassventil (im vorliegenden Beispiel 14b) der Radbremse 15b geschlossen.
Soll nun auch der Bremsdruck der Radbremse 15a abgebaut werden, ist folgendes zu beachten. Nach dem Reduzieren des Bremsdrucks an der Radbremse 15b ist der in der Fluidleitung 20 herrschende Bremsdruck geringer als in der Radbremse 15a. Um einen Druckausgleichsschlag beim Öffnen des Ventils 14a zu vermeiden, wird der Kolben 21 vor dem Öffnen des Ventils 14a zunächst in eine Stellung gefahren, in der der Bremsdruck in der Fluidleitung 20 (am hochdruckseitigen Eingang des Ventils 14a) etwa gleich groß ist wie der Bremsdruck der Radbremse 15a. Sobald der Kolben 21 die gewünschte Position erreicht hat, wird das Ein-/Auslassventil 14a geöffnet. Durch eine Bewegung des Kolbens 21 nach links kann nun wiederum Bremsdruck an der Radbremse 14a abgebaut werden. Nach dem Erreichen eines gewünschten Zieldrucks kann der Bremsdruck an der Radbremse 15a erneut auf- oder abgebaut werden.
2 zeigt ein Bremssystem, dass im Prinzip identisch aufgebaut ist wie dasjenige von 1, im Unterschied zu 1 aber zwei Bremskreise I und II umfasst, die parallel am Hauptbremszylinder 2 angeschlossen sind. Die beiden Bremskreise I und II sind identisch aufgebaut und weisen jeweils die gleichen Elemente wie in 1 auf. Es gibt also zwei Druckmodulationszylinder 7a, 7b, zwei Überströmventile 12a, 12b, jeweils zwei Radbremsen 15a, 15b bzw. 15c, 15d pro Bremskreis und insgesamt vier Ein-/Auslassventile 14a, 14b, 14c und 14d, etc..
Bei dieser Ausführungsform ist allerdings nur ein einziger Kolbenantrieb 8 vorgesehen, der die beiden Kolben 21a, 21b der Druckmodulationszylinder 7a, 7b synchron antreibt. Um den Bremsdruck an einer bestimmten Radbremse, z. B. 15c, individuell aufzubauen, wird das zugehörige Ein-/Auslassventil 14c geöffnet (sofern es nicht bereits offen ist), und die übrigen Ein-/Auslassventile 14a, 14b, 14d werden geschlossen. Die beiden Kolben 21a, 21b werden dann vom Kolbenantrieb 8 nach rechts bewegt. Der für den Bremskreis II zuständige Kolben 21b baut somit Druck an der Radbremse 15c auf. Das zugehörige Überströmventil 12b wird in diesem Fall geschlossen. Dagegen bleibt das Überströmventil 12a geöffnet, so dass das aus der zweiten Kammer 18a heraus fließende Hydraulikfluid im Kreis zurück in die erste Kammer 17a fließen kann. Sobald der gewünschte Zieldruck an der Radbremse 15c erreicht ist, wird das zugehörige Ein-/Auslassventil 14c geschlossen. Der in der Radbremse 15c eingeschlossene Druck wird wiederum gespeichert.
Um den Bremsdruck an einer bestimmten Radbremse, z. B. 15b, individuell abzubauen, werden die Kolben 21a, 21b vorzugsweise in eine Position gebracht, in der der am zugehörigen Ein-/Auslassventil abfallende Druck im Wesentlichen gleich 0 bar ist. Sobald die Kolben 21a, 21b die gewünschte Position einnehmen, wird das Ventil 14b geöffnet. Die übrigen Ventile 14a, 14c und 14d werden bzw. bleiben geschlossen. Der an der Radbremse 15b herrschende Bremsdruck kann nun bis zu einem gewünschten Wert abgebaut werden. Der Rad-Bremsdruck wird dabei kontinuierlich mittels des Rad-Bremsdrucksensors 13a überwacht. Während des Druckabbaus ist das zugehörige Überströmventil 12a geschlossen. Dagegen ist das Überströmventil 12b des anderen Bremskreises II geöffnet, um einen Druckausgleich zwischen den beiden Kammern 17b, 18b des zweiten Druckmodulationszylinders 7b zu ermöglichen.
Nach Erreichen eines gewünschten Zieldrucks kann der Druck an einer oder an mehreren der anderen Radbremsen 15a, 15c oder 15d in ähnlicher Weise erhöht oder verringert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005055751 A1 [0003]

Claims

Bremsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Hauptbremszylinder (2) zum Erzeugen von Bremsdruck an wenigstens einer Radbremse (15a–15d), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hauptbremszylinder (2) und der wenigstens einen Radbremse (15a–15d) ein Druckmodulationszylinder (7) vorgesehen ist, der mehrere Kammern (17, 18) aufweist, wobei eine erste Kammer (17) über eine erste Fluidleitung (19) mit dem Hauptbremszylinder (2), und eine zweite Kammer (17) über eine zweite Fluidleitung (20) mit der wenigstens einen Radbremse (15a–15d) verbunden ist, und wobei die erste und zweite Kammer (17, 18) über ein Ventil (12) miteinander verbunden sind.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Radbremse (15a–15d) ein separates Ein-/Auslassventil (14a–14d) zugeordnet ist, das gleichzeitig die Funktion eines herkömmlichen Einlass- als auch eines Auslassventils übernimmt.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ein-/Auslassventil (14a–14d) zwischen dem Ventil (12) und der zugehörigen Radbremse (15a–15d) angeordnet ist.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Raddrucksensor (13) vorgesehen ist, der den vom Druckmodulationszylinder (7) radseitig erzeugten Druck misst.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kammer (17, 18) durch einen verschiebbaren Kolben (21) voneinander getrennt sind.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (21) von einem Kolbenantrieb (8) angetrieben wird.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bremsvorrichtung mit wenigstens zwei Bremskreisen (I, II) jeder Bremskreis einen eigenen Druckmodulationszylinder (7a, 7b) aufweist.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmodulationszylinder (7) von einem einzigen Antrieb (8) synchron angetrieben werden.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) stromlos geöffnet ist.
Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) ein 2/2-Wege-Ventil ist.