DE102013223672A1

DE102013223672A1 - Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage

Info

Publication number: DE102013223672A1
Application number: DE102013223672.7A
Authority: DE
Inventors: Sigismund Jones
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2015-05-21

Abstract

Es wird eine schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage beschrieben, deren Hauptbremszylinder (1) während einer Schlupfregelung von den Radbremsen (3) getrennt ist, die statt dessen über Sperrventileinheiten an eine reversierbare Pumpe (9) angeschlossen sind, die ein Systemdruck zur Verfügung stellt. Die Sperrventileinheiten an den Radbremsen (3), die den Druck der Radbremsen (3) an den Systemdruck anpassen, bestehen nicht wie üblich nur aus einem Sperrventil, sondern aus einem Sperrventilpaar, wobei die beiden Sperrventile (6, 7) des Sperrventilpaares gleich aufgebaut sind und jeweils einen nicht druckausgeglichenen Ventilschließkörper (18) besitzen. Lediglich der Anschluss an die jeweilige Radbremse (3) ist unterschiedlich. Bei dem einen Sperrventil (6) wirkt der Radbremsdruck in Öffnungsrichtung, während er bei dem anderen Sperrventil (7) in Schließrichtung auf den Ventilschließkörper wirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage, aufweisend einen Hauptbremszylinder, wenigstens eine Radbremse, die mit dem Hauptbremszylinder über eine Bremsleitung verbunden ist, wobei in der Bremsleitung ein Trennventil zum Sperren der Bremsleitung und in Richtung auf die Radbremse unterhalb des Trennventils eine Regelventileinheit angeordnet ist, und mit einem in zwei Richtungen fördernden Druckgeber, der über eine Nebenleitung an die Bremsleitung zwischen dem Trennventil und dem Regelventil anschließt.
Eine derartige Bremsanlage ist in der DE 10 2011 082 492 A1 beschrieben. Der Druckgeber besteht hier aus einer Kolben-Zylinder-Einheit mit einem motorisch verfahrbaren Kolben, mit dessen Hilfe zur Bremsdruckregelung Druckmittel in die Bremskreise gefördert bzw. aus diesem abgezogen wird.
Als Regelventileinheit ist jeder Radbremse ein einzelnes elektromagnetisch betätigbares Sperrventil zugeordnet, das eine geschlossene und eine offene Stellung aufweist. Die Radbremsdrücke in den einzelnen Radbremsen können durch pulsweitenmoduliertes Öffnen und Schließen des jeweils zugeordneten Sperrventils geregelt werden, wobei der vom Druckgeber eingestellte Systemdruck als Leitgröße dient, der von den Radbremsdrücken nicht überschritten werden kann, soweit ein Radbremsdruck geringer ist als der Systemdruck. Die Regelung besteht somit aus der Vorgabe eines Systemdrucks, der durch eine Verschiebung des Kolbens des Druckgebers bewirkt wird, und der Anpassung der Radbremsdrücke an den Systemdruck durch Öffnen und Schließen der Sperrventile. Diese Art der Regelung wird auch als Multiplexregelung bezeichnet.
Als Sperrventile werden Sperrventile mit einem Ventilschließkörper genutzt, wobei dieser vor einem Ventildurchlass liegt, so dass der Ventilschließkörper vom Druck im Ventildurchlass in Öffnungsrichtung belastet ist. Der Ventilschließkörper wird weiterhin von einer elektromotorischen Kraft in Schließrichtung und von einer Rückstellfeder in Öffnungsrichtung belastet.
In der Regel werden die Sperrventile so in die Leitung eingesetzt, dass der Druck in den Radbremsen im öffnenden Sinne auf den Ventilschließkörper einwirkt. Dies hat allerdings den Nachteil, dass ein Druck in der Radbremse nicht mehr auf einen Druck unterhalb der des Systemdrucks eingeregelt werden kann, wenn der eingestellte Systemdruck der Rückstellkraft der Rückstellfeder entspricht. In diesem Fall hält nämlich der Systemdruck selbst das Sperrventil geschlossen und zwar auch dann, wenn keine elektromotorische Kraft vorliegt.
Man bemüht sich daher, die Rückstellkraft der Rückstellfeder möglichst gering einzustellen. Andererseits ist aber auch zu beachten, dass diese groß genug sein muss, damit am Ende einer Bremskraftregelung das Sperrventil sicher geöffnet wird und die Bremsleitung für eine ungeregelte Bremsung wieder durchgängig ist.
Die Erfindung beruht somit auf der Aufgabe, die Bremsanlage so zu konzipieren, dass auch sehr kleine Radbremsdrücke sicher eingeregelt werden können.
Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass die Regelventileinheit aus zwei parallel geschalteten Sperrventilen besteht, die jeweils einen Ventildurchlass und einen korrespondierenden Ventilschließkörper aufweisen, der der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Radbremse und dem Druck in dem an die die Nebenleitung anschließenden Druckgeber ausgesetzt ist, wobei das eine Sperrventil so geschaltet ist, dass ein Drucküberschuss in der Radbremse den Ventilschließkörper in Schließrichtung belastet, und das andere Sperrventil so geschaltet ist, dass ein Drucküberschuss in dem an die Nebenleitung anschließenden Druckgeber den Ventilschließkörper in Schließrichtung belastet.
Durch die Verwendung von zwei Sperrventilen, die quasi antiparallel geschaltet sind, d. h. dass bei dem einen Sperrventil der Radbremsdruck in Öffnungsrichtung wirkt, während er bei dem anderen Sperrventil in Schließrichtung wirkt, wird erreicht, dass bei dem einen Sperrventil die Regelung unterhalb eines Druckes, der der Rückstellfederkraft entspricht, und bei dem anderen Sperrventil die Regelung oberhalb eines Druckes, der der Rückstellfederkraft entspricht, aussetzt. Auf diese Weise lässt sich der gesamte Bereich des möglichen Radbremsdruckes exakt nach den Vorgaben einer Schlupfregelung einstellen.
Vorzugsweise besteht der Druckgeber aus einer zwei Pumpenanschlüsse aufweisenden, reversierbaren Pumpe, wobei je nach Strömungsrichtung jeweils einer der Pumpenanschlüsse als Pumpeneinlass und der andere als Pumpenauslass dient, wobei einer der Pumpenanschlüsse an die Nebenleitung anschließt.
Auf diese Weise wird eine sehr viel schnellere Einstellung eines für die jeweilige Regelphase benötigten Systemdruckes erreicht, als dass dies mit einer Kolbenzylindereinheit möglich wäre.
Vorzugsweise ist der andere Anschluss der Pumpe mit einem Niederdruckspeicher verbunden. Dies hat zur Folge, dass das Druckmittel, das den Bremskreisen entnommen wird, in einem Niederdruckspeicher zwischengespeichert wird, wobei dieses Druckmittel für eine erneute Druckerhöhung für den Systemdruck zur Verfügung steht.
Ein Sperrventil, das für die Verwendung der erfindungsgemäßen Bremsanlage geeignet ist, besteht vorzugsweise aus einem Ventilschließkörper, der von einer Rückstellfeder belastet ist, die den Ventilschließkörper in eine den Ventildurchlass offen haltende Stellung drängt.
Dabei ist der Ventilschließkörper über eine Stange mit einem Magnetanker verbunden, der dem Magnetkern eines Elektromagneten gegenüberliegt, und die Rückstellfeder zwischen dem Magnetkern und dem Magnetanker angeordnet.
Vorzugsweise ist der Ventilschließkörper eines jeden Sperrventils von einem Elektromagneten bewegbar, wobei der Ventildurchlass eines jeden Sperrventils zwischen einem ersten und einem zweiten Ventilanschluss liegt. Der Ventilschließkörper weist eine effektive Druckfläche auf, die von der Druckdifferenz zwischen dem Druck am ersten und zweiten Ventilanschluss belastet ist. Der erste Ventilanschluss des ersten Sperrventils ist dabei mit der Radbremse und der erste Ventilanschluss des zweiten Sperrventils mit der Pumpe verbunden.
Typischerweise besteht eine Bremsanlage aus zwei Bremskreisen, was gesetzlich vorgegeben ist.
Die Kreise können jeweils mit einer reversierbaren Pumpe versehen werden. Die Erfindung sieht allerdings nur eine Pumpe vor, wobei die Zuleitungen der Pumpe zu den Bremskreisen mit Kreistrennventilen versehen sind, die stromlos geschlossen sind und erst im Falle einer Bremskraftregelung geöffnet werden.
Im Prinzip können die Radbremsen eines Bremskreises auch gemeinsam geregelt werden. Eine bessere Kontrolle des Fahrzeuges beim Bremsen oder beim Anfahren erhält man, wenn jede Radbremse in einem Bremskreis über ein erstes und zweites Sperrventil verfügt.
Um auch bei einer Bremskraftregelung dem Fahrer ein normales Bremskraftgefühl zu signalisieren, kann ein Pedalwegsimulator vorgesehen sein, der an den Hauptbremszylinder anschließt. Da während einer Bremskraftregelung die Bremsleitungen geschlossen sind, wirkt der Hauptbremszylinder auf diesen Pedalwegsimulator ein, der aus einer federbelastet en Kolbenzylindereinheit besteht, deren Kolben von einer Feder belastet ist.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:
1 das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Bremsanlage und
2 einen Querschnitt durch ein Sperrventil, dass in der Bremsanlage gemäß 1 Verwendung findet.
Wie die 1 zeigt, besitzt die Bremsanlage einen zwei Kammern aufweisenden Hauptbremszylinder 1, nämlich einem Tandemhauptbremszylinder, der über zwei Bremsleitungen 2 mit Radbremsen 3 verbunden ist. Die Radbremsen 3 gehören zu den vier Rädern eines Kraftfahrzeuges mit den Bezeichnungen FL für vorne links, RR für hinten rechts, FR vorne rechts und RL für hinten links.
In den Bremsleitungen befindet sich jeweils ein elektromagnetisch betätigbares Trennventil 4, das stromlos offen ist. Dadurch liegt eine offene Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 1 und den Radbremsen 3 vor, so dass bei Betätigung des Pedals 5 des Hauptbremszylinders 1 ein Druck in den Radbremsen 3 entsprechend der aufgebrachten Pedalkraft erzeugt wird.
Die Bremsanlage ist mit weiteren Sperrventilen zur schlupfgeregelten Bremsdruckeinstellung vorgesehen. Dazu liegt für jede Radbremse 3 ein erstes elektromagnetisch schaltbares Sperrventil 6 und ein zweites elektromagnetisch schaltbares Sperrventil 7 vor, die in parallel verlaufenden Leitungen in einem Zweig der Bremsleitung zwischen der jeweiligen Radbremse 3 und dem Trennventil 4 liegen.
Jedes der Sperrventile 6, 7 weist in der Grundstellung einen freien Ventildurchlass 8 und in der Schaltstellung einen geschlossen Ventildurchlass 8 auf (siehe 2).
Des Weiteren ist eine Reversierpumpe 9 vorgesehen, die reversierbar ausgestaltet ist, so dass sie in beide Richtungen fördern kann. Der sie antreibende Elektromotor 10 dreht dazu seine Drehrichtung um. Die Reversierpumpe 9 hat einen Anschluss A, der über jeweils eine Nebenleitung 2a an die beiden Bremsleitungen 2 zwischen dem jeweiligen Trennventil 4 und den jeweiligen Sperrventilen 6, 7 anschließt, und einen Anschluss B, der mit einem Niederdruckspeicher 11 verbunden ist.
Da diese Bremsanlagen nur eine Reversierpumpe 9 aufweisen, die beide Bremsleitungen 2 versorgt, sind in den Nebenleitungen 2a vom Anschluss A der Pumpe 9 zu den Bremsleitungen 2 stromlos geschlossene Kreistrennventile 12 angeordnet, so dass bei einer ungeregelten Bremsung die Bremsleitungen 2 hydraulisch getrennt sind.
Bei einer ungeregelten Bremsung befinden sich die Trennventile 4 sowie die ersten und zweiten Sperrventile 6, 7 in der offenen Stellung, so dass in den Bremsleitungen 2 und damit in den Radbremsen 3 ein von der Pedalkraft bestimmter Druck anliegt.
Das Drehverhalten der Räder wird laufend mittels eines hier nicht dargestellten Sensors erfasst, wobei die Sensordaten einer hier nicht näher gezeigten Steuereinrichtung zugeführt werden, die diese auswertet und ggf. Schaltsignale für die Trennventile 4, die Kreistrennventile 12, die ersten und zweiten Sperrventile 6, 7 und für den Elektromotor 10 zur Verfügung stellt.
Wird festgestellt, dass ein Rad bei einer Bremsung zu blockieren droht, so werden die Trennventile 4 in eine geschlossene Stellung gebracht, so dass der Hauptbremszylinder 1 von den Radbremsen 3 getrennt wird. Außerdem werden die Kreistrennventile 12 geöffnet.
Zur Regelung des Bremsdruckes in den einzelnen Radbremsen 3 wird das jeweilige erste und zweite Sperrventil 6, 7 in pulsweitenmoduliert angesteuert.
Gleichzeitig wird die Pumpe 9 eingeschaltet, so dass ein Druckmittelstrom von Anschluss A zu Anschluss B verläuft. Die ersten und zweiten Sperrventile 6, 7, die zu Radbremsen gehören, in denen der Radbremsdruck abgebaut werden muss, werden geöffnet, so dass diesen von der Pumpe Druckmittel entnommen und in den Niederdruckspeicher 11 gefördert wird. Die ersten und zweiten Sperrventile 6, 7 der Radbremsen, die keinen Druckabbau benötigen, bleiben geschlossen.
Diese Schaltstellung wird so lange beibehalten, bis die Blockiertendenz der betroffenen Räder verschwindet. Danach kann erneut ein Druck aufgebaut werden. In dieser Phase der Regelung wird der Elektromotor 10 derart angesteuert, dass die Reversierpumpe 9 vom Anschluss B zum Anschluss A fördert. Die ersten und zweiten Schaltventile 6, 7 der Räder, bei denen keine Blockiertendenz feststellbar ist, werden ggf. pulsweitenmoduliert geöffnet, so dass der Radbremsdruck wieder erhöht wird, bis erneut eine Blockiertendenz festgestellt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Schaltventile als stromlos offene Sperrventile dargestellt. Grundsätzlich können auch beide oder eines von beiden als stromlos geschlossenes Sperrventil dargestellt werden, was natürlich eine entsprechende Anpassung an die Schaltsignalausgabe des Steuergeräts erfordert.
Die beiden Sperrventile 6, 7 sind identisch aufgebaut, allerdings unterschiedlich an die Radbremsen angeschlossen. In der 2 ist ein typisches Sperrventil gezeigt. Dieses besteht aus einem Ventilgehäuse 13 mit einer Längs- und einer Querbohrung 14, 15. In der Längsbohrung 14 befindet sich ein Einsatz 16 mit dem schon oben erwähnten zentralen Ventildurchlass 8.
In der Achse der Längsbohrung 14 verläuft eine Stange 17, deren Kopf als Ventilschließkörper 18 ausgebildet ist. Die Stange 17 ist mit einem Magnetanker 19 verbunden, der an der Stirnseite des Ventilgehäuses 13 angebracht ist, wobei dieses Ende des Ventilgehäuses 13 als Magnetkern 20 eines Elektromagneten fungiert. Über den Magnetanker 19 erstreckt sich eine Kappe 21, die mit dem Ventilgehäuse 13 verbunden ist. Außerhalb und koaxial zur Kappe befindet sich eine Spule, die hier nicht näher dargestellt ist.
In der Stirnseite des Ventilgehäuses 13 befindet sich in einer Vertiefung 22 koaxial zu der Stange 17 eine Rückstellfeder 23, die sich einerseits am Boden der Vertiefung 22 und andererseits am Magnetanker 19 abstützt.
Die 2 zeigt die Schließstellung, d. h. die Spule ist stromdurchflossen, so dass der Magnetanker 19 vom Magnetkern 20 unter Zusammendrückung der Rückstellfeder 23 angezogen wird und den Ventilschließkörper 18 auf den Ventildurchlass 8 aufsetzt.
Das untere Ende des Ventilschließkörpers 18, das dem Magnetanker 19 gegenüber liegt, ist in einem Ventilblock untergebracht, wobei das untere Ende der Längsbohrung 14 einen ersten Anschluss C bildet, und die Querbohrung einen zweiten Anschluss D.
Der erste Anschluss C ist bei dem ersten Sperrventil 6 mit der jeweiligen Radbremse 3 verbunden, während der zweite Anschluss C mit der Reversierpumpe verbunden ist. Beim zweiten Sperrventil 7 ist dies gerade umgekehrt. Um dies zu verdeutlichen, sind in der 1 diese Anschlüsse bei den einzelnen Sperrventilen 6, 7 nochmals angegeben.
Wie schon oben angedeutet, besitzen die Sperrventile 6, 7 unterschiedliche Regelbereiche. Bei geringen Radbremsdrücken bleibt das zweite Sperrventil 7 geschlossen, während die Druckanpassung an den Systemdruck durch Öffnen und Schließen des ersten Sperrventils 6 erfolgt. Bei höheren Radbremsdrücken ist dies gerade umgekehrt.
Da während einer Bremskraftregelung die Bremsleitungen geschlossen sind, ist der Hauptbremszylinder mit einem Pedalwegsimulator 24 verbunden, der aus einer federbelasteten Kolbenzylindereinheit besteht.
Bezugszeichenliste

1: Hauptbremszylinder
2: Bremsleitungen
2a: Nebenleitung
3: Radbremsen
4: Trennventil
5: Pedal
6: erstes Sperrventil
7: zweites Sperrventil
8: Ventildurchlass
9: Reversierpumpe
10: Elektromotor
11: Niederdruckspeicher
12: Kreistrennventile
13: Ventilgehäuse
14: Längsbohrung
15: Querbohrung
16: Einsatz
17: Stange
18: Ventilschließkörper
19: Magnetanker
20: Magnetkern
21: Kappe
22: Vertiefung
23: Rückstellfeder
24: Pedalwegsimulator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011082492 A1 [0002]

Claims

Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage aufweisend einen Hauptbremszylinder (1), wenigstens eine Radbremse (3), die mit dem Hauptbremszylinder (1) über eine Bremsleitung (2) verbunden ist, wobei in der Bremsleitung (2) ein Trennventil (4) zum Sperren der Bremsleitung (2) und in Richtung auf die Radbremse (3) unterhalb des Trennventils (4) eine Regelventileinheit angeordnet ist, und mit einem in zwei Richtungen fördernden Druckgeber, der über eine Nebenleitung (2a) an die Bremsleitung (2) zwischen dem Trennventil (4) und der Regelventileinheit anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventileinheit aus zwei parallel geschalteten Sperrventilen (6, 7) besteht, die jeweils einen Ventildurchlass (8) und einen korrespondierenden Ventilschließkörper (18) aufweisen, der der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Radbremse (3) und dem Druck in dem an die die Nebenleitung (2a) anschließenden Druckgeber ausgesetzt ist, wobei das eine Sperrventil (6) so geschaltet ist, dass ein Drucküberschuss in der Radbremse (3) den Ventilschließkörper (18) in Schließrichtung belastet, und das andere Sperrventil (7) so geschaltet ist, dass ein Drucküberschuss in dem an die Nebenleitung (2a) anschließenden Druckgeber den Ventilschließkörper (18) in Schließrichtung belastet.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Druckgeber eine zwei Pumpenanschlüsse (A, B) aufweisende, reversierbaren Pumpe (9) ist, wobei je nach Strömungsrichtung jeweils einer der Pumpenanschlüsse (A, B) als Pumpeneinlass und der andere als Pumpenauslass dient, und dass einer der Pumpenanschlüsse (A) an die Nebenleitung (2a) anschließt.
Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Anschluss (B) der Pumpe (9) mit einem Niederdruckspeicher (11) verbunden ist.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (18) von einer Rückstellfeder (23) belastet ist, die den Ventilschließkörper (18) in eine den Ventildurchlass (8) offen haltende Stellung drängt.
Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (18) über eine Stange (17) mit einem Magnetanker (19) verbunden ist, der dem Magnetkern (20) eines Elektromagneten gegenüberliegt, und dass die Rückstellfeder (23) zwischen dem Magnetkern (20) und dem Magnetanker (19) angeordnet ist.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (18) eines jeden Sperrventils (6, 7) von einem Elektromagneten bewegbar ist, und dass der Ventildurchlass (8) eines jeden Sperrventils (6, 7) zwischen einem ersten und einem zweiten Ventilanschluss (C, D) liegt, und dass der Ventilschließkörper (18) eine effektive Druckfläche aufweist, die von der Druckdifferenz zwischen dem Druck am ersten und zweiten Ventilanschluss (C, D) belastet ist, und dass der erste Ventilanschluss (C) des ersten Sperrventils (6) mit der Radbremse (3) und der erste Ventilanschluss (C) des zweiten Sperrventils (7) mit der Pumpe (9) verbunden ist.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bremskreise mit je einer Bremsleitung (2) vorhanden sind, dass die reversierbare Pumpe (9) an beide Bremskreise angeschlossen ist, wozu jeweils eine Nebenleitung (2a) von der Pumpe (9) zu den Bremsleitungen (3) verläuft, wobei in den Nebenleitungen (2a) jeweils ein Kreistrennventil (12) angeordnet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an jeden Bremskreis zwei Radbremsen (3) angeschlossen sind, die über jeweils ein erstes und ein zweites Sperrventil (6, 7) an die reversierbare Pumpe (9) angeschlossen sind.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Hauptzylinder (1) eine Pedalwegsimulator (24) angeschlossen ist.