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Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Hauptbremszylinder und mit wenigstens einem mit dem Hauptbremszylinder verbindbaren Hydraulikkreis, der wenigstens eine Radbremse und wenigstens eine Hydraulikpumpe für einen aktiven Druckaufbau eine Radbremse aufweist, wobei die Hydraulikpumpe saugseitig mit dem Hauptbremszylinder verbindbar ist, und mit einem zwischen der Radbremse und der Hydraulikpumpe druckseitig einerseits und dem Hauptbremszylinder andererseits angeordneten Umschaltventil, das in einer ersten Schaltstellung die Radbremse und die Hydraulikpumpe druckseitig mit dem Hauptbremszylinder verbindet und in einer zweiten Schaltstellung voneinander trennt.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems, insbesondere wie es obenstehend beschrieben wurde, mit einem Hauptbremszylinder, mit wenigstens einem mit dem Hauptbremszylinder verbindbaren Hydraulikkreis, der wenigstens eine Radbremse und wenigstens eine Hydraulikpumpe für einen aktiven Druckaufbau an der Radbremse aufweist, wobei die Hydraulikpumpe saugseitig mit dem Hauptbremszylinder verbindbar ist, und mit einem zwischen der Radbremse und der Hydraulikpumpe druckseitig einerseits und dem Hauptbremszylinder andererseits angeordneten Umschaltventil, das für einen passiven Druckaufbau in eine erste Schaltstellung, in welcher die Radbremse und die Hydraulikpumpe mit dem Hauptbremszylinder verbunden sind, und für einen ersten aktiven Druckaufbau in eine zweite Schaltstellung verlagert wird, in welcher der Hauptbremszylinder von der Hydraulikpumpe und der Radbremse getrennt wird.
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Stand der Technik
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Bremssysteme der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift
DE 41 21 602 A1 ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, das eine Bremsbetätigungseinrichtung mit einem Hauptbremszylinder aufweist, der mit zwei Hydraulikkreisen verbunden ist. Jeder der Hydraulikkreise weist dabei zwei Radbremsen auf, denen jeweils eine Ventilanordnungen zur Bremsdruckmodulation zugeordnet ist. Durch die Ventilanordnung lassen sich somit Funktionen wie ABS (Antiblockiersystem) oder ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) von Sicherheitsbremssystemen realisieren. Um einen automatischen Druckaufbau ohne Zutun des Fahrers beziehungsweise ohne Betätigung des Hauptbremszylinders zu ermöglichen, weist jeder der Hydraulikkreise eine Hydraulikpumpe auf, die saugseitig mit dem Hauptbremszylinder verbindbar ist, um bei Bedarf aus diesem Bremsflüssigkeit beziehungsweise Hydraulikmedium anzusaugen und in den jeweiligen Hydraulikkreis zum Druckaufbau einzuspeisen. Damit verhindert wird, dass während des Druckaufbaus auch Druck in den Hauptbremszylinder 2 entweicht, sind üblicherweise zwei Ventile vorgesehen, ein Umschaltventil, das in einer ersten Schaltstellung die Hydraulikpumpe druckseitig sowie die Radbremse mit dem Hauptbremszylinder verbindet, und in einer zweiten Schaltstellung voneinander trennt. Ein weiteres Ventil, das sogenannte Hochdruckschaltventil ist vorgesehen, um in einer ersten Schaltstellung die Hydraulikpumpe saugseitig mt dem Hauptbremszylinder zu verbinden, und in einer zweiten Schaltstellung voneinander zu trennen. Diese zwei, auch in dem genannten Stand der Technik vorgesehenen Ventile bedingen zum einen einen entsprechenden Bauraumbedarf und zum anderen eine entsprechende Ansteuerung, die mit dafür notwendigen Steuerleitungen und dergleichen verbunden ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass der Bauraumbedarf verringert und auch die Ansteuerung des Bremssystems vereinfacht wird. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass das Umschaltventil derart ausgebildet ist, das es in einer dritten Schaltstellung die Hydraulikpumpe saugseitig mit dem Hauptbremszylinder verbindet. Durch die Erfindung wird somit das zweite Ventil, nämlich das Hochdruckschaltventil, eingespart. Dadurch ergibt sich ein entsprechender Bauraumvorteil und auch die Ansteuerung des Bremssystems wird vereinfacht, da nunmehr nur noch ein Ventil, nämlich das Umschaltventil, bei einem aktiven Druckaufbau durch die Hydraulikpumpe angesteuert werden muss. Insbesondere verringert sich dadurch auch die Anzahl der Steuerleitungen.
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Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Umschaltventil als 3/3-Wegeventil ausgebildet ist. Das Umschaltventil ist somit als ein Ventil mit drei Schaltstellungen und mit drei Anschlüssen ausgebildet. Ein erster Anschluss ist dabei dem Hauptbremszylinder zugeordnet, ein zweiter Anschluss der Hydraulikpumpe druckseitig und den Radbremsen und ein dritter Anschluss der Hydraulikpumpe saugseitig. Durch die Ausbildung eines 3/3-Wegeventils lässt sich die erfindungsgemäße Funktion auf besonders einfache Art und Weise realisieren.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Umschaltventil derart ausgebildet ist, dass es in der dritten Schaltstellung einen Volumenstrom nur von dem Hauptbremszylinder zu der Hydraulikpumpe zulässt. Hierzu kann beispielsweise dem Umschaltventil ein Rückschlagventil zugeordnet sein. Das Rückschlagventil kann dabei auch in das Umschaltventil integriert ausgebildet sein, um den Volumenstrom nur in die gewünschte Richtung zuzulassen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Umschaltventil als elektrisch betätigbares Umschaltventil ausgebildet ist, das sich im stromlosen Zustand in seiner ersten Schaltstellung befindet. Im unbetätigten Zustand kann somit ein Benutzer durch Betätigen des Hauptbremszylinders den gewünschten Raddruck an der Radbremse des jeweiligen Hydraulikkreises selbst bestimmen. Hierdurch ist nämlich ein passiver Druckaufbau gemäß den Wünschen des Benutzers im stromlosen Zustand gewährleistet.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Umschaltventil bei Anlegen einer positiven Spannung in die zweite Schaltstellung oder in die dritte Schaltstellung verlagert wird. Wird eine positive Spannung angelegt, wird das Umschaltventil also derart betätigt, dass es sich von seiner ersten Schaltstellung in die zweite oder in die dritte Schaltstellung verlagert. Dazu wird bei Anlegen einer positiven Spannung ein Ventilelement des Umschaltventils entsprechend in die zweite oder in die dritte Schaltstellung verfahren. Besonders bevorzugt weist das Umschaltventil einen Magnetaktor auf, der bei Anlegen einer positiven Spannung entsprechend das Ventilelement in die zweite oder in die dritte Stellung drängt.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das Umschaltventil bei Anlegen einer negativen Spannung in die dritte oder die zweite Schaltstellung verlagert wird. Wird insbesondere der Magnetaktor mit der negativen Spannung beaufschlagt, so wird das Ventilelement beziehungsweise Umschaltventil in die entsprechende dritte oder zweite Schaltstellung verlagert beziehungsweise gedrängt. Rückstellfedern sind bevorzugt vorgesehen, um das Umschaltventil von der zweiten oder der dritten Schaltstellung im stromlosen Zustand zurück in die erste Schaltstellung zu bewegen. Vorzugsweise liegt also die erste Schaltstellung zwischen der zweiten Schaltstellung und der dritten Schaltstellung.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass der jeweilige Hydraulikkreis der jeweiligen Radbremse zugeordnet eine Ventilanordnung zur Bremsdruckmodulation aufweist. Hierdurch wird insbesondere bei einem aktiven Druckaufbau mittels der Hydraulikpumpe gewährleistet, dass an der jeweiligen Radbremse ein gewünschter Radbremsdruck eingestellt wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Ventilanordnung wenigstens ein betätigbares Einlassventil und wenigstens ein betätigbares Auslassventil aufweist. Zweckmäßigerweise wird das Auslassventil geschlossen, wenn ein aktiver Druckaufbau durch die Hydraulikpumpe erfolgt. Gleichzeitig wird zweckmäßigerweise das Umschaltventil in seine zweite oder dritte Schaltstellung verlagert, sodass die Hydraulikpumpe Hydraulikmedium aus dem Hauptbremszylinder und/oder aus einem Druckspeicher zum Druckaufbau in dem Hydraulikkreis ansaugen kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zeichnet sich dadurch aus, dass das Umschaltventil für einen zweiten aktiven Druckaufbau durch die Hydraulikpumpe in eine dritte Schaltstellung verbracht wird, in welcher es die Hydraulikpumpe saugseitig mit dem Hauptbremszylinder verbindet. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Ausführungsformen ergeben sich ebenfalls aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigt die
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1 einen Schaltplan eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs.
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Die 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Bremssystem 1 eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Das Bremssystem 1 weist eine Bremsbetätigungseinrichtung 2 auf, die mit mehreren Radbremsen 3, 4, 5, 6 hydraulisch verbunden ist. Die Bremsbetätigungseinrichtung 2 weist dazu ein Bremspedal 7 auf, das mit einem Hauptbremszylinder 8 verbunden ist. Der Hauptbremszylinder 8 ist mit zwei Hydraulikkreisen 9 und 10 verbunden, die jeweils mit zwei der Radbremsen 3 bis 6 verbunden sind. Die beiden Hydraulikkreise 9 und 10 sind dabei zumindest im Wesentlichen identisch aufgebaut, wobei der Aufbau beider Hydraulikkreise 9 und 10 im Folgenden mit Bezug auf den Hydraulikkreis 9 näher erläutert werden soll.
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Von dem Hauptbremszylinder 8 führt eine erste Leitung 11 des Hydraulikkreises 9 zu einem Umschaltventil 12, das als elektrisch betätigbares 3/3-Wegeventil ausgebildet ist. Dazu weist das Umschaltventil 12 einen ersten Anschluss 13 auf, der mit der Leitung 11 verbunden ist, einen zweiten Anschluss 14 sowie einen dritten Anschluss 15. In einem Bypass 16, der von dem Anschluss 13 zum Anschluss 14 führt, ist ein Rückschlagventil 17 angeordnet, das in Richtung des Hauptbremszylinders 8 sperrt.
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Von dem Anschluss 14 führt außerdem eine Leitung 18 zu einer Druckseite einer Hydraulikpumpe 19. Eine Abzweigung der Leitung 18 führt außerdem zu einem der Radbremse 3 vorgeschalteten Einlassventil 20 sowie zu einem der Radbremse 4 vorgeschalteten Einlassventil 21. Die beiden Einlassventile 20 und 21 sind jeweils als 2/2-Wegeventil ausgebildet, die elektrisch betätigbar sind. Im unbetätigten beziehungsweise stromlosen Zustand befinden sich die Einlassventile 20, 21 in einer Schaltstellung, in welcher die Leitung 18 mit den Radbremsen 3, 4 direkt verbunden ist. Ein erster Anschluss 20‘ beziehungsweise 21‘ des jeweiligen Einlassventils ist dazu mit der Leitung 18 und ein zweiter Anschluss 20‘‘ beziehungsweise 21‘‘ mit einer Leitung 22 beziehungsweise 23 verbunden, die zu der jeweiligen Radbremse 3 beziehungsweise 4 führt. Den Einlassventilen 20, 21 ist außerdem jeweils ein Bypass 24, 25 zugeordnet, in welchem jeweils ein Rückschlagventil 26 beziehungsweise 27 geschaltet ist, das in Richtung der Radbremsen 3, 4 schließt.
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Von den Leitungen 22, 23 zweigt weiterhin eine Leitung 28 beziehungsweise 29 ab, die zu einem jeweiligen Auslassventil 30 beziehungsweise 31 führt. Die Auslassventile 30, 31 sind ebenfalls als 2/2-Wegeventile ausgebildet, die elektrisch betätigbar sind. Dabei sind die Auslassventile 30, 31 als stromlos geschlossene Ventile ausgebildet, die im stromlosen Zustand also einen Durchströmungsquerschnitt verschließen.
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Stromabwärts der Auslassventile 30, 31 werden die Leitungen 28, 29 zu einer gemeinsamen Leitung 32 zusammengeführt, die mit der Saugseite der Hydraulikpumpe 19 verbunden ist. In der Leitung 32 ist dabei außerdem ein Rückschlagventil 33 vorgesehen, das in Richtung der Auslassventile 30, 31 schließt, sowie ein hydraulischer Druckspeicher 34, der bei Bedarf Hydraulikmedium des Bremssystems 1 aufnehmen und abgeben kann.
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Von der Leitung 32 zweigt außerdem zwischen dem Rückschlagventil 33 und der Hydraulikpumpe 19 eine weitere Leitung 35 ab, die zu dem Anschluss 15 des Umschaltventils 12 führt.
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Wie bereits erwähnt, ist der Hydraulikkreis 10 entsprechend dem Hydraulikkreis 9 ausgebildet, wobei die beiden Hydraulikpumpen 19 der Hydraulikkreise 9 und 10 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen gemeinsamen Elektromotor 36 angetrieben werden. Alternativ ist selbstverständlich auch eine Ausbildung denkbar, in welcher die Hydraulikpumpen 19 jeweils einen eigenen Elektromotor aufweisen.
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Im Normalbetrieb, wenn allein durch die Bremspedalbetätigung des Bremspedals 7 ein Druck an den Radbremsen 3 bis 6 passiv aufgebaut werden soll, sind das Umschaltventil 12 sowie die Einlassventile 20, 21 derart stromlos geschaltet, dass der durch den Hauptbremszylinder 8 erzeugte Druck direkt an die Radbremsen 3 bis 6 weitergeleitet wird. Auch das Umschaltventil 12 ist dazu derart ausgebildet, dass es sich im stromlosen Zustand in einer ersten Schaltstellung befindet, in welcher die Leitung 11 und die Leitung 18 beziehungsweise der Anschluss 13 mit dem Anschluss 14 verbunden ist.
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Um einen aktiven Druckaufbau an den Radbremsen 3 bis 6 mittels der Hydraulikpumpen 19 durchzuführen, um beispielsweise eine ESP-Funktion durchzuführen, ist zu vermeiden, dass der durch die Hydraulikpumpe 19 erzeugte Druck in den Hauptbremszylinder 8 gelangt. Zur Betätigung des Umschaltventils 12 ist ein elektrischer Aktor 37, insbesondere ein Magnetaktor vorgesehen, der bei Anliegen einer positiven Spannung ein positives Magnetfeld und bei Anlegen einer negativen Spannung ein negatives Magnetfeld erzeugt, das auf ein verlagerbares Ventilelement des Umschaltventils 12 wirkt. Wird eine positive Spannung angelegt, so wird das Umschaltventil 12 aus der zuvor beschriebenen Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung verlagert, in welcher die Anschlüsse 13, 14 und 15 voneinander getrennt sind. Das Umschaltventil 12 ist insofern vollständig geschlossen. Wenn die Hydraulikpumpe 19 dann aktiviert ist, wird Hydraulikmedium aus dem Druckspeicher 34 angesaugt und in die Leitung 18 und damit den Radbremsen 3 bis 6 zum Druckaufbau zugeführt. Um gezielt nur eines der Räder zu bremsen, wird eines der Einlassventile 20, 21 eines der Hydraulikkreise 9, 10 geöffnet und das andere geschlossen, sodass der aktiv erzeugte Druck nur an der einen Radbremse 3 oder 4 beziehungsweise 5 oder 6 wirkt.
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Reicht der in dem Druckspeicher 34 gespeicherte Druck beziehungsweise das gespeicherte Hydraulikvolumen nicht für den gewünschten Druckaufbau aus, so wird das Umschaltventil 12 insbesondere durch Anlegen einer negativen Spannung in eine dritte Schaltstellung geschaltet, in welcher die Anschlüsse 13 und 15 miteinander verbunden und der Anschluss 14 blind geschaltet ist, sodass die Saugseite der Hydraulikpumpe 19 mit dem Hauptbremszylinder 8 in Verbindung steht, um aus diesem Hydraulikmedium anzusaugen, das zum Druckaufbau an den Radbremsen 3 bis 6 genutzt wird.
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Durch die Ausbildung des Umschaltventils 12 als 3/3-Wegeventil wird erreicht, dass ein sonst üblicherweise notwendiges weiteres Schaltventil, das sogenannte Hochdruckschaltventil, überflüssig ist und eingespart werden kann. Durch den einfachen Aufbau des vorliegenden Bremssystems 1 wird einerseits durch den Wegfall des Hochdruckschaltventils Bauraum gespart, und andererseits werden weniger Steuerleitungen zum Betätigen der Ventile benötigt und insgesamt eine Betätigung des Bremssystems 1 vereinfacht. Für eine aktive Fahrzeugstabilisierung oder Abbremsung des Fahrzeugs ohne Fahrereingriff wird das Umschaltventil 12 in die zweite oder dritte Schaltstellung verbracht, die Hydraulikpumpen 19 durch den Elektromotor 36 angetrieben und Bremsflüssigkeit aus dem Druckspeicher 34 oder aus dem Hauptbremszylinder 8 angesaugt, während die Auslassventile 30, 31 geschlossen sind. Das Umschaltventil 12 ist dabei derart ausgebildet, dass es, wenn es sich in der dritten Schaltstellung befindet, in welcher der Anschluss 13 mit dem Anschluss 15 verbunden ist, ein Volumenstrom nur in Richtung der Hydraulikpumpe 19 erlaubt wird. Dies kann beispielsweise durch das Integrieren eines Rückschlagventils in das Umschaltventil 12 erreicht werden. Befindet sich das Umschaltventil 12 in seiner ersten Schaltstellung, also in stromlosen Zustand, so ist das Umschaltventil 12 vorzugsweise in beide Flussrichtungen zwischen dem Anschluss 13 und dem Anschluss 14 geöffnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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