DE102016214652A1

DE102016214652A1 - Zweikreisige schlupfgeregelte Bremsanlage

Info

Publication number: DE102016214652A1
Application number: DE102016214652.1A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Zutt; Heiko Gensert; Heiko Gastauer; Stefan Drumm; Ralph Gronau; Gunther Buschmann; Tobias Franke; Roland Caspari
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2018-02-08

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage mit einem Pedalwegsimulator (19), der anstelle der Radbremsen (8, 9) an eine Hauptzylinderkammer des Hauptbremszylinders (1) angeschlossen wird. Der Druck in den Radbremsen (8, 9) wird durch ein Druckregelventil (20) an der Druckseite einer mit den Radbremsen (8, 9) verbundenen Pumpe (15) eingestellt. Stellt die Einrichtung zur Schlupfregelung fest, dass wegen eines Reibbeiwertsprunges die Räder stark drehbeschleunigen, wird bei geschlossenem Einlassventil (12) das Trennventil (18) zumindest des einen Bremskreises (5) mit dem Pedalwegsimulator (19) wieder geöffnet, so dass die Pumpe (15) Druckmittel in den Hauptbremszylinder (1) zurückfördert, so dass bei einem evtl. Stromausfall ausreichend Druckmittel zur Verfügung steht, um die Radbremsen (8, 9) mittels Pedalkraft hydraulisch zu betätigen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zweikreisige schlupfgeregelte Bremsanlage mit einem einen Druckmittelvorratsbehälter aufweisenden pedalbetätigten Hauptbremszylinder, der einen Pedalkolben und einen dazu in Serie angeordneten Schwimmkolben aufweist, wobei zwischen dem Pedalkolben und dem Schwimmkolben eine erste Hauptzylinderkammer liegt, die an einen ersten Bremskreis angeschlossen ist und zwischen dem Boden des Hauptbremszylinders und dem Schwimmkolben eine zweite Hauptzylinderkammer liegt, an die ein zweiter Bremskreis angeschlossen ist, wobei jeder Bremskreis wenigstens eine Radbremse aufweist, die über eine Bremsleitung, in der sich ein Einlassventil befindet, mit der jeweiligen Hauptzylinderkammer und über eine Rückleitung, in der sich ein Auslassventil befindet, mit dem Druckmittelvorratsbehälter und mit der Saugseite einer Pumpe verbunden ist, deren Druckseite über eine Druckleitung an die Bremsleitung oberhalb des Einlassventils anschließt, wobei zwischen der Einmündung der Druckleitung und der jeweiligen Hauptzylinderkammer ein Trennventil liegt.
Derartige Bremsanlagen sind bekannt. Zum Aufbau eines Bremsdruckes in den Radbremsen wird der Hauptbremszylinder mittels eines Pedals betätigt, wodurch sich in den Hauptzylinderkammern ein Druck aufbaut, der über die Bremsleitungen zu den Radbremsen geführt wird. Um ein Blockieren der Räder zu verhindern, kann der Druck in den Radbremsen mittels der Ein- und Auslassventile geregelt werden. Mit Schließen des Einlassventils und Öffnen des Auslassventils wird der Druck in der jeweiligen Radbremse abgebaut. Mit Schließen des Auslassventils und Öffnen des Einlassventils kann erneut ein Radbremsdruck aufgebaut werden, wobei mit Hilfe der Pumpen Druckmittel in die Bremskreise zurückgefördert wird.
Um einen von einer Pedalbetätigung unabhängigen Bremsdruckaufbau zu bewerkstelligen, werden die Trennventile in den Bremsleitungen geschlossen, wobei die Pumpen Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter in die Bremskreise fördert. Der dadurch erzeugte Bremsdruck in den Radbremsen wird in der schon oben beschriebenen Weise geregelt.
Die Hauptbremszylinder bei derartigen Anlagen sind in der Regel mit Bremskraftverstärkern versehen, damit auch bei einer geringen Pedalkraft ein ausreichend großer Bremsdruck in den Bremskreisen aufgebaut werden kann.
Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, die Bremsanlage so weiter zu entwickeln, dass auf einen auf den Hauptbremszylinder einwirkenden Bremskraftverstärker verzichtet werden kann.
Dazu sieht die Erfindung vor, dass das Trennventil des einen Bremskreises ein 3/2-Wegeventil ist, das in seiner Grundstellung die Bremsleitung offen hält und die Verbindung der Hauptzylinderkammer zu dem Pedalwegsimulator sperrt und dass in seiner Schaltstellung die Bremsleitung sperrt und die Verbindung zum Pedalwegsimulator offen hält, und dass das Trennventil des anderen Bremskreises als 2/2-Wegeventil ausgeführt ist, das die Bremsleitung in seiner Grundstellung offen hält und in seiner Schaltstellung sperrt.
Im Falle einer pedalbetätigten Bremsung werden beide Trennventile geschlossen, wobei für den einen Bremskreis eine Verbindung zum Pedalwegsimulator hergestellt wird, so dass die weitere Pedalbetätigung gegen den Pedalwegsimulator erfolgt.
Indem die Pumpen Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter in Radbremsen fördern, wird dort ein Radbremsdruck aufgebaut, wobei eine ggf. notwendig werdende Bremsdruckregelung wiederum durch Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile erfolgt.
Vorzugsweise ist der Bremskreis mit dem 2/3-Wegeventil der zweite Bremskreis und der Bremskreis mit dem 2/2-Wegeventil der erste Bremskreis.
Um den Druck der Pumpe in Anpassung an die auf das Pedal wirkende Betätigungskraft regeln zu können, ist die Druckseite der Pumpe mit einem Druckregelventil versehen, das von einer elektronischen Steuerung auf einen gewünschten Druck eingeregelt wird.
Das Druckregelventil befindet sich in einer Verbindung zwischen der Druckseite der Pumpe und dem Druckmittelvorratsbehälter.
Um einen Druckwert hierfür ermitteln zu können, ist vorgesehen, dass das Pedal mit einem Pedalwegsensor versehen ist, der Weg und/oder Pedalkraft ermittelt. Dementsprechend wird aufgrund eines Algorithmus in der elektronischen Steuerung der gewünschte Druck ermittelt und über das Druckregelventil eingestellt.
Da die Trennventile geschlossen sind, kann der Pumpendruck höher sein als der des von der ausgeübten Pedalkraft bestimmten Hauptbremszylinderdruckes. Bei einer Hauptbremszylinderdruck proportionalen Einstellung des Pumpendruckes wird eine Druckverstärkung realisiert.
Die Bremsbetätigung erfolgt nach den im Folgenden beschriebenen Schemata:
Normalbremsung ohne Schlupfregelung:
Mit der Pedalbetätigung werden die Trennventile geschlossen. Die Pedalkraft wirkt gegen den Pedalkraftsimulator. Der Druck in den Bremskreisen wird von den Pumpen zur Verfügung gestellt, deren Druck elektronisch von den Druckregelventilen eingestellt wird.
Sollte die Stromversorgung für die Bremsanlage ausfallen, erfolgt ein Rückfall in eine hydraulische Ebene: Die Trennventile nehmen ihre stromlose Grundstellung ein und öffnen die Bremsleitungen, über die der Hauptbremszylinder mit den Radbremsen verbunden ist, so dass diese nun unmittelbar hydraulisch vom Hauptbremszylinder betätigt werden, wobei der aufgebaute Bremsdruck der Pedalkraft bestimmt wird.
Bremsung mit Schlupfregelung:
Auch bei einer solchen Bremsung werden die Trennventile in ihre Schaltstellung gebracht, so dass der Hauptbremszylinder hydraulisch von den Radbremsen getrennt ist und die Pumpen Druckmittel in die Bremskreise fördern. Die Druckregelung in den Radbremsen erfolgt durch Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile radindividuell.
Bremsung mit Schlupfregelung, bei der der Reibbeiwert zwischen der Straße und den Rädern sich sprunghaft ändert: Bei einem Sprung auf niedrigen Reibbeiwerten öffnen die Auslassventile der Radbremsen, so dass Druckmittel in den Druckmittelvorratsbehälter abgelassen wird.
Wenn sich der Reibbeiwert wieder sprunghaft erhöht, fördern die Pumpen Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter in die Bremskreise, wobei ggf. die Trennventile kurzzeitig geöffnet werden, so dass im Hauptbremszylinder diejenige Druckmittelmenge ersetzt wird, die zuvor vom Pedalwegsimulator aufgenommen worden ist und daher den Bremskreisen nicht zur Verfügung steht.
Die Erfindung sieht daher ein Verfahren vor, bei dem beim Schließen eines Einlassventils in einem der Bremskreise das Trennventil des Bremskreises zumindest kurzzeitig geöffnet wird, um den Hauptbremszylinder erneut mit Druckmittel zu füllen.
Vorzugsweise betrifft dies nur den Bremskreis mit dem Pedalwegsimulator.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige Figur die hydraulische Schaltung einer zweikreisigen Bremsanlage für einen der Bremskreise, von der aber nur ein Bremskreis dargestellt ist.
Die Bremsanlage besteht aus einem Hauptbremszylinder 1, der von einem Pedal 2 betätigt wird und auf dem sich ein Druckmittelvorratsbehälter 4 befindet. Der Hauptbremszylinder 1 besitzt zwei hintereinander liegende Hauptzylinderkammern, die von einem hier nicht dargestellten Schwimmkolben voneinander getrennt sind.
Die erste Hauptzylinderkammer befindet sich zwischen einem Pedalkolben, an dem das Pedal 2 über eine Druckstange abgestützt ist, und dem Schwimmkolben. Die zweite Hauptzylinderkammer befindet sich zwischen dem Schwimmkolben und dem Boden des Hauptbremszylinders. An jeder dieser Kammer schließt ein Bremskreis 5, 6 an. Im Folgenden wird der Bremskreis 5 dargestellt, der an der zweiten Hauptzylinderkammer anschließt.
Der Bremskreis 6 an der ersten Hauptzylinderkammer ist – bis auf einen weiter unten näher erläuterten Unterschied – identisch zu dem an der zweiten Hauptzylinderkammer angeschlossenen Bremskreis 5 aufgebaut. Auf die Darstellung jenen Bremskreises 6 ist daher verzichtet worden.
Der Bremskreis 5 besteht aus einer Bremsleitung 7, die vom Hauptbremszylinder 1 ausgehend und sich dann teilend zu zwei Radbremsen 8, 9 führt. Jedes Rad, auf das diese Radbremsen einwirken, ist mit einem Radsensor 10, 11 versehen, dass dessen Drehgeschwindigkeit erfasst.
Jedem dieser Radbremsen 8, 9 ist ein Einlassventil 12 und ein Auslassventil 13 zugeordnet. Das Einlassventil 12 befindet sich in der Bremsleitung bzw. in der sich verzweigenden Bremsleitung, das Auslassventil 13 in einer Rückleitung 14, mit der die Radbremsen 8, 9 an den Druckmittelvorratsbehälter angeschlossen sind.
Diese Ventile werden elektromagnetisch betätigt, wobei die Einlassventile 12 stromlos offen und die Auslassventile 13 stromlos geschlossen sind.
Weiterhin ist eine Pumpe 15 vorgesehen, deren Saugseite an die Rückleitung 14 anschließt und deren Druckseite über eine Druckleitung mit der Bremsleitung 7 oberhalb der Einlassventile 12 verbunden ist. In der Druckleitung befindet sich ein Rückschlagventil 16, das zur Druckseite der Pumpe 15 hin sperrt.
In der Bremsleitung 7 zwischen den Einlassventilen und der Einmündung der Druckleitung in die Bremsleitung 7 befindet sich ein Trennventil 18, wobei es sich bei dem hier gezeigten Bremskreis 5, der an die zweite Bremskammer anschließt, um ein 2/3-Wegeventil handelt. In seiner Grundstellung hält es die Bremsleitung offen und schließt aber die Verbindung der Bremsleitung zu einem Pedalwegsimulator 19. In seiner Schaltstellung ist die Bremsleitung 7 gesperrt und die Hauptzylinderkammer mit dem Pedalwegsimulator 19 verbunden.
Weiterhin ist ein Druckregelventil 20 vorgesehen, das die Druckseite der Pumpe 15 mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbindet.
Auch die beiden zuletzt genannten Ventile sind Elektromagnetventile, die von einer hier nicht dargestellten elektronischen Steuerung betätigt werden.
Durch getaktetes Öffnen und Schließen des Druckregelventils 20 kann ein bestimmter Pumpendruck eingestellt werden. Bei dem Druckregelventil 20 kann es sich auch um ein analoges Ventil handeln, das von einem den einzustellenden Pumpendruck proportionalen Signal beaufschlagt wird. Der Pumpendruck wird in Abhängigkeit von der Pedalbetätigung (Weg und/oder Kraft) eingestellt und zwar in der Weise, dass sich eine Bremskraftverstärkung einstellt.
Wie schon erwähnt, schließt sich an die erste Hauptzylinderkammer ein entsprechend aufgebauter Bremskreis 6 an, bei dem allerdings das Trennventil 18 nicht als 3/2-Wegeventil, sondern als 2/2-Wegeventil ausgeführt ist, das die Bremsleitung 7 entweder öffnet oder sperrt. Dementsprechend ist dort auch kein Pedalwegsimulator vorgesehen.
Bei einer schwachen Bremsbetätigung werden zunächst die Trennventile 18 offen gehalten, so dass die Radbremsen 8, 9 unmittelbar mit dem Hauptbremszylinder 1 verbunden sind. Sobald ein erhöhter Bremsdruck benötigt wird, schließt das Trennventil 18 und Druckmittel wird aus der zweiten Hauptzylinderkammer in den Pedalwegsimulator 19 gegen die Kraft einer Feder, die an einem Simulatorkolben abgestützt ist, eingespeist. Die Charakteristik der Feder ist so gewählt, dass zu ihrer Betätigung keine übermäßige Pedalkraft aufgebaut werden muss. Jedenfalls bestimmt die Federcharakteristik der Feder den Zusammenhang zwischen Pedalweg und Pedalkraft.
Der elektronischen Steuerung wird der Pedalweg über den Pedalsensor 3 mitgeteilt. Entsprechend wird in beiden Bremskreisen ein gegenüber dem Hauptbremszylinderdruck verstärkter Druck in den Bremsleitungen unterhalb der geschlossen Trennventile 18 eingestellt, indem die Pumpen 18 für beide Bremskreise eingeschaltet werden und die Regelventile 20 entsprechend angesteuert werden.
Sollte eines der Räder bei diesem eingestellten Druck drohen zu blockieren, setzt eine Bremsschlupfregelung ein, wobei durch Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile 12, 13 ein Bremsdruck für das betroffene Rad eingestellt wird, mit dem sich ein optimaler Schlupf des Rades stellt, bei dem, angepasst an die jeweiligen Straßenverhältnisse, eine maximale Bremskraft übertragen wird, ohne dass die Räder blockieren.
Entsprechende Schlupfregelungen sind auch bei Fahrdynamikregelungen vorgesehen, die jeweils zum Ziel haben, eine für den jeweiligen Fahrzustand optimalen Radschlupf einzustellen.
Sollte in einer solchen Situation die Stromversorgung ausfallen, schalten alle Ventile automatisch in ihre Grundstellungen, so dass wiederum eine durchgehend offene hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 1 und den Radbremsen gegeben ist.
Allerdings ist dabei ein Teil des Druckmittels im Pedalwegsimulator 19 eingeschlossen, was solange nicht kritisch ist, wie sich die Reibverhältnisse nicht drastisch während einer Bremsung ändern, da noch ausreichend Druckmittel in den Bremskreisen 5, 6 vorhanden ist.
Kritisch wird die Situation erst, wenn der Reibbeiwert auf dem Bremsweg sprunghaft fällt und daher eine größere Menge Druckmittel aus den Radbremsen abgelassen werden muss. Sollte danach die Stromversorgung ausfallen und sich dann die Notwendigkeit ergeben, den Bremsdruck wieder zu erhöhen, weil der Reibbeiwert sich wieder erhöht hat, steht dafür keine ausreichende Druckmittelmenge in Hauptbremszylinder mehr zur Verfügung.
Daher ist vorgesehen, dass während eine Bremsung bei einem Sprung auf einen niedrigen Reibbeiwert, bei dem die Auslassventile geöffnet und die Einlassventile geschlossen werden, um den Bremsdruck abzubauen, gleichzeitig auch die Trennventile 18 in beiden Bremskreisen kurzzeitig wieder geöffnet werden, so dass die Pumpen 15 Druckmittel beide Bremskammer des Hauptbremszylinders 1 fördert. Sollte es dann zu einem Stromausfall kommen, steht in den Hauptzylinderkammern wieder genügend Druckmittel zur Verfügung, um auch bei erneutem Sprung auf einen hohen Reibbeiwert die Bremsen zu betätigen.
Ob ein derartiger Sprung auf einen niedrigeren Reibbeiwert vorliegt, kann anhand des Drehverhaltens der Räder festgestellt werden. Diese werden, weil die entsprechende Bremskraft fehlt, zunächst drehbeschleunigt. Überschreitet die Drehbeschleunigung eine bestimmte Schwelle, kann somit vorgesehen werden, dass mit Schließen der Einlassventile 12 die Trennventile 18 der Bremskreise geöffnet werden, so dass bei eingeschalteten Pumpen 15 Druckmittel in den Hauptbremszylinder 1 zurückgefördert wird.
Bezugszeichenliste

1: Hauptbremszylinder
2: Pedal
3: Pedalsensor
4: Druckmittelvorratsbehälter
5: Bremskreis
6: Bremskreis
7: Bremsleitung
8: Radbremsen
9: Radbremsen
10: Radsensoren
11: Radsensoren
12: Einlassventil
13: Auslassventil
14: Rückleitung
15: Pumpe
16: Rückschlagventil
18: Trennventil
19: Pedalwegsimulator
20: Druckregelventil

Claims

Zweikreisige schlupfgeregelte Bremsanlage mit einem einen Druckmittelvorratsbehälter (4) aufweisenden pedalbetätigten Hauptbremszylinder (1), der einen Pedalkolben und einen dazu in Serie angeordneten Schwimmkolben aufweist, wobei zwischen dem Pedalkolben und dem Schwimmkolben eine erste Hauptzylinderkammer liegt, die an einen ersten Bremskreis (6) angeschlossen ist und zwischen dem Boden des Hauptbremszylinders und dem Schwimmkolben eine zweite Hauptzylinderkammer liegt, an die ein zweiter Bremskreis (5) angeschlossen ist, wobei jeder Bremskreis (5, 6) wenigstens eine Radbremse (8, 9) aufweist, die über eine Bremsleitung (7), in der sich ein Einlassventil (12) befindet, mit der jeweiligen Hauptzylinderkammer und über eine Rückleitung (14), in der sich ein Auslassventil (13) befindet, mit dem Druckmittelvorratsbehälter (4) und mit der Saugseite einer Pumpe (15) verbunden ist, deren Druckseite über eine Druckleitung an die Bremsleitung (7) oberhalb des Einlassventils (12) anschließt, wobei zwischen der Einmündung der Druckleitung und der jeweiligen Hauptzylinderkammer ein Trennventil (18) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Pedalwegsimulator (19) vorgesehen ist, dass das Trennventil (18) des einen Bremskreises ein 3/2-Wegeventil ist, das in seiner Grundstellung die Bremsleitung (7) offen hält und die Verbindung der Hauptzylinderkammer zu dem Pedalwegsimulator (19) sperrt und dass in seiner Schaltstellung die Bremsleitung (7) sperrt und die Verbindung zum Pedalwegsimulator (19) offen hält, und dass das Trennventil (18) des anderen Bremskreises als 2/2-Wegeventil ausgeführt ist, das die Bremsleitung (7) in seiner Grundstellung offen hält in seiner Schaltstellung sperrt.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskreis (5) mit dem 2/3-Wegeventil der zweite Bremskreis und der Bremskreis mit dem 2/2-Wegeventil der erste Bremskreis (6) ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckseite der Pumpe (15) mit einem Druckregelventil (20) versehen ist.
Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (20) sich in einer Verbindung zwischen der Druckseite der Pumpe (15) und dem Druckmittelvorratsbehälter (4) befindet.
Verfahren zur Durchführung einer Bremsschlupfregelung mit einer Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen eines Einlassventils (12) in einem der Bremskreise (5, 6) das Trennventil (18) des Bremskreises (5, 6) zumindest kurzzeitig geöffnet wird, um den Hauptbremszylinder (1) erneut mit Druckmittel zu füllen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen eines Einlassventils (12) in einem der Bremskreise (5) mit dem Pedalwegsimulator (19) das Trennventil des Bremskreises (5) zumindest kurzzeitig geöffnet wird, um den Hauptbremszylinder (1) erneut mit Druckmittel zu füllen.