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die Erfindung betrifft eine hydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Die internationale Patentanmeldung
WO 2012/150 120 A1 offenbart eine hydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit einem Hydraulikaggregat, das einen muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder, einen an den Hauptbremszylinder angeschlossenen Pedalwegsimulator, einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger und eine Schlupfregelung mit einer Hydropumpe in jedem Bremskreis und Ein- und Auslassventilen zu einer Regelung von Radbremsdrücken in hydraulischen Radbremsen der Fahrzeugbremsanlage aufweist. Der Pedalwegsimulator weist eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem federbeaufschlagten Kolben auf. Der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger weist eine Kolben-Zylinder-Einheit auf, deren Kolben zur Erzeugung eines Bremsdrucks mit einem Elektromotor über ein Rotations-Translations-Wandelgetriebe in einem Zylinder verschiebbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße hydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage weist einen Hauptbremszylinder, einen Pedalwegsimulator und einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger auf. Der Hauptbremszylinder ist mit Muskelkraft beispielsweise mittels eines Fußbremspedals oder eines Handbremshebels betätigbar. Der Pedalwegsimulator weist beispielsweise eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem federbeaufschlagten Kolben auf, der hier als Simulatorkolben bezeichnet wird. Der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger weist beispielsweise ebenfalls eine Kolben-Zylinder-Einheit auf, deren hier als Fremdkraftkolben bezeichneter Kolben zur Erzeugung eines Bremsdrucks mit Fremdkraft beispielsweise mittels eines Elektromotors insbesondere unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes über ein Schraubgetriebe oder allgemein ein Rotations-/Translations-Wandelgetriebe in einem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers, der hier als Fremdkraftzylinder bezeichnet wird, verschiebbar ist. Es sind andere als der beschriebene Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger möglich.
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Des weiteren kann die erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage eine Schlupfregelung mit Einlassventilen und Auslassventilen für hydraulische Radbremsen und Hydropumpen und ggf. weiteren hydraulischen Bauelementen aufweisen. Solche Schlupfregelungen sind beispielsweise eine Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikregelung/elektronisches Stabilitätsprogramm, wofür die Abkürzungen ABS, ASR und/oder FDR/ESP üblich sind. Fahrdynamikregelungen beziehungsweise elektronische Stabilitätsprogramme werden umgangssprachlich auch als Schleuderschutzregelungen bezeichnet. Schlupfregelungen sind bekannt und werden hier nicht näher erläutert.
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Erfindungsgemäß weist die hydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage einen Druckspeicher auf, an den der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger angeschlossen ist. In dem Druckspeicher ist Bremsflüssigkeit unter Druck speicherbar und wird vorzugsweise unter einem Bremsdruck stehende Bremsflüssigkeit gespeichert, die bei einer Betätigung der Fahrzeugbremsanlage zusätzlich zur Verfügung steht. Die Bremsflüssigkeit wird insbesondere unter einem hohen Bremsdruck gespeichert, der bis zu einem Höchstdruck der Fahrzeugbremsanlage betragen kann. Der Höchstdruck kann beispielsweise ein maximal zulässiger Druck der Fahrzeugbremsanlage oder ein maximal mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger und/oder mit dem Hauptbremszylinder erzeugbarer Bremsdruck sein. Ein Volumen des Druckspeichers ist insbesondere etwa so groß wie ein Volumen des Pedalwegsimulators und/oder ein Volumen des Fremdkraftzylinders.
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Beispielsweise kann bei einem volumenergänzenden Rückhub des Fremdkraftkolbens während einer Fremdkraftbremsung unter Druck stehende Bremsflüssigkeit aus dem Druckspeicher in den Fremdkraftzylinder strömen, wodurch sich der Fremdkraftzylinder schneller mit Bremsflüssigkeit füllt als bei einem Ansaugen druckloser Bremsflüssigkeit beispielsweise aus einem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter. Ein weiterer Vorteil ist, dass die aus dem Druckspeicher in den Fremdkraftzylinder strömende Bremsflüssigkeit bereits unter Druck steht.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die unter Druck stehende Bremsflüssigkeit aus dem Druckspeicher bei einem Übergang von einer Fremdkraftbremsung zu einer Hilfsbremsung mit Muskelkraft zu einer Rückstellung des Pedalwegsimulators zur Verfügung steht, was einen Pedalweg beziehungsweise einen Kolbenhub im Hauptbremszylinder entsprechend verkürzt.
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Noch ein Vorteil der Erfindung ist, dass der Druckspeicher Druckschwankungen und Druckpulsationen in der Bremsflüssigkeit beispielsweise während einer Schlupfregelung dämpfen kann.
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Die abhängigen Ansprüche haben Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Sämtliche in der Beschreibung und der Zeichnung offenbarten Merkmale können einzeln für sich oder in grundsätzlich beliebiger Kombination bei Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein. Ausführungen der Erfindung, die nicht alle, sondern nur ein oder mehrere Merkmale eines Anspruchs oder einer Ausführungsform der Erfindung aufweisen, sind grundsätzlich möglich.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen hydraulischen Schaltplan einer hydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage gemäß der Erfindung;
- 2 einen Hauptbremszylinder mit integriertem Pedalwegsimulator gemäß der Erfindung; und
- 3 eine Einzelheit einer Abwandlung der Fahrzeugbremsanlage aus 1 gemäß der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage 1 ist eine Zweikreis-Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage 1. Sie weist einen mit Muskelkraft beispielsweise mittels eines Fußbremspedals 2 betätigbaren Zweikreis-Hauptbremszylinder 3 auf, an den in zwei Bremskreisen I, II über Einlassventile 4 hydraulische Radbremsen 6 angeschlossen sind. Über Auslassventile 5 sind die Radbremsen 6 an einen drucklosen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 21 angeschlossen, der auf den Hauptbremszylinder 3 aufgesetzt ist. Zwischen dem Hauptbremszylinder 3 und den Einlassventilen 4 ist in jedem Bremskreis I, II ein Trennventil 7 angeordnet. Mit den Einlassventilen 4 und den Auslassventilen 5 sind radindividuelle Schlupfregelungen wie Blockierschutzregelung, Antriebsschlupfregelung und Fahrdynamikregelung/elektronisches Stabilitätsprogramm durchführbar. Diese Schlupfregelungen werden üblicherweise mit ABS, ASR und FDR/ESP abgekürzt. Solche Schlupfregelungen sind bekannt und werden hier nicht weiter erläutert.
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Zusätzlich kann die Fahrzeugbremsanlage 1 in jedem Bremskreis I, II eine Hydropumpe als sog. Rückförderpumpe und eventuell weitere hydraulische Bauelemente zur Schlupfregelung aufweisen (nicht dargestellt).
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Im Ausführungsbeispiel sind die Einlassventile 4, die Auslassventile 5 und die Trennventile 7 2/2-Wege-Magnetventile, wobei die Einlassventile 4 und die Trennventile 7 in ihren stromlosen Grundstellungen offen und die Auslassventile 5 in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossen sind.
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In einem Bremskreis I ist ein Pedalwegsimulator 8 an den Hauptbremszylinder 3 angeschlossen. Der Pedalwegsimulator 8 weist eine Kolben-Zylinder-Einheit 9 mit einem federbeaufschlagten Kolben, der in einem Zylinder verschiebbar ist, auf. Der Kolben wird hier als Simulatorkolben 10, der Zylinder als Simulatorzylinder 11 und ein den Simulatorkolben 10 beaufschlagendes Federelement als Simulatorfeder 12 bezeichnet. Bei einer Betätigung verdrängt der Hauptbremszylinder 3 Bremsflüssigkeit in den Simulatorzylinder 11 und verschiebt dabei den Simulatorkolben 10 gegen eine Federkraft der Simulatorfeder 12, was eine wegabhängige Pedalkraft am Fußbremspedal 2 verursacht. Der Pedalwegsimulator 8 kann über ein Simulatorventil an den Hauptbremszylinder 3 angeschlossen sein, im Ausführungsbeispiel ist der Pedalwegsimulator 8 unmittelbar an den Hauptbremszylinder 3 angeschlossen.
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Die Fahrzeugbremsanlage 1 kann auch einen in den Hauptbremszylinder 3 integrierten Pedalwegsimulator 8 aufweisen. Verwirklicht wird diese Ausführung der Erfindung beispielsweise wie in 2 gezeigt, indem eine Kolbenfeder des Hauptbremszylinders 3 durch eine stärkere Simulatorfeder 27 ersetzt wird, die bei Betätigung des drucklosen Hauptbremszylinders 3 eine Pedalkraft am Fußbremspedal oder an einem Handbremshebel erzeugt, die in etwa eine gewohnten Pedalkraft einer hydraulischen Muskelkraft- oder Hilfskraft-Fahrzeugbremsanlage entspricht. Es können auch beide, mehrere oder alle Kolbenfedern des Hauptbremszylinders 3 durch Simulatorfedern 27 ersetzt werden. Mindestens eine Kammer des Hauptbremszylinders 3 ist durch ein Simulatorventil 28 an den drucklosen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 21 angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel ist das Simualtorventil 28 ein in seiner stromlosen Grundstellung geschlossenes 2/2-Wege-Magnetventil. Bei einer Fremdkraftbetätgigung der Fahrzeugbremsanlage 1 wird das Simulatorventil 28 geöffnet, so dass der Hauptbremszylinder 3 mit dem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 21 verbunden und drucklos ist. Der Hauptbremszylinderkolben wird gegen die Federkraft der Kolbenfeder, d. h. der in den Hauptbremszylinder 3 eingesetzten Simualtorfeder 27, betätigt. Bei einer Muskelkraftbremsung bleibt beziehungsweise wird das Simualtorventil 28 geschlossen, so dass die Fahrzeugbremsanlage 1 mit dem Hauptbremszylinder 3 betätigbar ist. Der Pedalwegsimulator 8 als eigenes Bauelement entfällt in diesem Fall und der Hauptbremszylinder 3 ist wie dargestellt über das Trennventil 7 an den Bremskreis I und über das Anschlussventil 26 an den Druckspeicher 22 und über das Speicherventil 23 oder zwei entgegengesetzt durchströmbare, hydraulisch parallele Rückschlagventile 24, 25 (3; Erläuterung unten) an den Fremdkraftzylinder 18 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 13 angeschlossen.
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Zu einer Betätigung mit Fremdkraft weist die erfindungsgemäße Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage 1 einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 13 auf. Im Ausführungsbeispiel weist der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 13 eine Kolben-Zylinder-Einheit 14 mit einem hier als Fremdkraftkolben 15 bezeichneten Kolben auf, der zu einer Erzeugung eines Bremsdrucks mit Fremdkraft mittels eines Elektromotors 16 über ein Schraubgetriebe 17 in einem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit 14, der hier als Fremdkraftzylinder 18 bezeichnet wird, verschiebbar ist. Anstelle des Schraubgetriebes 17 kann der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 13 allgemein ein Rotation-/Translations-Wandelgetriebe aufweisen. Dem Elektromotor 16 und dem Schraubgetriebe 17 kann ein nicht dargestelltes Planetengetriebe oder ein anderes Untersetzungsgetriebe zwischengeschaltet sein. Die Kolben-Zylinder-Einheit 14 beziehungsweise der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 13 insgesamt kann auch als Plunger-Einheit, der Fremdkraftkolben 15 als Plungerkolben und Fremdkraftzylinder 18 als Plungerzylinder bezeichnet werden. Andere als der beschriebene Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 13 sind möglich.
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Die Bremskreise I, II sind über je ein Fremdkraftventil 19 an den Fremdkraftzylinder 18 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 13 angeschlossen, so dass die Radbremsen 6 mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 13 betätigbar sind. Die Fremdkraftventile 19 sind im Ausführungsbeispiel in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossene 2/2-Wege-Magnetventile.
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Durch ein Rückschlagventil 20, das in Richtung des Fremdkraftzylinders 18 durchströmbar ist, ist der Fremdkraftzylinder 18 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 13 an den drucklosen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 21 angeschlossen, so dass der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 13 Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 21 in den Fremdkraftzylinder 18 ansaugen kann.
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Die erfindungsgemäße Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage 1 weist einen Druckspeicher 22 auf, in dem unter Druck stehende Bremsflüssigkeit speicherbar ist. An den Druckspeicher 22 ist über ein Speicherventil 23 der Fremdkraftzylinder 18 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 13 angeschlossen. Das Speicherventil 23 ist ein in seiner stromlosen Grundstellung geschlossenes 2/2-Wege-Magnetventil, das heißt ein steuerbares Ventil. Durch Öffnen des Speicherventils 23 kann der Druckspeicher 22 mittels des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 13 mit unter Druck stehende Bremsflüssigkeit befüllt werden, die durch Schließen des Speicherventils 23 im Druckspeicher 22 gespeichert bleibt und durch erneutes Öffnen des Speicherventils 23 wieder dem Fremdkraftzylinder 18 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 13 zugeführt werden kann, sofern der Druck der Bremsflüssigkeit im Druckspeicher 22 höher als der Druck der Bremsflüssigkeit im Fremdkraftzylinder 18 ist.
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Alternativ kann der Fremdkraftzylinder 18 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 13 wie in der Einzelheit der 3 dargestellt durch zwei hydraulisch parallel geschaltete, federbeaufschlagte Rückschlagventile 24, 25 an den Druckspeicher 22 angeschlossen sein. Die Rückschlagventile 24, 25 sind in entgegengesetzten Richtungen durchströmbar, wobei eine Federbeaufschlagung des in Richtung des Druckspeichers 22 durchströmbaren Rückschlagventils 24 schwächer als eine Federbeaufschlagung des in Richtung des Fremdkraftzylinders 18 durchströmbaren Rückschlagventils 25 ist. Ein zu einem Befüllen des Druckspeichers 22 notwendiger Druck im Fremdkraftzylinder 18 beziehungsweise ein zum Befüllen des Druckspeichers 22 notwendiger Differenzdruck zwischen dem Fremdkraftzylinder 18 und dem Druckspeicher 22 ist niedriger als ein zu einem Entleeren des Druckspeichers 22 in den Fremdkraftzylinder 18 notwendiger Druck im Druckspeicher 22 beziehungsweise Differenzdruck zwischen dem Druckspeicher 22 und dem Fremdkraftzylinder 18.
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Über ein Anschlussventil 26 ist der Druckspeicher 22 an eine Rückseite des Pedalwegsimulators 8 angeschlossen, womit gemeint ist, dass der Druckspeicher 22 auf einer dem Hauptbremszylinder 3 gegenüberliegenden Seite des Simulatorkolbens 10 an den Simulatorzylinder 11 des Pedalwegsimulators 8 angeschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel ist das Anschlussventil 26 ein 2/4-Wege-Magnetventil, das in einer Schaltstellung die Rückseite des Pedalwegsimulators 8, den Druckspeicher 22 und einen der beiden Bremskreise I und in einer anderen Schaltstellung die Rückseite des Pedalwegsimulators 8 mit dem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 21 verbindet. Möglich ist wie in 2 und 3 gezeichnet beispielsweise auch ein 2/3-Wege-Magnetventil ohne Anschluss des Bremskreises I als Anschlussventil 26.
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Eine Betriebsbremsung erfolgt als Fremdkraftbremsung, bei der ein Bremsdruck mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 13 erzeugt wird. Dazu werden die Fremdkraftventile 19 geöffnet und die Trennventile 7 geschlossen. Der Hauptbremszylinder 3 dient als Sollwertgeber für den zu erzeugenden Bremsdruck. Eine Hilfsbremsung bei Ausfall des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 13 ist mit dem Hauptbremszylinder 3 möglich.
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Eine Schlupfregelung erfolgt mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 13 und den Einlassventilen 4 und den Auslassventilen 5. Die Trennventile 7 sind während einer Schlupfregelung geschlossen, die Fremdkraftventile 19 geöffnet und können zu einem Druckhalten geschlossen werden.
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Der Druckspeicher 22, der außerhalb einer Bremsung mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 13 mit unter Druck stehender Bremsflüssigkeit befüllt worden ist, stellt ein zusätzliches, unter Druck stehendes Bremsflüssigkeitsvolumen zur Verfügung und kann, wenn das Speicherventil 23 geöffnet wird, Druckschwankungen und Druckpulsationen in der Bremsflüssigkeit während einer Schlupfregelung dämpfen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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