DE10219787A1

DE10219787A1 - Hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einer von einem Elektromotor antreibbaren Pumpe

Info

Publication number: DE10219787A1
Application number: DE2002119787
Authority: DE
Inventors: Heinz Siegel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2003-11-13

Abstract

Eine bekannte hydraulische Fahrzeugbremsanlage hat wenigstens eine Radbremse und zur Versorgung der Radbremse einen mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder und des Weiteren eine aus einem Vorratsbehälter, einer Pumpe und einem Elektromotor bestehende Druckquelle und ein elektrisch steuerbares Regelventil zwischen einem Ausgang und einem Eingang der Pumpe zum Anstauen von Bremsdruck für die wenigstens eine Radbremse im Betrieb mit Fremdenergie. Die Druckquelle wird eingeschaltet ab der Betätigung eines Bremspedalwegsensors oder eines Bremspedalkraftsensors. DOLLAR A Damit ab einer Betätigung des Bremspedals (7) Bremsdruck früher eine gewollte Höhe erreicht, wird ab einer Inbetriebnahme eines mit der Fahrzeugbremsanlage ausgerüsteten Fahrzeugs der Elektromotor (10) auf eine Betriebsbereitschaftsdrehzahl eingeschaltet. Dadurch fördert die Pumpe (11) bereits vor einer Betätigung des Bremspedals (7) im Leerlauf. Deshalb hat ein Schließen des Regelventils (12) anlässlich des Einleitens einer Bremsung einen sofortigen Druckmittelstrom zu der wenigstens einen Radbremse (3, 4, 5, 6) zur Folge mit dem Vorteil eines früheren Erreichens eines gewollten Bremsdrucks.

Description

Stand der Technik

Durch die Druckschrift DE 35 11 535 A1 ist eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage bekannt mit Radbremsen, die notfalls mittels Druck aus einem per Muskelkraft betätigbaren Hauptbremszylinder und im normalen Bremsbetrieb mittels Fremddruck betätigbar sind, wobei dieser Fremddruck hergestellt wird mittels einer sich aus einem Vorratsbehälter versorgenden Pumpe durch Anstauen von von der Pumpe gefördertem Druckmittel mittels eines Regelventils, das zwischen einem Ausgang der Pumpe und dem Vorratsbehälter angeordnet ist und mittelbar steuerbar ist mittels des Drucks aus dem Hauptbremszylinder, der mittels Muskelkraft durch Betätigung des Bremspedals erzeugbar ist. Gemäß der Beschreibungsseite 10 kann ein ständig mitlaufender oder bei nur Bremsenbetätigung einschaltbarer Elektromotor oder auch ein anderer Antrieb bekannter Art zum Antreiben der Pumpe verwendet werden. Wenn der Elektromotor als ein preisgünstiger Gleichstrommotor mit Kommutator und mit Bürsten ausgebildet ist, hat das Mitlaufen einen hohen Bürstenverschleiß zur Folge, weil der im wesentlichen bei offenem Regelventil nicht belastete Gleichstrommotor seine hohe Leerlaufdrehzahl annimmt. Dementsprechend hoch ist auch die Leerlaufdrehzahl der Pumpe. Andererseits besteht aber bei einer solchen Betriebsweise des Gleichstrommotors der Vorteil, daß wegen der mit der hohen Drehzahl laufenden Pumpe ab dem Schließen des Regelventils Bremsdruck in Radbremsen schnell ansteigt. Wenn dagegen der Elektromotor erst bei einer Betätigung des Bremspedals und dabei beispielsweise über einen Bremslichtschalter eingeschaltet wird, tritt Bürstenverschleiß nur während der Dauer von Betätigungen des Bremspedals auf, jedoch wird, weil der Elektromotor und die Pumpe erst anlaufen müssen, ein gewollter Bremsdruck erst später erreicht als im Betrieb mit bei hoher Drehzahl laufendem Elektromotor.

Durch die Druckschrift DE 199 05 660 A1 ist eine weitere hydraulische Fahrzeugbremsanlage bekannt mit Radbremsen, die notfalls mittels Druck aus einem mit Muskelkraft betätigbaren Hauptbremszylinder und im normalen Bremsbetrieb mittels Fremddruck betätigbar sind, wobei dieser Fremddruck hergestellt wird mittels einer sich aus einem Vorratsbehälter versorgenden Pumpe durch Anstauen von von der Pumpe gefördertem Druckmittel mittels eines Regelventils, das zwischen einem Ausgang der Pumpe und dem Vorratsbehälter angeordnet ist. Hierbei weist das Regelventil einen Elektromagnet auf, der zum Bremsen mit Erregungsstrom versorgt wird aus einer Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Betätigung eines auf den Hauptbremszylinder wirkenden Bremspedals. Ein Niederdrücken des Bremspedals bewirkt über diese elektronische Steuereinheit, daß ein Ansteuersignal sowohl für die Druckquelle, die den Elektromotor aufweist, als auch für das Regelventil erzeugt wird. Gemäß der Fig. 2 der Druckschrift DE 199 05 660 A1 sind beispielsweise zwei per Elektromagnete antreibbare Kolbenpumpen vorgesehen, die anläßlich einer Betätigung des Bremspedals in einem Niedrig-Druckbereich das Ansprechverhalten der Fahrzeugbremsanlage erhöhen. Alternativ zu der wenigstens einen per Elektromagnet antreibbaren und dabei für einen Niedrig-Druckbereich ausgelegten Pumpe kann zum Vorfüllen von Radbremsen und damit auch Anlegen von Reibbelägen an Reibscheiben oder Trommeln ein Niederdruckspreicher vorgesehen werden. Dem Niederdruckspreicher sind ein Elektromagnetventil und ein Wegsensor zugeordnet. Erkennbar verteuern die in den Fig. 2 und 3 angegebenen im Niedrig-Druckbereich arbeitenden Mittel eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage.

Durch die Druckschrift DE 197 34 567 A1 sind eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage und ein Verfahren zu deren Steuerung bekannt, wobei zusätzlich zu einem einem Bremspedal zugeordneten Sensor auch einem Gaspedal ein Sensor zugeordnet ist, der Signale an eine Steuereinheit der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage abgibt damit die Steuereinheit beispielsweise bei einem schnellen Loslassen des Gaspedals einen Vordruck in der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage einstellt zum Minimieren von Leerwegen von Bremsbacken. Dadurch kann eine optimale Reaktion der Fahrzeugbremsanlage erreicht werden. Anders ausgedrückt: Wenn ab dem Loslassen des Gaspedals Bremsbacken angelegt werden, dann kommt ab einer Betätigung des Bremspedals ein Bremsdruckanstiegsbeginn früher zustande mit dem Vorteil, daß ein Bremsweg entsprechend kurz sein kann. Diese hydraulische Fahrzeugbremsanlage besitzt einen Bremskraftverstärker, der beispielsweise per Fremdauslösung als als ein sogenannter Bremsassistent wirkt.

Durch die Druckschrift EP 0753441 A2 ist eine weitere hydraulische Fahrzeugbremsanlage bekannt mit wenigstens einer Radbremse, mit einem Hauptbremszylinder zum Versorgen der wenigstens einer Radbremse und mit einer Druckquelle, die einen Vorratsbehälter, eine Pumpe und einen die Pumpe antreibenden Motor aufweist, und mit einem Regelventil, das zwischen einem Ausgang der Pumpe und dem Vorratsbehälter angeordnet ist und beim Steuern in eine Drosselstellung für einen Druckanstieg am Ausgang der Pumpe sorgt, wobei dieser Druck als Bremsdruck der wenigstens einen Radbremse zur Verfügung steht. Hierbei ist die Pumpe als eine Verstellpumpe ausgebildet von demjenigen Typ, der mit Axialkolbenpumpe bezeichnet wird und eine sogenannte Schrägscheibe aufweist, die zum Verstellen der Fördermenge der Pumpe schwenkbar ist. Dabei ist eine Schwenkstellung diejenige für den Leerlaufbetrieb der Pumpe mit geringer Fördermenge und wenigstens eine weitere Schwenkstellung ist dazu bestimmt, für größere Kolbenhübe und damit größere Fördermengen zu sorgen. Das Verstellen von der ersten Schwenkstellung in die zweite Schwenkstellung der Schrägscheibe erfolgt mittels eines Bremspedals. Dies spart zwischen Bremsvorgängen an Antriebsenergie für die Pumpe, bedingt aber den nachteilig hohen Aufwand für das Anordnen der schwenkbaren Schrägscheibe und für Antriebsmittel zum Verschwenken dieser Schrägscheibe.

Durch die Druckschrift De 40 41 880 A1 ist eine mit Rückschlagventilen ausgestattete Pumpeinrichtung, die in Betriebsbereitschaft energiesparend betreibbar ist, bekannt. Hierfür weist die Pumpeinrichtung mindestens ein Paar Kolben auf, die je einer Arbeitskammer zugeordnet sind und jeweils wechselsinnig Saug- und Druckhübe ausführen, wobei ein steuerbares Ventil an die Arbeitskammern eines Paares von Kolben angeschlossen ist. In der Offenstellung verbindet das Ventil beide Arbeitskammern und bewirkt Druckausgleich zwischen diesen Arbeitskammern mit der gewollten Folge, daß bei angetriebener Pumpeinrichtung und bewegten Kolben Druckflussigkeit aus jeweils einer der beiden Arbeitskammern in die jeweils andere umgelagert wird und keine Druckflüssigkeit durch ausgangsseitige Rückschlagventile gedrückt wird. Wenn ein Förderstrom benötigt wird, wird das Ventil geschlossen und die Pumpeinrichtung fördert wie eine wenigstens zwei Arbeitskammern aufweisende Kolbenpumpe. In der Druckschrift De 40 41 880 A1 ist die Pumpeinrichtung dargestellt als Bestandteil einer nach dem Rückförderprinzip arbeitenden Bremsschlupfregeleinrichtung innerhalb einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage. Je Bremskreis der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist eine solche Pumpeinrichtung mit zwei Arbeitskammern und zwei Kolben vorgesehen, wobei beide Pumpeinrichtungen von einem gemeinsamen Elektromotor antreibbar sind. Sobald an einem von gebremsten Rädern ein erhöhter Schlupf festgestellt wird, wird der Elektromotor eingeschaltet und somit werden beide Pumpen angetrieben. Wenn wegen eines weiteren Ansteigens des Schlupfwertes eine Druckabsenkung in einem Abbremszylinder erforderlich ist, wird das Ventil der zugeordneten Pumpeinrichtung geschlossen, so dass Rückförderbetrieb stattfindet.

Vorteile der Erfindung

Die hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die Pumpe bereits vor dem Betätigen des Bremspedals angetrieben ist, so daß ab einer Betätigung des Bremspedals und damit dem Steuern des Regelventils ein Anlegen von Bremsbacken zügig erfolgt und nachfolgend ein Bremsdruckanstieg früh und zügig einsetzt, wobei andererseits infolge der Betriebsbereitschaft des Elektromotors mit weniger als seiner Leerlaufdrehzahl wenig Verschleiß am Elektromotor und der Pumpe auftreten.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im erstem Anspruch angegebenen hydraulischen Fahrzeugbremsanlage möglich.

Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 geben eine technische Lösung an, die ein frühes Einschalten des Elektromotors auf seine Betriebsbereitschaftsdrehzahl ermöglicht, ohne durch Stromentzug aus einer Fahrzeugbatterie ein Starten eines Fahrzeugantriebsmotors zu stören. Beispielsweise hat ein Loslassen eines Startschalters, auch Anlaßschalter genannt, das Einschalten des Elektromotors auf seine Betriebsbereitschaftdrehzahl zur Folge.

Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 ergeben insoweit eine Sicherheitslösung, als anläßlich einer Betätigung eines Türschlosses der Elektromotor bereits in seine Betriebsbereitschaft gesteuert wird und deshalb beispielsweise bereits vor dem Lösen einer Feststellbremse oder einer Parksperre der Elektromotor die Pumpe antreibt und so für einen Druckmittelfluß sorgt.

Die hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4 hat den Vorteil, daß ein Drehzahlregler, der beispielsweise mit dem Puls-Pause- Verhältnis-Steuerverfahren arbeitet, in ökonomischer Weise den Elektromotor mit Strom für die Betriebsbereitschaftsdrehzahl versorgt und dabei den Elektromotor auch bei unterschiedlichen Drehwiederständen beispielsweise von der Pumpe gleichmäßig auf Drehzahl hält und dieser Art lediglich ein gleichmäßig monotones Geräusch erzeugt.

Die hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 haben die Vorteile, daß Bürstenverschleiß vermieden wird und Verschleiß der Pumpe niedrig gehalten wird.

Die hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 ist mit einer preisgünstig herstellbaren Pumpe ausrüstbar.

Die hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 hat den Vorteil von geringem Energieverbrauch während der Betriebsbereitschaft mit eingeschaltetem Elektromotor.

Die hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 ergibt den Vorteil, dass eine Förderleistung zum Füllen von Radbremszylindern bedingungsabhängig schaltbar ist, z. B. in der Weise, daß zum schnellen Bremsdruckerzeugen alle Pumpenkolben verwendet werden, wogegen zum Bremsdruckhalten bspw. nur ein Pumpenkolben Druckmittel fördert.

Die hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 9 ergibt den Vorteil, daß die Förderleistung des wenigstens einen Paares von Pumpenkolben stetig variierbar ist.

Zeichnung

Die erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage ist anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Ventilanordnung für die Fahrzeugbremsanlage gemäß der Fig. 1, Fig. 3 die symbolische Darstellung eines Gleichstrommotors mit Bürsten zur Verwendung in einer Fahrzeugbremsanlage gemäß der Fig. 1, Fig. 4 die schematische Darstellung eines bürstenlosen Elektromotors, Fig. 5 einen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, Fig. 6 eine Pumpe für die hydraulische Fahrzeugbremsanlage gemäß dem Schaltplan der Fig. 5, Fig. 7 eine weitere Ventilanordnung zur Verwendung mit der Pumpe gemäß der Fig. 6, Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Pumpe und Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Pumpe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage 2 gemäß der Fig. 1 hat Radbremsen 3, 4,5 und 6, einen mittels eines Bremspedals 7 betätigbaren Hauptbremszylinder 8, einen Vorratsbehälter 9, einen Elektromotor 10, eine von dem Elektromotor 10 antreibbare Pumpe 11, ein Regelventil 12 und parallel dazu geschaltet ein Sicherheitsventil 13, eine zwei Wegeventile 14 und 15 aufweisende Ventilanordung 16, 17, 18, 19 und 20, die jeweils aus einem Einlaßventil 21, Bremsdruckmodulationsventilanordnungen und einem Auslaßventil 22 bzw. 22a, sowie Bremsdruckausgleichventile 23 und 24 besteht.
Der Hauptbremszylinder 8 ist zweikreisig ausgebildet und es gehen von ihm zwei Bremsleitungen 25 und 26 aus. Die Bremsleitung 25 ist zur Versorgung der Radbremse 3 bestimmt, wobei das Wegeventil 14 zwischen dem Hauptbremszylinder 8 und der Radbremse 3 angeordnet ist. Die Radbremse 3 kann beispielsweise eine linke Vorderradbremse sein. Die Bremsleitung 26 ist zur Versorgung der Radbremse 4 bestimmt. Das Wegeventil 15 befindet sich zwischen dem Hauptbremszylinder 8 und der Radbremse 4 in der Bremsleitung 26. Die Radbremse 4 kann eine rechte Vorderradbremse sein. Die Wegeventile 14 und 15 der Ventilanordnung 16 sind bspw. als elektromagnetisch steuerbare Ventile ausgebildet und in den Grundstellungen offen. Der Vorratsbehälter 9 versorgt den Hauptbremszylinder 8, so daß anläßlich einer Betätigung des Bremspedals 7 in dem Hauptbremszylinder 8 Druck entsteht, der durch die Bremsleitungen 25 und 26 und durch die offen stehenden Wegeventile 14 und 15 hindurch in den Radbremsen 3 und 4 wirksam wird. Damit sind zwei von vier Radbremsen mit Muskelkraftenergie betätigbar für den Fall, daß die Pumpe 10 still steht.
An die Bremsleitung 26 ist ein Bremsenbetätigungssimulator 27 angeschlossen. Er besteht beispielsweise in bekannter Weise aus einem Zylinder 28, einem in diesem Zylinder 28 geführten Kolben 29 und einer den Kolben 29 belastenden Feder 30. Bei einer Betätigung des Bremspedals 7 wird der Kolben 29 gegen die Kraft der Feder 30 verschoben, so daß am Bremspedal 7 eine Gegenkraft entsteht, die bei zunehmendem Bremspedalweg größer wird. Vorzugsweise ist die Feder 30 derart ausgebildet, daß eine Gegenkraft am Bremspedal 7 progressiv zunimmt. Der Bremsbetätigungssimulator 27 vermag also, wenn die Wegeventile 14 und 15 geschlossen sind, Druckmittel aufzunehmen und damit das Bremspedal 7 beweglich zu machen.
Von dem Vorratsbehälter 9 geht eine Versorgungsleitung 31 aus, die zu einem Eingang 32 der Pumpe 11 führt. Die Pumpe 11 hat einen Ausgang 33, der in eine Verteilerleitung 34 führt. An die Verteilerleitung 34 ist das Regelventil 12 und auch das Sicherheitsventil 13 angeschlossen. Ausgangsseitig des Regelventils 12 und auch des Sicherheitsventils 13 ist eine Rückflußleitung 35 vorgesehen. Diese Rückflußleitung 35 führt zum Vorratsbehälter 9 und mündet in diesen. Mit der Rückflußleitung 35 sind des Weiteren die Auslaßventile 22 der Bremsdruckmodulationsventilanordnungen 17 bis 20 verbunden. Die Auslaßventile 22 kommunizieren mit einer jeweiligen Radbremse 3, 4,5 und 6 und sind normalerweise offen, so daß die Radbremsen 3 bis 6 normalerweise drucklos sind. Die Einlaßventile 21 der Bremsdruckmodulationsventilanordnungen 17 bis 20 sind sowohl mit der Verteilerleitung 34 als auch mit einer jeweiligen Radbremse 3 bis 6 verbunden. Die Einlaßventile 21 sind normalerweise geschlossen.
Die Bremsdurckausgleichventile 23 und 24 sind normalerweise geöffnet, so daß in einer linken und einer rechten Radbremse einer jeweiligen Achse gleich große Drücke herrschen.
Zusätzlich zu den aufgeführten hydraulischen Bauelementen weist die erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage 2 noch ein Steuer- und Regelgerät 40 auf, das an einen Bremslichtschalter 41 und auch an einen Bremspedalwegsensor 42 angeschlossen ist. Desweiteren ist das Steuer - und Regelgerät 40 verbunden mit einem Drucksensor 43, der an die Bremsleitung 26 angeschlossen ist und permanent mit dem Hauptbremszylinder 8 kommuniziert, und an einen zweiten Drucksensor 44, der an die Verteilerleitung 34 angeschlossen ist. Weitere Drucksensoren 45, 46, 47 und 48, die jeweils mit einer der Radbremsen 3, 4, 5, bzw. 6 kommunizieren, sind ebenfalls mit dem Steuer- und Regelgerät 40 verbunden. Zum Überwachen des Drehverhaltens von den Radbremsen 3 bis 6 zugeordneten Rädern sind Raddrehungssensoren 50, 51, 52 und 53 vorgesehen. Auch die Raddrehungssensoren 50-53 sind mit dem Steuer- und Regelgerät 40 verbunden.
Das Steuer- und Regelgerät 40 hat des Weiteren einen Steuereingang 54. Dieser Steuereingang 54 ist beispielsweise verbunden mit einem Startschalter 55 eines nicht dargestellten Fahrzeugantriebsmotors. Der Fahrzeugantriebsmotor ist beispielsweise eine Brennkraftmaschine. Ein Startsignal wird außer dem Steuer- und Regelgerät 40 gemeldet. Das Steuer- und Regelgerät 40 ist derart eingerichtet, daß es bei einem Startsignal den Elektromotor 11 auf eine Betriebsbereitschaftsdrehzahl (stand-by) schaltet, wobei das Steuer- und Regelgerät 40 den Elektromotor 11 in einer solchen Weise mit Strom oder Spannung versorgt, daß der Elektromotor mit einer Drehzahl läuft, die unterhalb einer konstruktiv vorgesehenen Höchstdrehzahl bzw. Leerlaufdrehzahl des Elektromotors 10 liegt. Dabei kann die Betriebsbereitschaftsdrehzahl in vorteilhafter Weise geregelt sein. Das Einregeln einer Betriebsbereitschaftsdrehzahl hat den Vorteil, daß infolge einer im wesentlichen gleichbleibenden Drehzahl ein von dem Elektromotor 10 und damit auch der angetriebenen Pumpe 11 ausgehendes Geräusch in etwa eine konstante Tonhöhe hat und als weniger störend empfunden wird.
Erwähnt wurde der Startschalter 55 für beispielsweise eine Brennkraftmaschine. Jedoch kann der Steuereingang 54 des Steuer- und Regelgeräts 40 bei einem Fahrzeug mit Elektromotor auch beispielsweise an einen Hauptschalter angeschlossen sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß man den Steuereingang 54 irgendwie mit einem Türschloß oder einer Türschließanlage verkoppelt, so daß schon beim Öffnen einer Fahrzeugtür zwecks Einsteigens der Elektromotor 10 auf seine Betriebsbereitschaftsdrehzahl geschaltet wird. Weil heute üblicherweise Airbags in Fahrzeuge eingebaut werden und Airbagauslöseeinrichtungen normalerweise mit Sitzbelegungsschaltern gekoppelt sind, kann man einen fahrerseitigen Sitzbelegungsschalter mit dem Türschließmechanismus derart verkoppeln, daß sichergestellt ist, daß der Elektromotor 10 auf seine Betriebsbereitschaftsdrehzahl geschaltet wird, wenn nach dem Öffnen einer Tür der Fahrersitz besetzt wird.
Die hydraulische Fahrzeugbremsanlage 2 funktioniert in der nachfolgend beschriebenen Weise.
Anläßlich einer Inbetriebnahme eines die Fahrzeugbremsanlage aufweisenden Fahrzeugs wird das Steuer- und Regelgerät 40 eingeschaltet. Es erkennt dann über den Bremslichtschalter 41 oder den Bremspedalwegsensor 42 oder den ersten Drucksensor 43, daß das Bremspedal 7 unbetätigt ist oder betätigt wird. Eine Betätigung des Bremspedals 7 bewirkt ein Schließen des Bremslichtschalters 41, so daß nun das Steuer- und Regelgerät 40 die Ventilanordnung 16 und dabei die Ventile 14 und 15 schließt, des Weiteren die Auslaßventile 22 der Radbremsen 3, 4, 5, 6 schließt und in Abhängigkeit von einem Bremspedalhub, der mittels des Bremspedalwegsensors 42 dem Steuer- und Regelgerät gemeldet wird, oder aber über ein Drucksignal aus dem Drucksensor 43 eine Führungsgröße für einen Radbremsdruck erhält. Das Eintreffen solcher Signale bewirkt je nach Größe beispielsweise eine Drehzahlerhöhung für den Elektromotor 10 und des Weiteren auch einen Steuerstrom für das Regelventil 12. Im dargestellten Beispiel ist das Regelventil 12 als ein stetig verstellbares Wegeventil dargestellt, das normalerweise offen steht und beliebig viele Drosselstellungen und schließlich sogar eine Schließstellung einnehmen kann. Insoweit ist das Regelventil 12 vergleichbar mit einem per Elektromagnet einstellbaren Drosselventil der in der Einleitungsbeschreibung genannten Druckschrift EP 0753441 A2. Daraus ergibt sich, daß bei einer eingeleiteten Drosselung mittels des Regelventils 12 in dem zweiten Drucksensor 44 ein Druckanstieg erfolgt, der dem Steuer- und Regelgerät 40 gemeldet wird. Das Steuer- und Regelgerät 40 ist eingerichtet, daß es den von dem zweiten Drucksensor 44 gemessenen Druckwert als Druckistwert gemessenen empfängt. Das Steuer- und Regelgerät 40 vergleicht nun eine der Führungsgrößen, bspw. der aus dem ersten Drucksensor 26, mit dem Druckistwert entweder direkt oder unter Berücksichtigung eines Multiplikators und stellt dadurch fest, wie groß eine Regelabweichung ist und in welcher Richtung die Regelabweichung geht. Daraufhin setzt das Steuer- und Regelgerät 40 die ermittelte Abweichung des Istwertes von einem Sollwert um in eine Steuersignaländerung für das Regelventil 12. Damit wird das Regelventil 12 in eine geeignetere Drosselstellung gesteuert und ein Druck in der Verteilerleitung 34 nähert sich immer mehr einem Druckwert, der durch Vorgabe über das Bremspedal 7 vom Fahrer gewollt ist. Durch Öffnen der Einlaßventile 21 der Bremsdruckmodulationsventilanordnungen 17 bis 20 erhalten die Radbremsen 3 bis 6 den vom zweiten Drucksensor 44 gemessenen Druck als Bremsdruck. Somit ist es dem Fahrer möglich, durch Betätigung des Bremspedals 7, so daß Betätigungsweg oder Betätigungskraft entsteht, Radbremsdruck zur Verfügung zu haben.
Bereits erwähnt wurde, daß anläßlich der Betätigung des Bremspedals 7 und damit des Bremslichtschalters 41 der Elektromotor in eine höhere Drehzahl schaltbar oder regelbar ist als die Betriebsbereitschaftsdrehzahl. Eine Erhöhung der Drehzahl wird man abhängig machen beispielsweise von der Betätigungsgeschwindigkeit des Bremspedals 7 wobei die Betätigungsgeschwindigkeit bspw. mittelbar über den Bremspedalwegsensor 42 durch Differenzieren nach der Zeit ermittelbar ist.
Weil schon vor einer Betätigung des Bremspedals 7 der Elektromotor 10 mit einer Betriebsbereitschaftsdrehzahl läuft, liefert die Pumpe 11 bereits einen Druckmittelstrom ab. Somit hat das Steuern des Regelventils 12 in irgendeine Drosselstellung einen sofortigen Druckanstieg und demzufolge einen Druckmittelstrom zu den Radbremsen 3 bis 6 zur Folge mit dem gewollten Vorteil, daß Bremsbeläge rasant an Reibflächen angelegt werden, wonach ein gewollter Bremsdruckanstieg relativ früh einsetzt. Wenn das Bremspedal 7 im Sinne beispielsweise einer starken Bremsung betätigt wird, wird das Steuer- und Regelgerät 40 den Elektromotor voll einschalten, gleichgültig, ob durch eine sehr enge Drosselstellung des Regelventils 12 ein am Ausgang 33 der Pumpe 10 ansteigender Druck einen solch hohen Drehmomentbedarf auslöst, daß der Elektromotor 11 seine konstruktiv vorgesehene Höchstdrehzahl nicht zu erreichen vermag. Ein hierbei von Radbremsen 3 bis 6 nicht mehr aufnehmbarer Druckmittelstrom wird dann als Überschuß durch das Sicherheitsventil 13 in die Rückflußleitung 35 und damit zum Voraratsbehälter 9 geleitet.
Sobald eine Einwirkung auf das Bremspedal 7 vermindert wird mit der Folge, daß der Bremspedalweg teilweise rückgängig gemacht wird und Druck im ersten Drucksensor 43 absinkt, so erkennt dies das Steuer- und Regelgerät 40 und verändert dementsprechend die Drosselstellung des Regelventils 12 in dem Sinne, daß über den zweiten Drucksensor 44 Bremsdruckminderung erkennbar wird und eine Annäherung an einen solchen Radbremsdruck, der durch die verminderte Betätigung des Bremspedals 7 vom Fahrer gewollt ist.
Desweiteren ist das Steuer- und Regelgerät 40 auch derart eingerichtet, daß es Zeitabstände von Signalen aus den Raddrehungssensoren 50-53 auf Zeitabständsänderungen hin beobachtet und daraus anwachsenden Bremsschlupf und schließlich Radblockiergefahr erkennt. Besteht bspw. für ein Rad der Radbremse 6 eine Radblockiergefahr, so sorgt das Steuer- und Regelgerät 40 für ein Schließen des zugeordneten Einlaßventils 21 und für ein Öffnen des zugeordneten Auslaßventils 22 zum Absenken von in der Radbremse 6 enthaltenen Bremsdruck und einer Verminderung der Radblockiergefahr. Daß dabei nicht unnötigerweise in der Radbremse 5 der Bremsdruck absinkt, wird vom Steuer- und Regelgerät 40 das zwischen den beiden Radbremsen 5 und 6 befindliche Bremsdruckausgleichventil 24 in die Sperrstellung gesteuert. Das Durchführen von Bremsschlupfregelbetrieb in dieser kurz angedeuteten Weise ist ansich ausreichend, weil die hierbei zu beachtenden Gegebenheiten bereits zum Fachwissen gehören.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage 2 ist aber auch Dank der Bremsdruckmodulationsventil-Anordnungen 17-20 geeignet zum Begrenzen von Antriebsschlupf wenigstens eines angetriebenen Fahrzeugrades. Hierzu werden die Wegeventile 14, 15, die Einlaßventile 21 und die Auslaßventile 22 bzw. 22a in an sich bekannter Weise bei Betätigung der Bremsdruckausgleichventile 23 oder 24 gesteuert, wobei aufgrund der Bauweise der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage 2 natürlicherweise das Regelventil 12 von dem Steuer- und Regelgerät 40 in eine solche Drosselstellung steuerbar ist, daß in einer jeweiligen der Radbremsen für das Kompensieren von überschüssigem Antriebsdrehmoment ausreichend Bremsdruck zur Verfügung steht.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage 2 ist natürlich auch benutzbar zur Erhöhung der Fahrstabilität eines Fahrzeugs durch Beobachten des Drehverhaltens des Fahrzeugs um seine Hochachse, wobei in Abhängigkeit von der Beobachtung eines unzulässigen Verhaltens automatisch eine der Radbremsen oder zwei Radbremsen mit Bremsdruck versorgbar sind zum Zwecke der Erzeugung eines kompensierenden Drehmomentes. Weil eine solche Stabilisierung unter dem Namen "elektronisches Stabilitätsprogramm" oder "Fahrdynamikregelung" weithin bekannt ist und also dem Fachmann sehr geläufig ist, braucht hier auf Einzelheiten nicht eingegangen zu werden.
Die in der Fig. 1 enthaltene parallele Anordnung eines Regelventils 12 und eines Sicherheitsventils 13 ist ersetzbar durch eine kombinierte Bauweise gemäß der Fig. 2. Dort ist ein Sicherheitsventil 13 in ein Regelventil 12a integriert. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Regelventil 12 und das Sicherheitsventil 13 gemäß der Fig. 1 zu ersetzen durch ein Regelventil einer in der Druckschrift DE 199 05 660 A1 beschriebenen Bauweise. Dort ist ein Regelventil als ein Sitzventil ausgebildet, dessen Schließkörper mittels eines steuerbaren Elektromagnets gegen einen aus einer Pumpe kommenden Druckmittelstrom mit variabler Kraft antreibbar ist, so daß zwischen der Schließkraft des Ventils und einer hydraulischen Öffnungskraft ein Gleichgewichtszustand erreichbar ist für einen gewollten Bremsdruck. Desweiteren wird noch hingewiesen auf die Möglichkeit, einen in der Beschreibungseinleitung erwähnten Ventiltyp zu verwenden, der mittels Druck aus dem Hauptbremszylinder steuerbar ist.
Insoweit ist erläutert, daß das Schalten des Elektromotors 10 der Pumpe 11 und damit auch der Pumpe 11 in eine Betriebsbereitschaft mit einer Betriebsbereitschaftsdrehzahl unabhängig ist von der Art der in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage verwendeten Regelventile.
In dem Beispiel gemäß der Fig. 1 wurde offen gelassen, welcher Typ von Elektromotor zum Antreiben der Pumpe 11 dient. Die Fig. 3 zeigt ein preisgünstiges Auswahlbeispiel für einen Elektromotor 11a, der als ein Nebenschlußmotor mit Permanentmagneten ausgebildet ist und bspw. einen nicht dargestellten Kollektor und ein paar symbolisch angedeutete Bürsten 60,61 aufweist. Ein solcher Elektromotor 11a kann dabei im wesentlichen derjenigen Bauweise entsprechen, die bekannt ist für das Antreiben von Rückförderpumpen von bekannten Radbremsschlupfregelvorrichtungen. Solche Antriebsmotoren werden beispielsweise auch drehzahlgeregelt, jedoch erst eingeschaltet, wenn Radschlupf beim Bremsen auf ein nachteiliges Maß angewachsen ist. Die Fig. 4 zeigt in schematisierter Darstellung als ein weiteres Ausführungsbeispiel in Form eines elektrisch kommutierten Elektromotors 11b. Dieser Elektromotor 11b besitzt einen permanent magnetischen Rotor 62, bspw. drei Feldspulen 63 in einem nicht gezeichneten Stator, einen Rotordrehwinkelsensor 64 sowie eine Kommutierungselektronik 65. Dank der Kommutierungselektronik sind Bürstenverschleiß und Bürstengeräusch vermieden.
Eine erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage 2a gemäß dem Schaltplan der Fig. 5 hat ebenfalls Radbremsen 3, 4, 5 und 6, einen mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder 8, einen Vorratsbehälter 9, einen Elektromotor 10, eine von dem Elektromotor antreibbare Pumpe 11a, ein Riegelventil 12a und ein Sicherheitsventil 13, eine zwei Wegeventile 14 und 15 aufweisende Ventilanordnung 16, Bremsdruckmodulationsventilanordnungen 17, 18, 19 und 20, die jeweils aus einem Einlassventil 21 und einem Auslassventil 22 bzw. 22a bestehen, sowie Bremsdruckausgleichventile 23 und 24. Desweiteren gehören zu dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fahrzeugbremsanlage 2a ein Steuergerät 40a und der eine Bremslichtschalter 41 und Sensoren 42 bis 53, die bereits im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Dabei ist der Elektromotor 10 in den Weisen ausgestaltbar, die zum ersten Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben sind.
Die Pumpe 11a ist andersartig gestaltet als die Pumpe 11 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Pumpe 11a wirkt wie eine zweizylindrige Kolbenpumpe, der in der Druckschrift DE 40 41 880 A1 beschriebnen Gattung. Demzufolge hat, wie das im einzelnen in der Fig. 6 dargestellt ist, die Pumpe 11a eine Exzenterwelle 70, die elektromotorisch antreibbar ist, einen mit der Exzenterwelle 70 verbundenen Exzenter 71, ein Pumpengehäuse 73, innerhalb dem der Exzenter 72 drehbar ist, zwei in dem Gehäuse 72 befindliche Arbeitskammern 73 und 74, sowie diesen Arbeitskammern 73 und 74 zugeordnet Kolben 75 und 76, Kolbenrückstellfedern 77 und 78, sowie Einlassrückschlagventile 80 und 81 und Auslassrückschlagventile 81 und 82. Die Einlassrückschlagventile 80 und 81 sind an den Vorratsbehälter 9 angeschlossen. Die Auslassrückschlagventile sind mit einer Verteilerleitung 34 verbunden, die aus dem ersten Ausführungsbeispiel übernommen ist, so dass sich eine weitere Beschreibung von an diese Verteilerleitung 34 angeschlossenen Ventilen erübrigt.
Wie in der Fig. 6 dargestellt, werden die Arbeitskammern 73 und 74 gebildet von sattlochartigen, zylindrischen Bohrungen 84 und 85, die im Ausführungsbeispiel gleichachsig ausgerichtet sind, wobei die gemeinsame Achse durch eine Drehachse der Exzenterwelle 70 verläuft. Zu dieser Drehachse der Exzenterwelle 70 sind die beiden Bohrungen 84 und 85 und somit auch die Arbeitskammern 73 und 74 spiegelbildlich angeordnet. Die Kolbenrückstellfedern 77 und 78 drücken die Kolben 75 und 78 gegen den Exzenter 71 mit der gewollten Folge, dass bei einer Drehung des Exzenters 71 einer der Kolben einen Saughub und der andere Kolben dabei wechselsinnig einen Druckhub ausführt. Ein in der Fig. 6 als 2/2-Wegeventil dargestelltes Regelventil 12b hat eine Öffnungsfeder 86 und einen Schließmagnet und ist unter der Wirkung der Öffnungsfeder offen. Der Schließmagnet ist an das hierfür ausgebildete Steuer- und Regelgerät 40a angeschlossen. Wenn das Regelventil 12 in der Offenstellung ist, kommunizieren die beiden Arbeitskammern 73 und 74, so dass trotz Bewegung beider Kolben 75 und 76 kein Druckmittel durch die Auslassrückschlagventile 82 und 83 gedrückt wird. Weil kein Druckmittel durch die Auslassrückschlagventile 82 und 83 gedrückt wird, bleiben die Einlassrückschlagventile 80 und 81 geschlossen und innerhalb der Arbeitskammern 73 und 74 befindliches Druckmittel wird periodisch umgelagert und dabei wird das Regelventil 12 in wechselnden Richtungen durchströmt. Weil auf kurzem Weg die Arbeitskammern 73 und 74 miteinander kommunizieren, tritt nur wenig Strömungswiderstand und damit wenig Energieverlust auf bei Drehungen es Exzenters 71 im Zustand der Betriebsbereitschaft der Pumpe mit einer ausgewählten Betriebsbereitschaftsdrehzahl des Elektromotors 10.
Anlässlich einer Betätigung des Bremspedals 7 erfolgt eine Betätigung des Bremslichtschalters 41, so dass von einem Signal des Bremslichtschalters 41 ausgehend das Steuer- und Regelgerät 40a den Elektromotor 10 auf erhöhte Drehzahl schaltet. In Abhängigkeit der Verstellung des Bremspedalwegsensors 42 oder des den Druck im Hauptbremszylinder 8 erfassenden Drucksensor 43 wirkt das Steuer- und Regelgerät 40a auch auf das Regelventil 12b in dem Sinne, dass es dieses Regelventil 12b schließt, mit der Folge, dass nunmehr beide Kolben 75 und 76 Druckhübe ausführen, die zum Öffnen der Auslassrückschlagventile 82 und 83 führen und zum Fördern von aus dem Vorratsbehälter durch die Versorgungsleitung 31 entnehmbaren Druckmittel in die Verteilerleitung 34. Hierbei wird der Drucksensor 44 beaufschlagt, der gemessenen Druck dem Steuer- und Regelgerät 40a meldet. Das Steuer- und Regelgerät 40a sorgt dafür, dass der von dem Drucksensor 44 gemessene Druck in einem vorgewählten Zusammenhang mit dem vom Drucksensor 43 gemessenen Druck des Hauptbremszylinders 8 bzw. dem mittels des Bremspedalwegsensors 42 gemessenen Bremspedalweg steht. Ist ein gewollter Druck erreicht, so dass ausgangsseitig der Auslassrückschlagventile 82 und 83 kein weiterer Druckanstieg notwendig ist, dann wird das Regelventil 12b in die Durchlassstellung gesteuert.
Der in die Verteilerleitung 34 eingepumpte Druck kann bspw. durch Öffnen der Ventile 21 den Radbremsen 3 bis 6 in voller Höhe zur Verfügung gestellt werden oder aber unter Zuhilfenahme der Drucksensoren 46, 47, 48 bzw. 49 werden Druckanstiege in den Radbremsen 3, 4, 5 und 6 beobachtet und mit der Betätigung des Bremspedals 7????? Werten verglichen, so dass durch Schließen der Ventile 21 Druckanstiege in den Radbremsen 3 bis 6 begrenzbar sind auf eine Höhe, die bspw. gewollt niedriger liegt als ein Druck in der Verteilerleitung 34. Dies kann man nutzbar machen zur Vermeidung von Radblockiergefahr, zur Bremskraftverteilung zwischen hinteren und vorderen Radbremsen und bspw. auch zum Stabilisieren eines Fahrzeuges um seine Hochachse.
Anstelle des in der Fig. 6 dargestellten 2/2-Wegeventils 12b kann auch gemäß der Fig. 7 ein stetig verstellbares Venitl 12c eingebaut werden, mit dem Vorteil, dass durch Einstellung eines drosselnden Querschnittes und damit endenden Strömungen zwischen den beiden Arbeitskammern 82 und 83 die von der Pumpe 11a geförderte Menge von Druckmittel und damit auch Druckaufbaugeschwindigkeiten in der Verteilerleitung 34 variabel einstellbar sind und dadurch über Vorgaben über das Bremspedal 7 vom Steuer- und Regelgerät 40a regelbar sind.
Parallel dazu oder stattdessen ist es auch möglich, dass das Steuer- und Regelgerät 40a die Drehzahl des Elektromotors 10 steuert.
Die Fig. 8 zeigt eine Pumpe 11b, die zusätzlich zu Arbeitskammern 73 und 74 zwei weitere Arbeitskammern 73b und 74b aufweist. An diese Arbeitskammern 73b und 74b ist wiederum ein Regelventil 12b angeschlossen. Vorteilhaft war jedoch bei höherem technischen Aufwand, ist, dass beim Schließen beider Regelventile 12b ein gleichmäßigerer Förderstrom zustandekommt und dass man einen solchen Förderstrom durch Öffnen eines der beiden Regelventile 12b halbieren kann. Dieses Prinzip ist in einer Pumpe 11c weitergestaltet durch Anordnung weiterer Arbeitskammern 73c, wodurch beim Schließen aller Regelventile 12b ein Förderstrom noch gleichmäßiger in die Verteilerleitung 34 gelangt. Erkennbar ist auch hier, dass durch Auswahl des Schließens der einzelnen Ventile 12b der Förderstrom variierbar ist. Jedoch kann es auch bei diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft sein, wenn die Drehzahl des Elektromotors 10 bedarfsgerecht eingestellt wird und deshalb durch Verringern von Pendelströmungen durch die Regelventile 12b und Vermeiden des Öffnens des Sicherheitsventils 83 an Antriebsenergie gespart wird.

Claims

1. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit wenigstens einer Radbremse, mit einem mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder zum Bremsen mittels Muskelkraftenergie, mit einer einen Elektromotor, eine Pumpe und einen Vorratsbehälter aufweisenden Druckquelle zum Bremsen mittels Fremdenergie, mit einem Regelventil zum Einstellen von Druck für Radbremsen in Abhängigkeit von einer Betätigung des Bremspedals dient, mit einer Ventilanordnung zum fallweisen verbinden des Hauptbremszylinders bzw. der Druckquelle mit der wenigstens einen Radbremse und mit Mitteln zum Einschalten des Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40,55) zum Einschalten des Elektromotors (10,10a) derart eingerichtet sind, daß der Elektromotor (10,10a) mit einer Betriebsbereitschaftsdrehzahl (stand-by rate) läuft vor einer Betätigung des Bremspedals (7), um ab einer Betätigung des Bremspedals (7) wenigstens vorübergehend auf erhöhte Leistungsabgabe umschaltbar zu sein.

2. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40,55) von einem Startschalter (55) eines Fahrzeugantriebsmotors steuerbar sind und diese Mittel derart eingerichtet sind, daß spätestens bei erfolgreichem Start Fahrzeugantriebsmotors der Elektromotor (10, 10a) auf eine Betriebsbereitschaftsdrehzahl (stand-by rate) geschaltet wird.

3. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40) von einem Türschloß steuerbar sind und diese Mittel (40) derart eingerichtet sind, daß der Elektromotor (10,10a) auf eine Betriebsbereitschaftsdrehzahl eingeschaltet wird.

4. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (10,10a) als ein Elektromotor mit Kommutator und Bürsten (60,61) ausgebildet ist und von dem Steuer- und Regelgerät (40) drehzahlregelbar ist.

5. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (10) als ein bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet und drehzahlregelbar ist.

6. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (12; 12a) zwischen einem Ausgang (33) der Pumpe (11) und dem Vorratsbehälter (9) angeordnet ist.

7. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (11b) zwei Arbeitskammern (73, 74) und zwei Kolben (75, 75), die jeweils wechselsinnig Saug- und Druckhübe ausführen, sowie ein an die beiden Arbeitskammern angeschlossenes, steuerbares Ventil aufweist, das das Regelventil (12b, 12c) zum Einstellen von Druck in Abhängigkeit von einer Betätigung des Bremspedals (7) ist

8. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach einem der Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (11b; 11c) wenigstens ein zusätzliches Paar Arbeitskammern (73b, 74b; 73c, 74c) und Kolben (75b, 76b; 75c, 76c) aufweist.

9. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil als ein Stetigventil (12c) ausgebildet ist.