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Die Erfindung betrifft ein Bremssystem
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Bremssystem,
welches eine Antriebsschlupfregelung und/oder eine Fahrdynamikregelung
umfaßt.
Ein solches System ist aus der
DE 41 12 134 A1 bekannt, welches eine schlupfgeregelte
hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge
beschreibt.
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Hydraulische Fahrzeugbremsanlagen
sind heutzutage häufig
mit einem Bremsdruckregelsystem ausgerüstet, das vor allem verhindern
soll, daß die
Räder des
Fahrzeugs bei sehr starkem Abbremsen blockieren. Ein Bremsdruckregelsystem
dieser Art wird zumeist als Antiblockiersystem bezeichnet. Zunehmend
werden jedoch die einem solchen Bremsdrucksystem inhärenten Fähigkeiten
auch dazu verwendet, das Durchdrehen angetriebener Fahrzeugräder, zu
dem es insbesondere beim Beschleunigen auf rutschigem Untergrund
kommen kann, zu verhindern oder zumindest zu begrenzen. Man spricht
in diesem Zusammenhang von einer Antriebsschlupfregelung. Noch weiter
entwickelte Systeme benutzen das Bremsdruckregelsystem dazu, kritische
Fahrzeugzustände
zu entschärfen,
beispielsweise ein drohendes Ausbrechen des Fahrzeugs in einer zu
schnell angefahrenen Kurve. Hierzu werden Signale verschiedener
Sensoren verarbeitet, die Auskunft über momentane Größen wie
beispielsweise Fahrgeschwindigkeit, Lenkwinkeleinschlag, Querbeschleunigung
und andere den momentanen Fahrzustand beschreibende Parameter geben,
woraufhin das System bei Feststellung eines gefährlichen Fahrzustandes unter
anderem durch gezielte Bremseingriffe an einzelnen Rädern versucht,
diesen gefährlichen
Fahrzustand zu beseitigen. Solche Systeme werden als Fahrdynamikregelungen
bezeichnet. Ein prinzipieller Unterschied zwischen einem nur für blockiergeschützte Bremsungen
ausgebildeten Bremsdruckregelsystem und einem Bremsdruckregelsystem,
das darüberhinaus
zur Antriebsschlupfregelung oder Fahrdynamikregelung herangezogen wird,
liegt darin, daß letzteres
sowohl bei betätigtem als
auch bei unbetätigtem
Hauptbremszylinder dazu in der Lage sein muß, Bremsdruck aufzubauen, da der
Fahrzeugführer
selbst bei aktiver Antriebsschlupf- oder Fahrdynamikregelung die
Bremse nicht betätigt.
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Übliche
Bremsdruckregelanlagen weisen eine sogenannte Rückförderpumpe auf, die für hohen
Druck und kleinen Volumenstrom ausgelegt und nicht selbstansaugend
ist. Das Hydraulikfluid muß der
Rückförderpumpe
daher unter einem gewissen Vordruck zugeführt werden. Bei nur für blockiergeschützte Bremsungen
ausgelegten Bremsdruckregelsystemen reicht hierfür unter Umständen der
vom Fahrer im Hauptbremszylinder durch Betätigen des Bremspedals , erzeugte
Druck aus. Soll das Bremsdruckregelsystem aber auch zur Antriebsschlupfregelung
und/oder Fahrdynamikregelung herangezogen werden, muß eine sogenannte
Vorladepumpe vorhanden sein, die auch bei unbetätigtem Hauptbremszylinder der
Rückförderpumpe
einen ausreichenden Vordruck zur Verfügung stellen kann. Die Installation
einer Vorladepumpe in ein Bremsdruckregelsystem erfordert herkömmlicherweise
mehrere Elektromagnetventile.
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Die
DE-OS
33 37 545 offenbart eine Vorladepumpe, die zwischen einem
Bremsflüssigkeits-Vorratsbehälter und
dem Hauptbremszylinder angeordnet ist und in einen der beiden Druckräume des
Tandem-Hauptbremszylinders fördert.
Dadurch läßt sich bei
nichtbetätigtem
Hauptbremszylinder sehr schnell Bremsdruck im entsprechenden Bremskreis
aufbauen, so daß der
Rückförderpumpe
Bremsflüssigkeit unter
Druck und damit in ausreichendem Volumenstrom zufließt Punkt
die bekannte Fahrzeug-Bremsanlage
hat allerdings den Nachteil, daß für die herkömmliche
Bremsbetätigung
ohne Blockierschutz-, Antriebsschlupf- oder Fahrdynamik-Regelung
die Vorladepumpe in beiden Richtungen durchströmbar sein muß, um den
notwendigen Bremsflüssigkeitsstrom
vom Vorratsbehälter
in den Hauptbremszylinder und entgegengesetzt zu gewährleisten.
Es sind also nur spezielle Pumpentypen als Vor-Ladepumpe verwendbar, nämlich hydrodynamische
Pumpen wie beispielsweise Kreisel- oder Fliehkörperpumpen, die im Stillstarid
von Bremsflüssigkeit
in beiden Richtungen durchströmbar
sind
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Vorteile der
Erfindung
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Aus der
EP-PS 0907534 ist eine geregelte hydraulische
Bremsanlage bekannt die mit einer Vor-Ladepumpe und einer Rückförderpumpe
versehen ist. Bei dieser Bremsanlage wird Druckmittel durch die
Vor-Ladepumpe in den an die Rückseite des
Primärkolbens
angrenzenden Raum unter Druck gefördert und so der Primärkolben
in Betätigungsrichtung
verschoben. Die Pumpe fördert
also nicht unmittelbar in die Bremskreise sondern bringt das Druckmittel
an die Saugseite der Rückförderpumpe.
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Die Erfindung geht daher aus von
einem Bremssystem der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden
Gattung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ohne
Vorladepumpe auszukommen mit möglichst
geringen Änderungen
eines Serien – Bremssystems
eine kostengünstige
Vorladung der üblichen
ABS-Pumpe ( Rückförderpumpe)
zu erreichen. Insbesondere soll mittels der Erfindung eine kostengünstige Vorladung
für ESP
möglich
sein.
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Die Aufgabe wird durch die sich aus
dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebenden Merkmalskombinationen
gelöst.
Die Erfindung besteht im Prinzip also darin einen Teil des von der Pumpe
geförderten
Volumens ähnlich
einer Rückkopplung
in den Hauptzylinder zurück
zu fördern. Durch
diese Maßnahme
wird erreicht, daß die
Pumpe für
die eigene Vorladung sorgt.
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Für
die Rückkopplung
von dem Ausgang der Pumpe zu ihrem Eingang sind eine Vielzahl von
Wegen denkbar. So kann beispielsweise der Ausgang der Pumpe unmittelbar
mit dem Eingang rückgekoppelt
werden. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird empfohlen
die Merkmale nach Anspruch 2 anzuwenden, da hier, wie weiter unten
noch erläutert wird,
die Möglichkeit
besteht, die zurück
geförderte Menge
des Volumens besser zu regeln und insbesondere eine Verstärkung des
Drucks des zurück
geförderten
Druckmittels zu erreichen. Dabei wird der Druckraum auf der einen
Seite durch den Kolben und auf der anderen Seite durch die Druckstange
begrenzt. Kolben und Druckstange sind gegeneinander beweglich und
die Druck Kammer ist abgedichtet in dem rückwärtigen Teil des Kolbens geführt.
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Um in einer einfachen Weise eine
Verstärkung
der auf dem Kolben ausgeübten
Kraft zu erreichen werden in Weiterbildung der Erfindung die sich aus
dem Anspruch 3 ergebenden Merkmale empfohlen. Durch wird eine Kraft
Verstärkung
erreicht, die sich durch die Änderung
der Flächenverhältnisse ohne
weiteres an die jeweiligen Gegebenheiten anpassen läßt. In der
Praxis hat sich ein Verhältnis
der Kraftverstärkung
von 1: 4 bewährt.
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Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind insbesondere dann
sehr wirkungsvoll, wenn das Ansaugen des Druckmittels durch die
Pumpe behindert ist bzw. der auf der Saugseite der Pumpe zur Verfügung stehende
Druck zu niedrig ist. Derartige Verhältnisse treten insbesondere
bei niedrigen Temperaturen auf. Bei normalen Temperaturen ist es
allerdings erwünscht,
daß die
Pumpe sofort mit der vollen Leistung Volumens fördert. Es ist in diesen Fällen daher
zweckmäßig die
Rückführung eines
Teils des gepumpten Volumens zu dem Hauptzylinder zu verhindern.
Hierzu empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmals
Kombination nach Anspruch 4. Um dieses Ventil wirkungsvoll schalten
zu können werden
in Weiterbildung der Erfindung die Maßnahmen nach Anspruch 5 empfohlen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
anhand eines Hauptzylinders mit Plunger-Kolben und
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2 eine
Abwandlung des Ausführungsbeispiels
nach 1.
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In 1 ist
der Aufbau eines Hauptzylinders 1 gezeigt, dessen Arbeitsweise
bekannt ist und deren daher nur soweit beschrieben werden soll,
wie dies für
die Erfindung ist wesentlich ist. Die Arbeitsweise eines Hauptzylinders
kann auch aus dem oben ausgeführten
Stand der Technik entnommen werden.
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In der Zeichnung ist der Ausgang 2 des Hauptzylinders
angedeutet, der über
eine Leitung 3 mit dem Eingang 4 einer Pumpe 5 verbunden
ist. Die Pumpe 5 wird von einem Motor 6 angetrieben,
welcher über
eine Steuerleitung 7 von einer elektronischen Schaltung 8 in geeigneter
Form angesteuert wird. Der Pumpen-Ausgang 9 ist mit der
Radbremse 10 verbunden. Einzelheiten dieser Verbindung
sind hier nicht dargestellt, es soll nur deutlich gemacht werden,
daß durch
den Ausgang der Pumpe die Bremse auch dann betätigt werden kann, wenn der Fahrer
keine Fußkraft
ausübt.
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Für
die Erfindung ist nun wichtig, daß der Ausgang 9 der
Pumpe 5 mit einem Rückführeingang 11 des
Hauptzylinders 1 verbindbar ist. Dabei ist der Ausgang 9 der
Pumpe 5 hinsichtlich einer Rückführungsleitung 12 derart
ausgestaltet, daß nur
ein Bruchteil des von dem Ausgang 9 abgegebenen Volumens
zu der Rückführungsleitung 12 gelangt,
während
der Hauptteil des Volumens über
die Bremsenleitung 13 zur Radbremse 10 geführt wird.
Von dem Rückführungseingang 11 wird
die rückgeförderte Flüssigkeit
in geeigneter Weise über
eine Verbindung 19 durch das Gehäuse 14 des
Hauptzylinders 1 in eine Druckkammer 15 geleitet,
die durch eine Rückwand 16 des
Primärkolbens 17 und
die Stirnfläche der
Druckstange 18 gebildet wird. Die Druckstange wird dabei
abgedichtet in einem in der Zeichnung nach rechts reichenden Kolbentopf 20 geführt.
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Die Rückwand 16 des Primärkolbens 17 ist nun
derart ausgestaltet daß die
für das
Druckmittel in der Kammer 15 wirksame Fläche etwas
größer ist
als die wirksame Fläche
der Stirnfläche
der Druckstange 18. Dadurch wirkt eine größere Kraft
auf den Primärkolben
als auf die Druckstange, so daß eine Kraft-Übersetzung stattfindet. Die
erhöhte
Kraft wirkt über
den Primärkolben 17 auf
Druckraum 24, so daß sich
dort der Druck erhöht
der in bekannter Weise über
den Sekundärkolben 26 auf
den Ausgang 2 übertragen
wird.
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Im Normalfall, bei dem die auf die
Radbremsen 10 ausgeübten
Kraft von der Fußkraft
des Fahrers abhängt
ist es in der Regel nicht notwendig, daß die Pumpe 5 anläuft. In
diesem Fall wirkt die von dem in 1 nicht
dargestellten Bremskraftverstärker kommende
Druckstange 18 unmittelbar auf die Rückwand 16 des Primärkolbens 17 ein.
Damit hat das Volumen der Druckkammer 15 ein Minimum. Weiterhin ist
es auch nicht notwendig, daß das
Druckmittel von dem Ausgang 9 der Pumpe 5 zu der
Kammer 15 zurückgeführt wird
wenn die Pumpe 5 in der Lage ist hinreichend Druckmittel
einzusaugen. Mit anderen Worten, es ist empfehlenswert, daß das von
der Pumpe 5 geförderte
Volumen den Radbremsen 10 zur voll Verfügung steht wenn die Pumpe hinreichend Druckmittel
ansaugen kann. In der Regel saugt die Pumpe dann zu wenig Druckmittel
an, wenn die Temperatur des Druckmittels bzw. die Außentemperatur zu
niedrig ist öder
wenn der der Druck am Eingang der Pumpe 5 zu niedrig ist.
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Um zu erreichen, daß die Rückförderung
des Druckmittels nur dann durchgeführt wird, wenn die Temperatur
des Druckmittels zu niedrig ist oder der Druck am Eingang der Pumpe
zu klein ist, ist in die Rückführungsleitung 12 ein
Ventil 26 geschaltet, welches durch die elektronische Schaltung 8 elektrisch betätigt werden
kann. Die herrschende Temperatur bzw. den gerade herrschenden Druck
erkennt die elektronische Schaltung 8 durch einen Drucksensor 27 bzw.
einen Temperatursensor 28, die die elektronische Schaltung 8 mit
Spannungssignalen versorgen, die dem gerade gemessenen Druck bzw.
der gerade gemessenen Temperatur entsprechen.
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In 1 ist
der Hauptzylinder mit Plunger-Kolben versehen, wobei die die Druckräume (24) begrenzenden
Dichtungen in Nuten in dem Gehäuse 14 des
Hauptzylinders 1 eingefügt
sind. Die Erfindung ist aber auch bei den üblichen Kolben-Zylinder-Einheiten anwendbar,
bei denen die Dichtungen in umlaufenden Nuten am Kolben liegen.
Ein Beispiel hierfür
ist in 2 skizziert,
wobei der Primärkolben 17 und
der Kolben der Druckstange 18 mechanisch miteinander gekoppelt
sind. Daraus resultiert, daß bei
einer Verschiebung des Primärkolbens
die Druckstange 18 mitgenommen wird und somit auch das Pedal
hinter dem Bremskraftverstärker
bewegte wird. Demgegenüber
sind bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 der Primärkolben
und die Druckstange gegeneinander verschiebbar, so daß eine Bewegung Primärkolbens
in Folge des in der Kammer 15 ansteigenden Druckes keinen
Einfluß auf
das Pedal hat , solange das Pedal in seiner Ruhelage sich befindet. In 2 ist zuerkennen, daß die wirksame
Fläche der
Druckstange 18 und des Primärkolbens 17 unterschiedlich
ist, so daß hier
die auf den Primärkolben 17 ausgeübten Kraft überwiegt
und der Primärkolben die
Druckstange mitnimmt.
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Die Erfindung läßt sich mit anderen Worten kurz
wie folgt beschreiben: Aufgabe der Erfindung ist es mit möglichst
geringen Änderungen
eines in Serie gebauten Bremssystems eine kostengünstige Vorladung
insbesondere für
ESP zu erreichen. Gem. 1 wird
zur Lösung
der Aufgabe die Druckstange mit einem Kolben 18 versehen,
welcher eine Dichtung aufweist.
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Wird im Regelfall (ASR, ESP usw.)
von der Pumpe Volumen gefördert,
saugt sie dieses über
die Leitung 3 und den THZ aus dem nicht dargestellten Behälter. Dies
führt besonders
bei niedrigen Temperaturen zu Saugproblemen in der Pumpe und eine ausreichende
Volumenversorgung der Verbraucher ist nicht gegeben, wodurch die
Regelfunktionen beeinträchtigt
werden. Die Erfindung sieht vor, einen kleinen Teil des Volumenstromes
aus der Pumpe über
die Leitung 12, einem Anschluß 11, Bohrungen im
Gehäuse 14 unterstützt durch
eine Dichtung in die Kammer 15 zu pumpen. Das Volumen in
der Kammer bewirkt das der Primärkolben
verschoben wird und das verschobene Volumen (welches deutlich größer ist
als das abgezweigte Volumen) über
die Leitung 3 der Saugseite der Pumpe mit einen gewissen
Vordruck zur Verfügung
steht. Somit ist ein ausreichender Volumenstrom sichergestellt.
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Erkennt die ECU den Unterdruck vor
der Pumpe (in der Pumpe) oder eine zu niedrige Temperatur, wird
das SG – Ventil 26 geschaltet
und der unter 1 beschriebene
Vorgang wird gestartet.
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Der Vorteil der Erfindung besteht
darin, dass Fehlansteuerungen des Motors nicht zu ungewolltem Bremsen
führen
und dass die Erfindung als aktive Wegrollsperre eingesetzt werden
kann. Bei der Sperre erkennenden die Raddrehzahlsensoren 30,
dass sich das Fahrzeug ungewollt in Bewegung setzt. In diesem Falle
wird die Pumpe gestartet, das Ventil geöffnet und Kammer 15 gefüllt, wodurch
an allen vier Rädern
ein Druck aufgebaut wird, der durch das Schließen des SG – Ventils 26 in der
Bremsanlage eingefroren wird. Vorteile: keine Änderungen an der Hydraulik-Einheit
(HCU) erforderlich, ein nachträglicher
Einbau ist möglich
. Die Erfindung wirkt auf beide Bremskreise und Zusatzfunktionen
sind möglich (z.B.:
Aktive Wegrollsperre) . Es ergibt sich somit eine auf beide Bremskreise
und somit Pumpenkreise wirkende passive low cost ESP – Vorladung.