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Stand der
Technik
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Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische
Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
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Bekannte derartige Fahrzeugbremsanlagen weisen
eine Fremdkraft-Betriebsbremsanlage
und eine Muskelkraft-Hilfsbremsanlage auf, wobei Betriebs- und Hilfsbremsanlage
nicht völlig
getrennt voneinander sind sondern zum Teil die gleichen Bauelemente
wie beispielsweise Radbremszylinder benutzen. Die Fremdkraft-Betriebsbremsanlage
weist eine Fremdenergiequelle, üblicherweise
eine Hydropumpe, an die ein Hydrospeicher angeschlossen ist, auf.
Bei mehreren Bremskreisen ist für
jeden Bremskreis eine Fremdenergiequelle vorhanden. An die Fremdenergiequelle
ist mindestens ein und sind üblicherweise
mehrere Radbremszylinder angeschlossen. Zur Steuerung oder Regelung
eines Radbremsdrucks in den Radbremszylindern weisen bekannte Fahrzeugbremsanlagen
ein dem Radbremszylinder vorgeschaltetes Bremsdruckaufbau- und ein
ihm nachgeschaltetes Bremsdruckabsenkventil auf.
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Mit diesen Ventilen ist auch eine
Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikregelung (ABS,
ASR, FDR) möglich.
Dies ist an sich bekannt und soll deswegen an dieser Stelle nicht
näher erläutert werden.
Die Steuerung oder Regelung des Radbremsdrucks ist radindividuell
oder auch für mehrere
oder alle Fahrzeugräder
gemeinsam möglich.
Da grundsätzlich
auch andere Möglichkeiten
zur Steuerung oder Regelung der Radbremsdrücke möglich sind soll die Erfindung
nicht auf eine bestimmte Möglichkeit
beschränkt
sein. Ein Sollwert für die
Radbremsdrücke
wird mit einem Bremswertgeber vorgegeben, der üblicherweise ein Fußbremspedal oder
ein Handbremshebel ist, dessen Stellung mit einem Sensor abgegriffen
wird.
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Bei Ausfall der Betriebsbremsanlage
lässt sich
die Bremsanlage in konventioneller Weise mit der Muskelkraft-Hilfsbremsanlage
betätigen,
die einen Hauptbremszylinder aufweist, an den der oder die Radbremszylinder
angeschossen ist oder sind. Bei bekannten elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlagen
wird der Hauptbremszylinder bei Betätigung der Betriebsbremsanlage
durch ein Trennventil hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage getrennt. Der
Hauptbremszylinder bekannter Fahrzeugbremsanlagen ist an einen Vorratsbehälter für Bremsflüssigkeit
angeschlossen, aus dem üblicherweise
auch die Fremdenergiequelle Bremsflüssigkeit ansaugt. Ein Beispiel
einer bekannten elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlage der vorstehend
erläuterten Art
offenbart die
DE 197
01 070 A1 .
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Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 weist ein vorzugsweise als Magnetventil
ausgebildetes Trennventil auf, das zwischen dem Vorratsbehälter für Bremsflüssigkeit
und dem Hauptbremszylinder angeordnet ist und das unabhängig von
einer Betätigung
des Hauptbremszylinders steuerbar ist. Dieses Trennventil darf nicht
mit dem Trennventil bekannter Fahrzeugbremsanlagen verwechselt werden,
welches dem Hauptbremszylinder nachgeschaltet ist und mit dem der
Hauptbremszylinder bei Betätigung
der Betriebsbremsanlage hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage
getrennt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Trennventil lässt sich
der Vorratsbehälter schneller,
d. h. bei kürzerem
Kolbenweg eines Kolbens des Hauptbremszylinders, vom Hauptbremszylinder
trennen als bei bekannten Hauptbremszylindern, wo der Kolben des
Hauptbremszylinders eine Schnüffelbohrung überfahren
oder sich ein in den Kolben des Hauptbremszylinders integriertes
Zentralventil schließen
muss um den Hauptbremszylinder vom Vorratsbehälter zu trennen. Das Schließen des
Zentralventils erfolgt mechanisch durch eine Verschiebung des Kolbens
und benötigt
zum Schließen Kolbenweg.
Das Schließen
des erfindungsgemäßen Trennventils
kann beispielsweise mittels eines sog. Bremslichtschalters bei minimalen
Pedalweg eines Fußbremspedals
erfolgen. Um das Trennventil noch früher zu schließen kann
auch das Aufsetzen eines Fußes
auf das Fußbremspedal
oder das Greifen eines Handbremshebels mit einer Hand sensiert und das
Trennventil dadurch ohne Kolbenweg des Kolbens des Hauptbremszylinders
geschlossen werden. Dies hat den Vorteil, dass zum Aufbau eines
Drucks im Hauptbremszylinder kein Kolbenweg verloren geht. Weiterer
Vorteil ist ein verbessertes Pedalgefühl da keine mechanischen Schließvorgänge von Ventilen
während
einer Bremsung erfolgen. Zusätzlicher
Vorteil ist die Möglichkeit
einer vereinfachten Fehlerprüfung
des Hauptbremszylinders. Der (unbetätigte) Hauptbremszylinder wird
mittels des erfindungsgemäßen Trennventils
vom Vorratsbehälter getrennt
und mit der Fremdenergiequelle der Betriebsbremsanlage mit Druck
beaufschlagt. Ist die Bremsflüssigkeit
frei von Luftblasen und der Hauptbremszylinder dicht erfolgt wegen
der Inkompressibilität
der Bremsflüssigkeit
ein schneller Druckanstieg. Bei Kompressilibität der Bremsflüssigkeit
durch Luftblasen oder bei Leckage ist der Druckanstieg verlangsamt.
Noch ein Vorteil der Erfindung ist, dass keine mechanischen Absperrmöglichkeiten
des Hauptbremszylinders vom Vorratsbehälter wie beispielsweise die
oben genannte Schnüffelbohrung
oder das oben genannte Zentralventil notwendig ist. Dadurch ist
ein vereinfachter und infolgedessen kostengünstigerer Hauptbremszylinder
verwendbar. Es lässt
sich allerdings ebenso ein Hauptbremszylinder für die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage
verwenden, der eine mechanische Absperrmöglichkeit vom Vorratsbehälter für Bremsflüssigkeit
der vorgenannten Art aufweist.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum
Gegenstand.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die
einzige Figur zeigt einen hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen elektrohydraulischen
Fahrzeugbremsanlage.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die in der Zeichnung dargestellte,
erfindungsgemäße elektrohydraulische
Fahrzeugbremsanlage 10 weist eine Fremdkraft-Betriebsbremsanlage
und eine Muskelkraft-Hilfsbremsanlage auf. Die Betriebsbremsanlage
weist eine Fremdenergiequelle 12 mit zwei einander hydraulisch
parallel geschalteten Hydropumpen 14 und einem an deren
Druckseite angeschlossenen Hydrospeicher 16 auf. Die beiden Hydropumpen 14 werden
von einem gemeinsamen Elektromotor 18 angetrieben. Es sind
aus Sicherheitsgründen
zwei Hydropumpen 14 vorgesehen, grundsätzlich funktioniert die Betriebsbremsanlage auch
mit einer Hydropumpe 14. An die Druckseite der Hydropumpen 14 und
den Hydrospeicher 16 ist ein Drucksensor 20 angeschlossen.
Der Fremdenergiequelle 12 ist ein in Richtung von Radbremszylindern 22 durchströmbares Rückschlagventil 24 nachgeschaltet.
Die Radbremsventile 22 sind über Bremsdruckaufbauventile 26 an
das Rückschlagventil 24 angeschlossen.
Das Rückschlagventil 24 verhindert, dass
Bremsflüssigkeit
aus Richtung der Radbremszylinder 22 in den Hydrospeicher 16 zurückströmen kann. Über Bremsdruckabsenkventile 28 sind
die Radbremszylinder 22 an eine gemeinsame Rückleitung 30 angeschlossen,
die über
ein Absperrventil 32 zu einem Vorratsbehälter 34 für Bremsflüssigkeit führt. Das
Absperrventil 32 ist als in seiner stromlosen Grundstellung
geschlossenes 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildet.
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Eine Saugseite der Hydropumpen 14 ist
an den Vorratsbehälter 34 angeschlossen.
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Es ist jedem Radbremszylinder 22 ein Bremsdruckaufbauventil 26 und
ein Bremsdruckabsenkventil 28 zugeordnet, mit denen in
an sich bekannter Weise ein Radbremsdruck in den Radbremszylindern 22 steuer-
oder regelbar ist. Zur Messung der Radbremsdrücke ist an jeden Radbremszylinder 22 ein
Drucksensor 36 angeschlossen. Durch das Vorsehen eines
Bremsdruckaufbauventils 26 und eines Bremsdruckabsenkventils 28 für jeden
Radbremszylinder 22 ist eine radindividuelle Steuerung oder
Regelung der Radbremsdrücke
möglich.
Wenn keine radindividuelle Steuerung oder Regelung der Radbremsdrücke gewünscht oder
erforderlich ist können
auch mehrere oder alle Radbremszylinder 22 an ein Bremsdruckaufbauventil 26 und
ein Bremsdruckabsenkventil 28 angeschlossen werden. Auch eine
Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikregelung (ABS,
ASR, FDR) sind mit den Bremsdruckaufbauventilen 26 und
Bremsdruckabsenkventilen 28 möglich. Dies ist an sich bekannt
und soll deswegen hier nicht näher
erläutert
werden. Die Bremsdruckaufbau- und absenkventile 26, 28 sind als
2/2-Wege-Proportional-Magnetventile
ausgeführt,
wobei im beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel die Bremsdruckaufbauventile 26 in ihrer
stromlosen Grundstellung geschlossen und die Bremsdruckabsenkventile 28 in
ihrer stromlosen Grundstellung geöffnet sind. Dies ist allerdings
nicht zwingend.
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Als Bremswertgeber weist die elektrohydraulische
Fahrzeugbremsanlage 10 ein Fußbremspedal 38 auf,
dessen Stellung mit einem Pedalwegsensor 40 messbar ist.
Zudem ist ein sog. Bremslichtschalter 42 vorhanden, mit
dem eine Betätigung
des Fußbremspedals 38 feststellbar
ist.
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Die Hilfsbremsanlage weist einen
Hauptbremszylinder 44 auf, der mit dem Fußbremspedal 38,
welches den Bremswertgeber der Betriebsbremsanlage bildet, betätigbar ist. Über ein
Trennventil 46 ist der Hauptbremszylinder 44 mit
den Bremsdruckabsenkventilen 28 und über diese mit den Radbremszylindern 22 verbunden.
Der Anschluss der Radbremszylinder 22 über die Bremsdruckabsenkventile 28 an
den Hauptbremszylinder 44 ist im dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiel
gewählt
worden weil die Bremsdruckabsenkventile 28 in ihrer stromlosen
Grundstellung offen sind. Werden wie bei bekannten Fahrzeugbremsanlagen üblich die
Bremsdruckaufbauventile 26 als in ihrer stromlosen Grundstellung
offene Magnetventile ausgebildet erfolgt der Anschluss der Radbremszylinder 22 an
den Hauptbremszylinder 44 vorzugsweise über die Bremsdruckaufbauventile 26. Auch
ist grundsätzlich
ein Anschluss der Radbremsventile 22 unter Umgehung der
Bremsdruckaufbau- und Bremsdruckabsenkventile 26, 28 unmittelbar
an das Trennventil 46 möglich.
Bei Betätigung
der Fahrzeugbremsanlage 10 mit der Fremdkraft-Betriebsbremsanlage
wird durch Schließen
des Trennventils 46 der Hauptbremszylinder 44 hydraulisch
von der Fahrzeugbremsanlage 10 getrennt.
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An den Hauptbremszylinder 44 ist
ein Drucksensor 48 angeschlossen, dessen Signal ebenfalls zur
Bildung eines Sollwerts für
die einzustellenden Radbremsdrücke
in den Radbremszylindern 22 bei Fremdkraftbetätigung herangezogen
werden kann.
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Der Hauptbremszylinder 44 kann,
wie dargestellt, ein Einkreis-Hauptbremszylinder
oder es kann auch ein Zwei- bzw. Mehrkreis-Hauptbremszylinder verwendet werden.
Ein sog. Pedalwegsimulator kann in den Hauptbremszylinder integriert
sein, es kann auch, wie dargestellt, ein als separates Bauteil ausgeführter Pedalwegsimulator 50 an
den Hauptbremszylinder 44 angeschlossen sein. Der Pedalwegsimulator 50 ermöglicht eine
Bewegung des Fußbremspedals 38 bei
geschlossenem Trennventil 46, d. h. bei Fremdkraftbetätigung der
Fahrzeugbremsanlage 10. Ohne einen Pedalwegsimulator 50 wäre aufgrund der
Inkompressibilität
von Bremsflüssigkeit bei
geschlossenem Trennventil 46 keine Bewegung des Fußbremspedals 38 möglich.
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Der Hauptbremszylinder 44 ist
mit dem Vorratsbehälter 34 verbunden,
wobei der Hauptbremszylinder 44 an eine andere Kammer des
Vorratsbehälters 34 als
die Hydropumpen 14 angeschlossen ist. Dem Hauptbremszylinder 44 und
dem Vorratsbehälter 34 ist
ein weiteres Trennventil 52 zwischengeschaltet. Dieses
Trennventil 52 ist als in seiner stromlosen Grundstellung
offenes 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildet.
Durch das Trennventil 52 ist es möglich, den Hauptbremszylinder 44 unabhängig von
seiner Betätigung
vom Vorratsbehälter 34 zu
Trennen, insbesondere ist ein Trennen des Hauptbremszylinders 44 vom
Vorratsbehälter 34 ohne
oder mit stark verkürztem
Weg eines Kolbens des Hauptbremszylinders 44 möglich. Ohne
das Trennventil 52 wäre
ein Kolbenweg zum Überfahren
einer Schnüffelbohrung des
Hauptbremszylinders 44 oder zum Schließen eines in einen Kolben des
Hauptbremszylinders 44 integrierten Zentralventils erforderlich.
Auch ermöglicht das
Trennventil 52, indem es geschlossen wird, eine Prüfung des
unbetätigten
Hauptbremszylinders 44 durch Druckbeaufschlagung mittels
der Fremdenergiequelle 12 durch Öffnen mindestens eines Bremsdruckaufbauventils 26 und
durch das offene, zugeordnete Bremsdruckabsenkventil 28.
Ist die Bremsflüssigkeit
frei von Luftblasen und der Hauptbremszylinder 44 dicht
ergibt sich ein schneller Druckanstieg, bei Vorhandensein von Gasblasen
oder Undichtigkeit verzögert
sich der Druckanstieg.
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Eine Einrichtung zur Druckbegrenzung
wie beispielsweise eine sog. Berstscheibe oder ein Druckbegrenzungsventil,
die die Druckseite der Fremdenergiequelle 12 mit dem Vorratsbehälter 34 verbindet
und dadurch den Druck im Hydrospeicher 16 und an den Bremsdruckaufbauventilen 26 begrenzt,
kann entfallen, da ein zu hoher Druck durch Öffnen mindestens eines der
Bremsdruckaufbauventile 26 durch das zugeordnete, offene
Bremsdruckabsenkventil 28 und durch Öffnen des Absperrventils 32 absenkbar
oder begrenzbar ist. Eine Beschädigung insbesondere
der Bremsdruckaufbauventile 26 lässt sich dadurch vermeiden.
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Ein Kolben des Pedalwegsimulators 50 ist
im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung
beidseitig mit Druck beaufschlagbar. Von einer Seite wird er vom
Hauptbremszylinder 44 beaufschlagt, die andere Seite ist
mit einem ersten Simulatorventil 53 an eine Bremsleitung
angeschlossen, die vom Rückschlagventil 24 zu
den Bremsdruckaufbauventilen 26 führt, und mit einem zweiten
Simulatorventil 54 an die Rückleitung 30 angeschlossen,
die von den Bremsdruckabsenkventilen 28 über das
Absperrventil 32 zum Vorratsbehälter 34 führt. Im
dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die beiden
Simulatorventile 53, 54 als 2/2-Wege-Magnetventile
ausgebildet, wobei das erste Simulatorventil 53 in seiner
stromlosen Grundstellung offen und das zweite Simulatorventil 54 in seiner
stromlosen Grundstellung geschlossen ist. Mit dem ersten Simulatorventil 53 ist
der Pedalwegsimulator 50 über eine Drossel 56 verbunden.
Durch Schließen
beider Simulatorventile 53, 54 ist ein "Sperren" des Pedalwegsimulators 50 möglich. Da bei
geschlossenen Simulatorventilen 53, 54 keine Bremsflüssigkeit
aus dem Pedalwegsimulator 50 verdrängt werden kann, kann in diesem
Zustand auch keine Bremsflüssigkeit
aus dem Hauptbremszylinder 44 in den Pedalwegsimulator 50 verdrängt werden. Dadurch
kann ein ansonsten übliches
Absperrventil zwischen dem Hauptbremszylinder 44 und dem
Pedalwegsimulator 50 verzichtet werden. Außerdem ist eine
aktive Rückstellung
des Pedalwegsimulators 50 durch Öffnen eines der beiden Simulatorventile 53, 54 möglich. Für das zweite
Simulatorventil 54 ist zusätzliche Voraussetzung, dass
Druck in der Rückleitung 30 herrscht,
was beim Absenken des Radbremsdrucks in den Radbremszylindern 22 durch Öffnen der
Bremsdruckabsenkventile 28 der Fall ist. Zusätzlich besteht
die Möglichkeit
der Rückgewinnung
eines aus dem Hauptbremszylinder 44 in den Pedalwegsimulator 50 verdrängten Bremsflüssigkeitsvolumens
durch Öffnen
eines der beiden Simulatorventile 53, 54, die
durch Niedertreten des Fußbremspedals 38 aus
dem Hauptbremszylinder 44 in den Pedalwegsimulator 50 verdrängte Bremsflüssigkeit
strömt
durch das geöffnete
Simulatorventil 53, 54 in Richtung der Radbremszylinder 22.
Durch Öffnen des
zweiten Simulatorventils 54 können die Radbremszylinder 22 durch
die Bremsdruckabsenkventile 28 mit Druck aus dem Pedalwegsimulator 50 beaufschlagt
werden.
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Die Simulatorventile 53, 54 können zur
Darstellung eines aktiven Pedalwegsimuiators verwendet werden, indem
in Abhängigkeit
von einem Pedalweg bzw. einer Stellung des Fußbremspedals 38 und des
Drucks im Hauptbremszylinder 44 über die Simulatorventile 53, 54 der
Pedalwegsimulator 50 mit Druck beaufschlagt wird. Da der
Pedalwegsimulator 50 mit dem Hauptbremszylinder 44 kommuniziert lässt sich
auf diese Weise mit den Simulatorventilen 53, 54 der
Druck im Hauptbremszylinder 44 steuern bzw. regeln. Zur
besseren Steuerung/Regelung des Drucks im Hauptbremszylinder 44 sollten
in diesem Fall Proportionalventile anstelle der dargestellten Schaltventile
als Simulatorventile 53, 54 verwendet werden.
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Die Muskelkraftbetätigung der
Fahrzeugbremsanlage 10 erfolgt mit dem Hauptbremszylinder 44 durch
das offene Trennventil 46 und die offenen Bremsdruckabsenkventile 28.
Die Bezeichnung der den Radbremszylindern 22 zugeordneten
Ventile als Bremsdruckaufbau- und -absenkventile 26, 28 bezieht
sich also auf die Betriebsbremsanlage und schließt einen Bremsdruckaufbau in
den Radbremszylindern 22 durch die Bremsdruckabsenkventile 28 oder
umgekehrt einen Bremsdruckabbau in den Radbremszylindern 22 durch
die Bremsdruckaufbauventile 26 nicht aus.