DE10306059A1

DE10306059A1 - Elektrohydraulisches Bremssystem

Info

Publication number: DE10306059A1
Application number: DE2003106059
Authority: DE
Inventors: Holger von Hayn; Manfred Rüffer; Wolfgang Ritter; Milan Klimes
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-08-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Bremssystem, das mit einem Simulator (9) versehen ist, dessen Simulatorfeder (16) bei einem fehlerhaften Zustand des Bremssystems außer Kraft gesetzt ist, wobei zur Abbremsung des Kraftfahrzeugs ein Simulatorkolben (15) mit einem den Druckaufbau im Hauptbremszylinder auslösenden Betätigungskolben (14) starr verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Bremssystem für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der WO 99/39954 ist bereits ein derartiges elektrohydraulisches Bremssystem für Kraftfahrzeuge bekannt geworden, mit einer Pumpe, die mit einem Vorratsbehälter verbunden ist, der an einem mit einem Simulator zusammenwirkenden Bremsdruckgeber angebracht ist und mit einer von einer elektronischen Steuereinheit ansteuerbaren, mehrere Druckmodulationsventile aufweisenden Hydraulikeinheit zur Beaufschlagung von Radbremsen mit dem Druck der Pumpe, wobei die Hydraulikeinheit während eines Bremsvorgangs wahlweise die Radbremsen über entsprechende hydraulische Verbindungen mit der Pumpe oder mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbindet.

Bei einem derartigen Bremssystem erfolgt die Bremsenaktivierung im Normalfall, d.h. bei intakter Funktion der Bremsanlage ausschließlich per Fremdkraft, wozu mittels der eingangs erwähnten Pumpe und einem geeigneten Hochdruckspeicher die Bremskrafterzeugung in den Radbremsen realisiert wird, sobald die hydraulische Verbindung des Bremsdruckgebers mit den Radbremsen durch ein elektromagnetisch betätigtes Trenn ventil unterbrochen ist. Der Simulator als auch der Bremsdruckgeber sind somit im Normalfall durch das Trennventil von der Hydraulikeinheit getrennt, wodurch das mittels eines Bremspedals im Bremsdruckgeber verdrängte Druckmittel ausschließlich in den Simulator gelangt.

Beim Auftreten eines Fehlers in der Bremsanlage, wie zum Beispiel durch Ausfall der Pumpe, steht infolge der Aufnahmecharakteristik des Simulators zwangsläufig nur ein vermindertes Druckmittelvolumen zur fußkraftproportionalen Abbremsung des Fahrzeugs zur Verfügung, so dass ein Teil des für die Abbremsung vorgesehenen Pedalwegs verloren geht.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrohydraulisches Bremssystem der eingangs genannten Art mit möglichst kostengünstigen, einfachen und dennoch funktionssicheren Mitteln derart zu verbessern, dass vorgenannter Nachteil vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein elektrohydraulisches Bremssystem der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor und werden im nachfolgenden anhand einer Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:
1 einen Hydraulikschaltplan für ein elektrohydraulisches Bremssystem mit einer bevorzugten Ausfüh rungsform eines Bremsdruckgebers,
2 eine vergrößerte Darstellung des Bremsdruckgebers nach 1 mit den erfindungswesentlichen Merkmalen bei mechanisch gesperrter Funktion des im Bremsdruckgeber integrierten Simulators,
3 den Bremsdruckgeber in der entsperrten bzw. entriegelten Stellung des Simulators,
4 eine konstruktive Abwandlung des Simulators.
In der 1 ist der prinzipielle Schaltungsaufbau zweier Bremskreise eines elektrohydraulisches Bremssystems gezeigt, mit einem Bremsdruckgeber 1 und einer Pumpe 2, die mit ihrer Saugseite an einem Druckmittelvorratsbehälter 3 und mit ihrer Druckseite an einem Hochdruckspeicher 4 angeschlossen ist. Der Hochdruckspeicher 4 ist wie die Pumpe 2 über elektromagnetische, in Grundstellung geschlossene Druckmodulationsventile 5 (Einlassventile) mit zwei Radbremsen 6,7 eines jeden Bremskreises verbindbar. Über weitere, in der Grundstellung geschlossene elektromagnetische Druckmodulationsventile 5' sind die Radbremsen 6,7 auslaßseitig mit dem Druckmittelvorratsbehälter 3 verbindbar.
Zur Unterbrechung der hydraulischen Verbindung des Bremsdruckgebers 1 mit den Radbremsen 6,7 ist stromaufwärts zu den radeinlaßseitigen Druckmodulationsventilen 5 für jeden Bremskreis ein Trennventil 8 vorgesehen, das bei fehlerfreiem Bremssystem während der Bremsbetätigung seine Sperrstellung einnimmt, so dass die Bewegung des Bremspedals am Bremsdruckgeber 1 durch einen Simulator 9 aufgenommen wird, welcher derart zweckmäßig ausgelegt ist, dass sowohl der Druck- als auch Schwimmkolben 19, 21 im Bremsdruckgeber 1 in Ruhestellung verharren.
Zur Erfassung des Radbremsdrucks sind ferner Drucksensoren 10,11 an den zu den Radbremsen 6,7 führenden Bremsleitungsabschnitten vorgesehen. Weiterhin befinden sich Drucksensoren 12 am Ausgang des Bremsdruckgebers 1. Außerdem sind am Hochdruckspeicher 4 als auch am Bremsdruckgeber 1 Wegsensoren 13 angeordnet.
Über ein in Grundstellung geöffnetes Druckausgleichsventil 20 besteht eine Verbindung zwischen den beiden Radbremsen 6,7 eines jeden Bremskreises, die bei einer Bremsbetätigung durch das Druckausgleichsventil 20 elektromagnetisch sperrbar ist.
Der Hochdruckspeicher 4 ist konstruktiv als Metallfaltenbalgspeicher ausgeführt. Er beinhaltet zum Schutz gegen unbeabsichtigtes Entleeren ein Sicherheitsventil, das als federbelastetes, in Grundstellung offenes 2/2-Wegeventil ausgeführt ist, das beim Erreichen des durch die Pumpe 2 initiierten Ladezustandes vom Metallfaltenbalg in die Sperrstellung bewegt wird.
Losgelöst von der zunächst allgemeinen Beschreibung des elektrohydraulischen Bremssystems wird in den nachfolgenden Beschreibungen der 2–4 auf die Einzelheiten bzw. Besonderheiten des Bremsdruckgebers 1 eingegangen.
Wichtig für die Erfindung ist das Merkmal, dass die Wirkung des Simulators 9 bei einem fehlerhaften Zustand des Brems systems außer Kraft gesetzt ist, so dass das gesamte in den Arbeitskammern 20 des Bremsdruckgebers 1 befindliche Druckmittel bereits zu Beginn der Betätigung des Bremspedals und damit ohne die geringste Einbuße an Betätigungsweg (anstelle des bisher im Fehlerfall den Betätigungsweg beeinträchtigenden Simulators 9), über das geöffnete Trennventil 8 zu den Radbremsen 6, 7 gelangt. Die Wirkung des Simulators 9 wird dabei in einem fehlerhaften Zustand des Bremssystems derart außer Kraft gesetzt ist, dass zur Abbremsung des Kraftfahrzeugs der Simulator 9 mit einem den Druckaufbau im Hauptbremszylinder auslösenden Betätigungskolben 14 starr verbunden ist.
Hierzu wird anhand den 1 bis 3 in allen Einzelheiten eine erste Ausführungsform eines Bremsdruckgebers 1 vorgestellt, der sich durch eine besonders kompakte, einfache und funktionssichere Bauweise auszeichnet.
Dieser Bremsdruckgeber 1 besteht aus einem Tandemhauptzylinder und dem Simulator 9, die beide in das Rohrgehäuse des Bremsdruckgebers 1 hintereinander eingefügt sind. Im linken Abschnitt des Rohrgehäuses befinden sich die vom Druck- und Schwimmkolben 19, 21 begrenzten beiden Arbeitskammern 20 des Tandemhauptzylinders, während der rechte, im Innendurchmesser erweiterte Abschnitt des Rohrgehäuses 9 den Simulator 9 nebst den zur Betätigung des für die Funktion des Tandemhauptzylinders erforderlichen Einzelheiten beinhaltet.
Der Simulator 9 weist einen hülsenförmigen Simulatorkolben 15 auf, an dessen Außenumfang sich eine zylinderförmige Simulatorfeder 16 koaxial entlang erstreckt, die mit ihren Federenden zwischen einem Bund des Simulatorkolbens 15 und ei ner Gehäusestufe eines Betätigungskolbens 14 anliegt. Der Simulatorkolben 15 ist mit einer Pedalstange 25 verbunden, die am fahrzeugseitigen Bremspedal befestigt ist. Im vorliegenden Beispiel nimmt der hintere Gehäuseabschnitt des rohrförmigen Betätigungskolbens 14 den Simulatorkolben 15 vollständig auf. Der entfernt von der Pedalstange 25 in den Betätigungskolben 14 gerichtete Endabschnitt des Simulatorkolbens 17 ist an der Mantelfläche mit Öffnungen versehen, in die vorzugsweise kugelförmige Sperrglieder 12 eingesetzt sind, deren radiale Stellung durch die Position eines im Simulatorkolben 15 abschnittsweise geführten Sperrkolben 17 festgelegt ist. Die Grundposition des Sperrkolbens 17 wird durch eine Druckfeder 18 bestimmt, die zwischen dem Sperrkolben 17 und einem Druckstück 22 angeordnet ist, das sich ebenso wie der Betätigungskolben 14 am Druckkolben 19 abstützt. Zwischen dem Betätigungskolben 14 und dem im Betätigungskolben 14 geführten Sperrkolben 17 befindet sich ein Ringraum 23, der durch die abgedichtete Kolbenstufe des Betätigungskolbens 14 und durch die Kolbenstufe des Sperrkolbens 17 begrenzt ist. Der von der Druckfeder 18 abgewandte Abschnitt des Sperrkolbens 17 erstreckt sich in den hülsenförmigen Simulatorkolben 15 und ist im Betätigungskolben 14 abgedichtet.
Im fehlerfreien Zustand des Bremssystems ist die mechanischen Verbindung des Sperrgliedes 12 mit dem Betätigungskolben 14 unterbrochen, indem eine am Sperrkolben 17 vorgesehene Rampe 27 unwirksam ist, welche nur im Fehlerfall, d.h. beim Ausfall der Hochdruckversorgung das Sperrglied 12 gegen den Betätigungskolben 14 drückt. Solange jedoch der Sperrkolben 17 vom Druck der Pumpe 2 bzw. vom Druck des Hochdruckspeichers 4 einwandfrei beaufschlagt wird, wozu der Ringraum 23 über eine Querbohrung 26 im Betätigungskolben 14 mit einem Druckanschluss 24 am Gehäuse des Bremsdruckgebers 1 verbunden ist, kann sich der Simulatorkolben 15 relativ zum stillstehenden Betätigungskolben 14 entgegen der Simulatorfeder 16 bewegen.
Entsprechend der in 2 gewählten Schnittdarstellung des Bremsdruckgebers 1 ist die Funktion der Simulatorfeder 16 außer Kraft gesetzt, da durch den fehlerhaften Zustand der Pumpe 2 bzw. des Hochdruckspeichers 4 kein Druckmittel über den Druckanschluss 24 in den Ringraum 23 gelangt. Folglich verharrt der Sperrkolben 17 unter der Wirkung der Druckfeder 18 in seiner Grundstellung auf Anschlag am Innenabsatz des Betätigungskolbens 14, wodurch die Rampe 27 die diametral angeordneten Sperrglieder 12 gegen die abgestufte Innenwand des Betätigungskolbens 14 drückt. In dieser abgebildeten Grundstellung des Sperrkolbens 17 ist somit der Simulatorkolben 15 über die diametral zueinander ausgerichteten Sperrglieder 12 mit dem Betätigungskolben 14 verriegelt, so dass ohne Überbrückung eines Simulatorleerwegs der von der Pedalstange eingeleitete Kraftfluss über den Simulatorkolben 15, die Sperrglieder 12 und den Betätigungskolben 14 auf den Druckkolben 19 wirkt, wodurch sich der in den Druckkammern 20 erzeugte Hydraulikdruck zur Abbremsung des Fahrzeugs zu den Radbremsen 6, 7 fortpflanzt.
Die 3 zeigt abweichend von 2 den Simulator 9 im entriegelten Zustand, da im fehlerfreien Zustand des Bremssystems der von der Pumpe 2 bzw. dem Hochdruckspeicher 4 gelieferte Druck im Ringraum 23 ansteht und den Sperrkolben 17 entgegen der Druckfeder 18 bis zum Anlegen am Druckstück 22 verschiebt. Dadurch entfernt sich die Rampe 27 von den Sperrgliedern 12, so dass der Anpressdruck der Sperrglieder 12 gegen die Innenwand des Betätigungskolbens 14 entfällt. Eine von der Pedalstange 25 in den Simulatorkolben 15 eingeleitete Kraft wirkt nunmehr zunächst auf die Simulatorfeder 16, so dass sich der Simulatorkolben 15 bei gleichzeitiger Kompression der Simulatorfeder 16 relativ zum Betätigungskolben 14 entlang dem Sperrkolben 17 in Richtung der Rampe 27 verschiebt. Zwangsläufig wird die Kraft an der Pedalstange auf die Simulatorfeder 16 übertragen, die dem Fahrer das gewünschte Pedalgefühl vermittelt, ohne dass eine Betätigung des Tandemhauptzylinders erfolgt.
Die Ausführungsform des Bremsdruckgebers nach 4 unterscheidet sich von der bisher beschriebenen Bauweise des Bremsdruckgebers 1 im wesentlichen durch die Anordnung der Simulatorfeder 16 innerhalb des Simulatorkolbens 15, weshalb der Kolbenmantel des Simulatorkolbens 15 mit Längsschlitze 28 versehen ist, durch die sich zur Abstützung der Simulatorfeder 16 ein Querglied 29 erstreckt, welches außerhalb der Längsschlitze 28 mit dem Betätigungskolben 14 starr verbunden ist. Die Längsschlitze 28 sind wenigstens so lange wie der Kompressionshub der Simulatorfeder 15 bemessen, damit die Relativbewegung des Simulatorkolbens 15 gegenüber dem feststehenden Querglied 29, bzw. dem Betätigungskolben 14 in Richtung des Sperrkolbens 17 ungehindert erfolgen kann. Ansonsten entspricht der Aufbau des Bremsdruckgebers nach 4 den bereits erläuterten Einzelheiten des Bremsdruckgebers gemäß den 1 bis 3.
Das vorgeschlagene Bremssystem zeichnet sich somit durch die folgenden Merkmale aus:

a) Die Wirkung des Simulators 9 ist bei einem fehlerhaften Zustand des Bremssystems durch wenigstens ein Sperrglied 12 außer Kraft gesetzt, das einen im Bremsdruckgeber 1 eingesetzten Betätigungskolben 14 mit einem Simulatorkolben 15 starr verbindet,
b) zwischen dem Simulatorkolben 15 und dem Betätigungskolben 14 ist eine Simulatorfeder 16 angeordnet, die im fehlerhaften Zustand des Bremssystems wirkungslos in Ruheposition verharrt,
c) das Sperrglied 12 ist im fehlerhaften Zustand des Bremssystems durch einen Sperrkolben 17 aktiviert, der das Sperrglied 12 an den Betätigungskolben 14 drückt,
d) der Sperrkolben 17 ist zumindest abschnittsweise innerhalb des Betätigungskolbens 14 und innerhalb des Simulatorkolbens 15 geführt, wobei der Sperrkolben 17 zur Aktivierung des Sperrgliedes 12 in Richtung des Simulatorkolbens 15 von einer Druckfeder 18 permanent beaufschlagt ist,
d) der fehlerhafte Zustand des Bremssystems stellt sich entweder durch das Ausbleiben des hydraulischen Drucks der Pumpe 2 oder durch den Verlust des hydraulischen Drucks im Hochdruckspeicher 4 ein, wodurch das Sperrglied 12 aktiviert ist,
e) im fehlerhaften Zustand des Bremssystems bildet der Simulatorkolben 15 über das aktivierte Sperrglied 12 mit dem Betätigungskolben 14 eine starre Betätigungseinheit für einen Druckkolben 19, dessen zugeordnete Arbeitskammer 20 zur Befüllung mit Druckmittel an den Vorratsbehälter 3 und zur Entleerung an den Radbremsen 6, 7 angeschlossen ist.

Damit ergibt sich ein preiswertes, einfaches, platzsparendes und funktionssicheres Bremssystem, das über einen mechanisch sperrbaren Simulator 9 verfügt, so dass zur Abbremsung des Fahrzeugs beim Ausfall der Hochdruckversorgung vorteilhaft ohne Pedalwegverlust ein maximaler Druckaufbau im Tandemhauptzylinder gewährleistet ist.

1: Bremsdruckgeber
2: Pumpe
3: Druckmittelvorratsbehälter
4: Hochdruckspeicher
5,5': Druckmodulationsventil
6,7: Radbremse
8: Trennventil
9: Simulatorkammer
10: Drucksensor
11: Drucksensor
12: Sperrglied
13: Wegsensor
14: Schwingungsdämpfer
15: Verbindung
16: Simulatorfeder
17: Sperrkolben
18: Druckfeder
19: Druckkolben
20: Arbeitskammer
21: Schwimmkolben
22: Druckstück
23: Ringraum
24: Druckanschluss
25: Pedalstange
26: Querbohrung
27: Rampe
28: Längsschlitz
29: Querglied

Claims

Elektrohydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Bremsdruckgeber, bestehend aus einem Hauptbremszylinder und einem Simulator, mit einer Pumpe, die mit ihrer Saugseite an einem Druckmittelvorratsbehälter und mit ihrer Druckseite an einem Hochdruckspeicher angeschlossen ist, der über Druckmodulationsventile mit mehreren Radbremse hydraulisch verbindbar ist, mit einem Trennventil zur Unterbrechung der hydraulischen Verbindung des Bremsdruckgebers mit den Radbremsen in der Betriebsbremsstellung, so dass in einem fehlerfreien Zustand des Bremssystems der Bremsdruckgeber nicht mit den Radbremsen hydraulisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung des Simulators (9) bei einem fehlerhaften Zustand des Bremssystems derart außer Kraft gesetzt ist, dass zur Abbremsung des Kraftfahrzeugs der Simulator (9) mit einem den Druckaufbau im Hauptbremszylinder auslösenden Betätigungskolben (14) starr verbunden ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung des Simulators (9) bei einem fehlerhaften Zustand des Bremssystems durch wenigstens ein Sperrglied (12) außer Kraft gesetzt ist, das den im Bremsdruckgeber (1) eingesetzten Betätigungskolben (14) mit einem Simulatorkolben (15) starr verbindet.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Simulatorkolben (15) und dem Betätigungskolben (14) eine Simulatorfeder (16) angeordnet ist, die im fehlerhaften Zustand des Bremssystems wirkungslos in Ruheposition verharrt.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (12) im fehlerhaften Zustand des Bremssystems durch einen Sperrkolben (17) aktiviert ist, der das Sperrglied (12) an den Betätigungskolben (14) drückt.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrkolben (17) zumindest abschnittsweise innerhalb des Betätigungskolbens (14) als auch innerhalb des Simulatorkolbens (15) geführt ist, wobei der Sperrkolben (17) zur Aktivierung des Sperrgliedes (12) von einer Druckfeder (18) in Richtung des Simulatorkolbens (15) permanent beaufschlagt ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der fehlerhafte Zustand des Bremssystems entweder durch das Ausbleiben des hydraulischen Drucks der Pumpe (2) oder durch den Verlust des hydraulischen Drucks im Hochdruckspeicher (4) einstellt, wodurch das Sperrglied (12) aktiviert ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im fehlerhaften Zustand des Bremssystems der Simulatorkolben (15) über das aktivierte Sperrglied (12) mit dem Betätigungskolben (14) eine starre Betätigungseinheit für einen Druckkolben (19) bildet, dessen an den Radbremsen (6, 7) angeschlossen Arbeitskammer (20) zur hydraulischen Befüllung als auch zur Entleerung an den Vorratsbehälter (3) angeschlossen ist.