DE10330146A1 - Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem - Google Patents

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Abstract

Es wird ein elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, mit einem mit einem Bremspedal zusammenwirkenden Simulator, mit mindestens einer durch eine elektronische Steuereinheit ansteuerbaren Druckquelle, mit deren Druck Radbremsen des Fahrzeuges beaufschlagbar sind, die über mindestens eine mittels eines Trennventils absperrbare hydraulische Verbindung mit einem Hauptbremszylinder verbindbar sind, mit einer Einrichtung zur Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches sowie mit den Radbremsen vorgeschalteten Druckregelventilen. DOLLAR A Um insbesondere bei hohen Betätigungsgeschwindigkeiten die erforderliche Systemdynamik zu gewährleisten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine weitere Druckquelle (30 bzw. 37, 38) vorgesehen ist, die beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Bremspedal-Betätigungsgeschwindigkeit einen begrenzten Druckaufbau in den Radbremsen (7, 8, -, -) bewirkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein derartiges Bremsbetätigungssystem ist zum Beispiel aus der EP 0 853 570 B1 bekannt. Die Druckquelle des vorbekannten Bremsbetätigungssystems besteht aus mindestens einer kontinuierlich verstellbaren Kolben-Zylinder-Einheit, deren Druckräume einerseits über absperrbare hydraulische Verbindungen mit den Druckräumen des zweikreisig ausgeführten Hauptbremszylinders und andererseits mit den Radbremsen des Fahrzeugs verbindbar sind. Die Verstellung des Kolbens erfolgt mittels eines Elektromotors, vorzugsweise eines reversierbaren Gleichstrommotors.
  • Es ist jedoch bekannt, dass sowohl der den Kolben der Druckquelle antreibende Elektromotor, als auch andere zum gleichen Zweck verwendete elektromechanische Mittel in der Druckaufbauphase eine bestimmte Anlaufzeit der Größenordnung 50 bis 100 ms, benötigen, so dass insbesondere bei hohen Bremspedalantrittsgeschwindigkeiten Zeitverzögerungen beim Druckaufbau auftreten.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass insbesondere bei hohen Betätigungsgeschwindigkeiten die erforderliche Systemdynamik gewährleistet wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine weitere Druckquelle vorgesehen ist, die beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Bremspedal-Betätigungsgeschwindigkeit einen begrenzten Druckaufbau in den Radbremsen bewirkt.
  • Die weitere Druckquelle ist dabei vorzugsweise durch einen Niederdruckspeicher sowie ein dem Niederdruckspeicher nachgeschaltetes Absperrventil gebildet.
  • Dabei ist es besonders sinnvoll, wenn die weitere Druckquelle an die Eingangsanschlüsse der den Radbremsen zugeordneten Einlassventile oder an die Radbremsen direkt angeschlossen ist.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist das Absperrventil als ein elektromagnetisch betätigbares, stromlos geschlossenes (SG-) Ventil ausgebildet.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bremsbetätigungssystems sind den Unteransprüchen 5 bis 14 entnehmbar.
  • Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung von vier Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen die 1 bis 4 Schaltbilder einer ersten, einer zweiten, einer dritten sowie einer vierten Ausführung des erfindungsgemäßen Bremsbetätigungssystems.
  • Das in der Zeichnung dargestellte, elektronisch regelbare Bremsbetätigungssystem nach der Erfindung besteht aus einem mittels eines Betätigungspedals 1 betätigbaren, zweikreisigen Hauptbremszylinder bzw. Tandemhauptzylinder 2, der durch zwei Kolben 3, 4 begrenzte, voneinander getrennte Druckräume 5, 6 aufweist, die mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 30 in Verbindung stehen. Der erste Druckraum (Primärdruckraum) 5 steht mittels einer absperrbaren ersten hydraulischen Leitung 11 in Verbindung mit einem ersten Druckraum 10 einer vorzugsweise zweikreisig ausgeführten Kolben-Zylinder-Einheit 9, an den beispielsweise eine der Vorderachse zugeordnete Radbremse 7 sowie eine der Hinterachse zugeordnete Radbremse 8 angeschlossen sind. Die Kolben-Zylinder-Einheit 9 dient beim beschriebenen System als eine erste, fremdansteuerbare Druckquelle. Das Absperren der Leitung 11 erfolgt mittels eines ersten Trennventils 16, während in den Leistungsabschnitten zwischen dem Druckraum 10 und den Radbremsen 7, 8 je ein elektromagnetisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO-)Einlassventil 12, 13 eingefügt ist. Außerdem ist an den Druckraum 10 über ein zum Druckraum 10 hin öffnendes Rückschlagventil 17 ein Niederdruckspeicher 36 angeschlossen, der über je ein elektromagnetisch betätigbares, vorzugsweise stromlos geschlossenes (SG-)Auslassventil 14, 15 mit den Radbremsen 7, 8 verbindbar ist. Darüber hinaus zeigt 1 eine weitere Druckquelle, die mit dem Bezugszeichen 30 versehen ist und die vorzugsweise an die Eingangsanschlüsse der vorhin erwähnten Einlassventile 12, 13 angeschlossen ist. Diese Druckquelle besteht aus einer Kombination eines durch die Kolben-Zylinder-Einheit 9 aufladbaren Niederdruckspeichers 37 mit einem elektromagnetisch betätigbaren, stromlos geschlossenen (SG-) 2/2-Wegeventils bzw. Absperrventils 38.
  • Der zweite Druckraum 6 des Hauptbremszylinders 2, an den ein Drucksensor 18 angeschlossen sein kann, ist über eine mittels eines zweiten Trennventils 19 absperrbare hydraulische Leitung 25 einerseits mit einem zweiten Druckraum 20 der Kolben-Zylinder-Einheit 9 und andererseits mit dem anderen, näher nicht bezeichneten Radbremsenpaar verbindbar. Da der Aufbau der an dem zweiten Druckraum 6 des Hauptbremszylinders 2 angeschlossenen hydraulischen Schaltung identisch der im Zusammenhang mit dem ersten Bremskreis 11 erläuterten Schaltung entspricht, braucht er im nachfolgenden Text nicht mehr erörtert zu werden.
  • Die vorhin erwähnte, als Fremddruckquelle dienende Kolben-Zylinder-Einheit 9 besteht ihrerseits aus einem hydraulischen Zylinder 21 in Tandemausführung, in dem zwei die vorhin erwähnten Druckräume 10, 20 begrenzende Kolben 22, 23 verschiebbar geführt sind, wobei der erste Kolben 22 durch einen vorzugsweise reversierbaren Gleichstrommotor 24 antreibbar ist.
  • Der gemeinsamen Ansteuerung des Gleichstrommotors 24 sowie der Elektromagnetventile 12 bis 15, 16, 19 und 38 dient eine elektronische Steuereinheit 26, der als Eingangssignale die Ausgangssignale eines mit dem Betätigungspedal 1 zusammenwirkenden Betätigungswegsensors 29 sowie des vorhin erwähnten Drucksensors 18 zugeführt werden und die eine Fahrerverzögerungswunscherkennung ermöglichen. Zur Fahrerverzögerungswunscherkennung können jedoch auch andere Mittel, beispielsweise ein die Betätigungskraft am Betätigungspedal 1 sensierender Kraftsensor verwendet werden. Als weitere Eingangsgrößen werden der elektronischen Steuereinheit 26 die der Geschwindigkeit des Fahrzeuges entsprechenden Ausgangssignale von Radsensoren zugeführt, wobei die den Radbremsen 7, 8 zugeordneten Radsensoren mit den Bezugszeichen 27, 28 versehen sind. Außerdem ist ein Drehwinkel-Spannungswandler 31 vorgesehen, der die Winkelposition des Rotors des Gleichstrommotors 24 erfasst und somit ein indirektes Ermitteln der Position der Kolben 22, 23 der Kolben-Zylinder-Einheit 9 ermöglicht.
  • Wie 1 schließlich erkennen lässt, ist wirkungsmäßig zwischen dem Betätigungspedal 1 und dem Hauptbremszylinder 2 ein Simulator 32 angeordnet, der durch eine mit dem Betätigungspedal 1 in kraftübertragender Verbindung stehende, einen Bestandteil des ersten Hauptzylinderkolbens 3 bildende Hülse 33 sowie eine innerhalb der Hülse 33 angeordnete Simulatorfeder 34 gebildet ist. Die Simulatorfeder 34 stützt sich dabei einerseits am Kolben 3 und andererseits an der Hülse 33 axial ab.
  • Das in 1 der Zeichnung dargestellte Bremsbetätigungssystem funktioniert wie folgt: Wird ein Bremsvorgang durch Niederdrücken des Bremsbetätigungspedals 1 eingeleitet, so wird der Betätigungszustand vom Betätigungswegsensor 29 erkannt und der elektronischen Steuereinheit 26 mitgeteilt, deren Steuersignale ein Umschalten der Ventile 16 und 19 und dadurch eine Trennung der Hauptzylinderdruckräume 5, 6 von den Druckräumen 10, 20 der Kolben-Zylinder-Einheit 9 bewirken. Durch den Drucksensor 18 erfolgt eine zweite Meldung des Fahrerverzögerungswunsches bzw. eine zweite Vorgabe eines Ist-Druckwertes an die elektronische Steuereinheit 26, die Ansteuersignale für den Gleichstrommotor 24 erzeugt, der ein Verschieben der Kolben 22, 23 in Betätigungsrichtung und somit eine Druckerhöhung in den Radbremsen 7, 8, –, – einleitet. Der Soll- und Istwert-Abgleich erfolgt über einen an den ersten Druckraum 10 der Kolben-Zylinder-Einheit 9 angeschlossenen zweiten Drucksensor 35. Das für den Fahrer gewöhnliche, bei einem Bremsvorgang spürbare Pedalgefühl wird durch Zusammendrücken der Simulatorfeder 34 gewährleistet.
  • Ein Druckabbau erfolgt durch Zurückfahren der Kolben 22, 23 unter Umständen durch aktive Drehrichtungsumkehr des Gleichstrommotors 24.
  • In einem ABS-Regelfall kann ein Überschussdruckmittelvolumen in den Niederdruckspeichern 36, – gespeichert werden. An dem zu regelnden Rad erfolgt eine Druckänderung über die Ein- und Auslassventile 12, 13 bzw. 14, 15, wobei der Niederdruckspeicher 36 über das Rückschlagventil 17 von der zurücklaufenden Kolben-Zylinder-Einheit 9 entleert wird.
  • Bei einer Antriebsschlupf- oder einer Fahrstabilitätsregelung werden die Trennventile 16,19 geschlossen, wobei der erforderliche Bremsdruck von der Kolben-Zylinder-Einheit 9 erzeugt wird. Eine Druckhaltephase wird durch Umschalten des (SO-) Einlassventils 12 bzw. 13 erreicht. Durch Umschalten des stromlos geschlossenen (SG-)Auslassventils 14, 15 oder durch Schalten des geschlossenen (SG-)Einlassventils 12, 13 mit gleichzeitiger Senkung des dem Gleichstrommotor 24 zugeführten Stromes kann ein Druckabbau durchgeführt werden. Das vorhin erwähnte Rückschlagventil 17 ermöglicht ein Zurückströmen des Druckmittels in Richtung der Kolben-Zylinder-Einheit 9 nach oder sogar während der Regelung.
  • Bei einem Bremsvorgang, bei dem eine schnell einsetzende Verzögerung gewünscht ist und bei dem ein Überschreiten eines in der elektronischen Steuereinheit 26 abgelegten Schwellenwertes der Bremspedal-Antrittsgeschwindigkeit stattfindet, wird, wie bei den vorhin beschriebenen Vorgängen, der Gleichstrommotor 24 angesteuert und gleichzeitig das Absperrventil 38 in seine offene Schaltstellung umgeschaltet, so dass bereits während der Anlaufzeit des Gleichstrommotors 24 in den Radbremsen 7, 8 ein begrenzter Druckaufbau erfolgt. Ein Aufladen des Niederdruckspeichers 37 erfolgt durch kurzzeitiges Ansteuern der Kolben-Zylinder-Einheit 9, bei dem die Einlassventile 12, 13 geschlossen und das Absperrventil 38 geöffnet werden.
  • Bei der in 2 und 3 gezeigten zweiten und dritten Ausführung des Erfindungsgegenstandes finden anstelle der im Zusammenhang mit 1 erwähnten zweikreisigen Kolben-Zylinder-Einheit 9 zwei einkreisige Kolben-Zylinder-Einheiten 10911 , 10921 , 10912 , 10922 Verwendung, deren Druckräume 11011 , 11012 bzw. 12021 , 12022 einerseits über die Trennventile 16, 19 an die Druckräume 5, 6 des Hauptbremszylinders 2 angeschlossen sind und andererseits mit je einem Radbremsenpaar in Verbindung stehen.
  • Die Aufteilung der Bremskreise bei der in 2 gezeigten zweiten Ausführung entspricht der Bremskreisaufteilung der in 1 dargestellten ersten Ausführung, so dass mit jedem Druckraum 11011 , 12021 der Kolben-Zylinder-Einheit 10911 , 1092 1 , je eine der Vorderachse und der Hinterachse zugeordnete Rad bremse 7, 8, –, – zusammenwirkt. Zwischen den beiden Druckräumen 11011 , 12021 ist dabei vorzugsweise ein Differenzdruck-Spannungswandler 39 angeschlossen.
  • Die Bremskreisaufteilung bei der in 3 dargestellten dritten Ausführung ist vorzugsweise derart getroffen, dass an den Druckraum 11012 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 10912 die der Hinterachse des Fahrzeuges zugeordneten Radbremsen 108, 110 angeschlossen sind, deren Verbindung mit dem Druckraum 11012 ohne Zwischenschaltung der Ein- und Auslassventile erfolgt. An den Druckraum 12022 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 10922 sind über je ein Ein- (112, 113) und ein Auslassventil (114, 115) die der Vorderachse zugeordneten Radbremsen 107, 109 angeschlossen (Schwarz-Weiß-Aufteilung). Eine andere (Diagonal-) Bremskreisaufteilung wird durch die Verwendung eines vorzugsweise zwischen dem zweiten Trennventil und dem Druckraum 12022 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 10922 eingefügten, elektromagnetisch betätigbaren, stromlos geschlossenen (SG-)Ventils 37 ermöglicht.
  • Das beanspruchte Bremssystem ist auch für die Rekuperation von Bremsenergie in Elektrofahrzeugen geeignet. Hierbei erfolgt die Ansteuerung der Kolben-Zylinder-Einheit im Verzögerungsregelkreis, der auch die Wirkung des Bremsmoments seitens des Fahrzeugantriebs berücksichtigt. Bei Überschreiten des auf die Vorderachse übertragbaren Gesamtmomentes werden die SO-Ventile geschlossen und der Bremsdruck an der Hinterachse bis zum Erreichen der optimalen Bremskraftverteilung erhöht.
  • In 4 ist schließlich eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei für die den vorhergehenden Ausführungen entsprechenden Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden. Die vorhin erwähnte erste Druckquelle wird durch eine Baugruppe gebildet, die aus einem vom Fahrerwillen unabhängig ansteuerbaren Unterdruckbremskraftverstärker 40 sowie einem diesem nachgeschalteten zweikreisigen Hauptbremszylinder 41 gebildet wird. Die beiden nicht dargestellten Druckräume des Hauptbremszylinders 41 sind mittels hydraulischer Leitungen 42, 43 an eine hydraulische Steuereinheit angeschlossen, die mit dem Bezugszeichen 44 versehen ist. Die hydraulische Steuereinheit 44, in der die vorhin erwähnte weitere Druckquelle 30 bzw. 37, 38 integriert ist, enthält außer den Trennventilen 16, 19, den Druckregelventilen 1215, den nicht näher bezeichneten Druckregelventilen, die dem zweiten Bremskreis zugeordnet sind, sowie den Niederdruckspeichern 36, – an sich bekannte Rückförderpumpen 45, – sowie elektrische Umschaltventile 96, –, die eine direkte Verbindung zwischen der Ansaugseite der Pumpen 45, – und den Druckräumen des Hauptbremszylinders 41 ermöglichen.

Claims (14)

  1. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem für Kraftfahrzeuge, mit einem mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder, mit einem mit dem Bremspedal zusammenwirkenden Simulator, mit mindestens einer durch eine elektronische Steuereinheit ansteuerbaren Druckquelle, mit deren Druck Radbremsen des Fahrzeuges beaufschlagbar sind, die über mindestens eine mittels eines Trennventils absperrbare hydraulische Verbindung andererseits mit dem Hauptbremszylinder verbindbar sind, mit einer Einrichtung zur Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches, sowie mit den Radbremsen vorgeschalteten Druckregelventilen (Ein- und Auslassventil), dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Druckquelle (30) vorgesehen ist, die beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Bremspedal-Betätigungsgeschwindigkeit einen begrenzten Druckaufbau in den Radbremsen (7, 8, –, –) bewirkt.
  2. Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Druckquelle durch einen Niederdruckspeicher (37) sowie ein dem Niederdruckspeicher (37) nachgeschaltetes Absperrventil (38) gebildet ist.
  3. Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Druckquelle (30) an die Eingangsanschlüsse der den Radbremsen (7, 8, –, –) zugeordneten Einlassventile (12, 13) oder an die Radbremsen (7, 8) direkt angeschlossen ist.
  4. Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (38) als ein elektromagnetisch betätigbares, stromlos geschlossenes (SG-)Ventil ausgebildet ist.
  5. Bremsbetätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Druckquelle als mindestens eine kontinuierlich verstellbare Kolben-Zylinder-Einheit (9, 10911 , 10921 , 10912 , 10922 ) ausgebildet ist, deren Druckräume (10, 20, 11011 , 12021 , 11012 , 12022 ) sowohl mit dem Hauptbremszylinder (2) als auch mit den Radbremsen (7, 8, 108, 110, 107, 109) verbindbar sind.
  6. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (9) zweikreisig ausgeführt ist, wobei an den ersten Druckraum (10) eine einer ersten Fahrzeugachse zugeordnete Radbremse (7) sowie eine einer zweiten Fahrzeugachse zugeordnete Radbremse (8) und an den zweiten Druckraum (20) die andere, der ersten und der zweiten Fahrzeugachse zugeordnete Radbremse angeschlossen sind.
  7. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckquelle durch zwei einkreisige Kolben-Zylinder-Einheiten (10911 , 10921 ) gebildet ist, wobei an den Druckraum (11011 ) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (10911 ) eine einer ersten Fahrzeugachse zugeordnete Radbremse sowie eine einer zweiten Fahrzeugachse zugeordnete Radbremse und an den Druckraum (12021 ) der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (10921 ) die andere der ersten und der zweiten Fahrzeugachse zugeordnete Radbremse angeschlossen sind.
  8. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit zweikreisig ausgeführt ist, wobei an den ersten Druckraum die einer Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen und an den zweiten Druckraum die der anderen Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen angeschlossen sind.
  9. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckquelle als zwei kontinuierlich verstellbare, einkreisige Kolben-Zylinder-Einheiten (10912 , 10922 ) ausgebildet ist, an deren Druckräume (11012 , 12022 ) je einer Fahrzeugachse zugeordnete Radbremsen (109, 110 bzw. 107, 108) angeschlossen sind, wobei die der ersten Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen (108,110) an den Druckraum (11012 ) der ersten Kolbenzylindereinheit (10912 ) direkt angeschlossen sind, während die Verbindung zwischen den der anderen Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen (107, 109) unter Zwischenschaltung der Ein- und Auslassventile erfolgt.
  10. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit durch einen Hydraulikzylinder gebildet ist, dessen Kolben mittels eines ventilgesteuerten, pneumatisch bzw. hydraulisch oder elektrisch ansteuerbaren Linearantriebs betätigbar ist.
  11. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (10) der Kolben-Zylinder-Einheit (9) über ein zum Druckraum (10) hin öffnendes Rückschlagventil (17) mit einem zweiten Niederdruckspeicher (36) in Verbindung steht, mit dem die Radbremse (7, 8) mittels des Auslassventils (14, 15) verbindbar ist.
  12. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (31) zum Erfassen der Position der Kolben (22, –) der Kolben-Zylinder-Einheit (9) vorgesehen sind.
  13. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckquelle durch den Hauptbremszylinder (41) sowie einem dem Hauptbremszylinder (41) vorgeschalteten, unabhängig vom Fahrerwillen ansteuerbaren Bremskraftverstärker (40), beispielsweise einem pneumatischen bzw. Unterdruckbremskraftverstärker gebildet ist.
  14. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckräume des Hauptbremszylinders (41) an eine hydraulische Steuereinheit (44) angeschlossen sind, die die den Druckräumen zugeordneten Trennventile (16, 19), die den Radbremsen (7, 8, –, –) vorgeschalteten Druckregelventile (1215), die weitere Druckquelle (30 bzw. 37, 38) sowie weitere, zur Durchführung von ABS-Regelvorgängen erforderliche Komponenten, wie Niederdruckspeicher (36), enthält.
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