DE10348831A1

DE10348831A1 - Bremsanlage

Info

Publication number: DE10348831A1
Application number: DE10348831A
Authority: DE
Inventors: Joachim Bohn; Michael Jung; Martin Baechle; Ronald Kley
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2004-09-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes und/oder zur Fahrdynamikregelung, mit einer einzigen, einkreisigen Pumpe (1), deren Förderstrom mittels eines regelbaren Ventilöffnungsquerschnitts (2) individuell für jeden Bremskreis (I, II) einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes und/oder zur Fahrdynamikregelung in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 196 13 903 A1 ist bereits eine derartige Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes als auch zur Fahrdynamikregelung bekannt. Die zweikreisige Bremsanlage weist einen Hauptzylinder auf, der über Bremsleitungen mit mehreren Radbremsen verbunden ist, in die elektromagnetisch betätigbare Trennventile als auch Einlassventile eingesetzt sind. Die Radbremsen sind über elektromagnetisch betätigbare Auslassventile und Niederdruckspeicher mit der Saugseite einer Pumpe verbunden, in die auch eine Saugleitung einmündet, die zwischen dem Hauptzylinder und dem Trennventil an die Bremsleitung angeschlossen ist. In die Saugleitung ist ein Umschaltventil eingesetzt, das in seiner Grundstellung die Druckmittelverbindung zwischen dem Hauptzylinder und der Saugseite der Pumpe unterbricht.

Die Bremsanlage verfügt über eine zweikreisige Pumpe, so dass jeder Bremskreis über eine eigene Pumpe und damit über einen eigenen Pumpenkreis verfügt, wodurch ein erheblicher schaltungstechnischer als auch konstruktiver Aufwand zur Re alisierung der Zweikreisbremsanlage erforderlich ist.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage der angegebenen Art derart zu verbessern, dass vorgenannte Nachteile vermieden werden. Somit ist es das Ziel der Erfindung, eine vereinfachte, komfortable und dennoch zuverlässige hydraulische Schaltung aufzuzeigen, die keine zweikreisige Pumpe benötigt.

Weitere Merkmale, Vorteile, Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand zweier Zeichnungen hervor.

Es zeigen:
1 den Hydraulikschaltplan für eine Bremsanlage mit einer einkreisigen Pumpe,
2 eine konstruktive Ausführung eines Hauptzylinders zur Verwendung in der aus 1 bekannten Hydraulikschaltschaltung.
Die 1 zeigt einen Hydraulikschaltplan für eine Bremsanlage mit einer einkreisigen Pumpe 1 und einem bevorzugt stetig verstellbaren Trennventil 4 in schematischer Darstellung, wobei die Bremsanlage mit Mitteln zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes als auch zur Fahrdynamikregelung in einem Kraftfahrzeug versehen ist. Die Bremsanlage verfügt über zwei hydraulische Bremskreise I, II, die an einem in Tandembauweise ausgeführten Hauptzylinder 6 angeschlossen sind, an dem ein Druckmittelvorratsbehälter 16 an gebracht ist. Ferner befindet sich ein den Druck im Hauptzylinder 6 erfassender Drucksensor 17 an einer Bremsleitung 7 der beiden Bremskreise I, II, wobei jede Bremsleitung 7 den pedalbetätigten Hauptzylinder 6 mit einem paar Radbremsen 14 verbindet. Jede Bremsleitung 7 weist in Reihenschaltung ein elektrisches Trennventil 4 und für jede Radbremse 14 ein Einlassventil 18 auf. Die beiden Radbremsen 14 eines jeden Bremskreises I, II sind mit einer Rücklaufleitung 8 verbunden, in deren Leitungsabzweige pro Radbremse 14 jeweils ein Auslassventil 19 eingesetzt ist. Stromabwärts zu den Auslassventilen 19 befindet sich in jeder Rücklaufleitung 8 ein Niederdruckspeicher 9, der mit der Saugseite einer Pumpe 1 verbunden ist. Ferner besteht je Bremskreis I, II eine hydraulische Verbindung der Druckseite der Pumpe 1 zum elektromagnetisch betätigbaren Trennventil 4 als auch zu den stromabwärts zum Trennventil 4 angeordneten Einlassventilen 18.
Um außer mit den zuvor beschriebenen Mitteln einer Bremsschlupf- und Antriebsschlupfregelung auch eine Fahrdynamikregelung für das Fahrzeug zu ermöglichen, mündet je Bremskreis I, II zwischen dem Niederdruckspeicher 9 und der Pumpe 1 in jede Rücklaufleitung 8 eine Versorgungsleitung 11 ein, die jeweils zwischen dem Hauptzylinder 6 und dem Trennventil 4 an der Bremsleitung 7 angeschlossen ist. In jeder Versorgungsleitung 11 befindet sich ein elektromagnetisch betätigbares Umschaltventil 12, das nur in einer Fahrdynamikregelung die Druckmittelverbindung zwischen dem Hauptzylinder 6 und der Saugseite der Pumpe 1 über die Versorgungsleitung 11 herstellt.
Die Erfindung sieht vor, dass zur Druckversorgung beider hydraulischen Bremskreise I, II lediglich eine einzige, einkreisige Pumpe 1 vorgesehen ist, deren Förderstrom mittels eines veränderbaren, insbesondere stufenlos regelbaren Ventilöffnungsquerschnitts 2 individuell, d.h. bedarfsgerecht für jeden Bremskreis I, II einstellbar ist. Hierzu ist vorzugsweise der Ventilöffnungsquerschnitt 2 jedes in den beiden Bremskreisen I, II angeordneten Trennventils 4 vorteilhaft mittels eines geeigneten elektrischen Stroms und/oder einer geeigneten elektrischen Spannung stetig veränderbar.
Zur Hochdruckversorgung beider Bremskreise I, II ist die Druckseite der für jeden der beiden Bremskreise I, II zugehörigen einkreisigen Pumpe 1 doppelflutig ausgeführt, wozu an der Pumpendruckseite eine Leitungsabzweigung in Form von zwei Leitungsabschnitten 5a, 5b vorgesehen ist, die mit beiden Bremskreisen I, II verbunden sind. Die Leitungsabschnitte 5a, 5b haben somit die Aufgabe, den einzigen Pumpenkreis auf der Pumpendruckseite wieder auf beide Bremskreise aufzuteilen.
Damit beide Bremskreise I, II unabhängig voneinander funktionsfähig bleiben, sind beide Bremskreise I, II auf der Pumpendruckseite durch richtungsabhängige Sperrventile voneinander getrennt. Zur hydraulischen Trennung beider Bremskreise I, II ist daher in der Verzweigung des Pumpenförderstroms auf die an den beiden Bremskreisen I, II angeschlossenen Leitungsabschnitte 5a, 5b jeweils ein ausschließlich in Förderrichtung der Pumpe 1 öffnendes Rückschlagventil 3a, 3b eingesetzt. Durch die Rückschlagventile 3a, 3b ist somit gewährleistet, dass auch bei einem Ausfall von einem der bei den Bremskreise ein sicherer Bremsenbetrieb über den funktionsfähigen Bremskreis möglich ist.
Das Rückschlagventil 3a, 3b ist auf einfache Weise jeweils stromaufwärts zu einem Anschlusspunkt A eines jeden Bremskreises I, II angeordnet, der für jeden Bremskreis I, II jeweils die hydraulische Verbindung des Hauptzylinders 6 über das Trennventil 4 mit der Bremsleitung 7 und dem Leitungsabschnitt 5a, 5b herstellt.
Zum Anschluss der beiden Bremskreise I, II an die Saugseite der Pumpe 1 sind beide Rücklaufleitungen 8 jeweils stromabwärts zu ihren Niederdruckspeichern 9 in einer einzigen Sammelleitung 10 vorteilhaft zusammengeführt. Stromabwärts zu einem Anschlusspunkt B, der die beiden Rücklaufleitungen 8 mit der Sammelleitung 10 verbindet, ist für jeden Bremskreis I, II die mit dem Hauptzylinder 6 verbundene Versorgungsleitung 11 angeschlossen, die das elektrisch in eine Drosselstellung schaltbare Umschaltventil 12 aufweist. Zur hydraulischen Entkoppelung beider Umschaltventile 12 ist in jede für die Druckversorgung der Pumpe 1 vorgesehene Versorgungsleitung 11 ein ausschließlich in Förderrichtung der Pumpe 1 öffnendes Rückschlagventil 13 eingesetzt, das für jeden Bremskreis I, II zwischen dem Umschaltventil 12 und dem Anschlusspunkt B in der Versorgungsleitung 11 angeordnet ist.
Um ein Rückströmen von Druckmittel aus der Sammelleitung 10 in die beiden Niederdruckspeicher 9 zu verhindern, sind zwischen dem Anschlusspunkt B und den Niederdruckspeichern 9 in die beiden Rücklaufleitungen 8 weitere Rückschlagventile 20 eingesetzt.
Durch die vorgestellte vereinfachte hydraulische Schaltung lässt sich als Pumpe 1 eine kostengünstige, elektrisch angetriebene Rotationspumpe verwenden, die vorzugsweise als pulsations- und damit geräuscharme Zahnradpumpe oder Flügelzellenpumpe ausgeführt ist.
Um eine besonders komfortable Regelung des Pumpenförderstroms in Richtung des Hauptzylinders 6 zu ermöglichen, ist der Ventilöffnungsquerschnitt 2 jedes Trennventils 4 mittels eines vom Steuergerät 21 einstellbaren elektrischen Stroms und/oder einer geeigneten elektrischen Spannung stetig veränderbar.
Um den von der Pumpe 1 benötigten Druckmittelbedarf in jedem Bremskreis zu erfahren, befindet sich an jeder Bremsleitung 7 ein den Druck in jeder Radbremse 14 erfassender Drucksensor 15, so dass aus dem Druckzustand jeder Radbremse 14 auf den Druckmittelbedarf für jeden Bremskreis I, II geschlossen werden kann. Die durch die Drucksensoren 15 erfassten Signale werden deshalb zur Ermittlung der Volumenbilanz, die den Druckmittelbedarf in den Bremskreisen I, II wiedergibt, in einem Steuergerät 21 ausgewertet. Zur Einhaltung der Volumenbilanz zwischen den beiden Bremskreisen I, II und damit zur Verhinderung einer Volumenerschöpfung in einem der beiden Bremskreise I, II werden vom Steuergerät 21 elektrische Stellsignale zu einem der beiden mit dem Steuergerät 21 elektrisch verbundenen Trennventile 4 gesendet, um den Ventilöffnungsquerschnitt 2 desjenigen Trennventils 4 zu verkleinern bzw. zu schließen, dessen Bremskreis in Bezug auf die Position des jeweils betroffenen Arbeitskolbens im Hauptzylinder 6 zur Bremsung hinreichend mit Druckmittelvolumen versorgt ist. Folglich gelangt sodann das von der Pumpe 1 geförderte Druckmittel ausschließlich in den erschöpfungsgefährdeten Bremskreis, der nicht hinreichend mit Druckmittel versorgt ist, wozu das in Grundstellung elektromagnetisch nicht betätigte Trennventil 4 des erschöpfungsgefährdeten Bremskreises vollständig geöffnet bleibt, um die daran angeschlossene Arbeitskammer des Hauptzylinders 6 mit dem von der einkreisigen Pumpe 1 geförderten Druckmittel auffüllen zu können.
Ein Erschöpfen des Druckmittelvolumens in einer der Arbeitskammern des Hauptzylinders 6 ist somit durch die hiermit prinzipiell erläuterte Methode ausgeschlossen. Im Idealfall wird demnach durch entsprechendes Betätigen eines der Trennventile 4 in jeden der beiden Bremskreise I, II exakt so viel Druckmittel (Bremsflüssigkeit) von der Pumpe 1 in jeden Bremskreis I, II zurückgefördert, wie bei einer Regelung des Brems- und Antriebsschlupfs und/oder zur Fahrdynamikregelung in den Radbremsen 14 verbraucht wird. Folglich kann sich in keiner der beiden Arbeitskammern des Hauptzylinders 6 ein Volumendefizit einstellen.
Die bedarfgerechte Verteilung des Druckmittelvolumens auf beide Bremskreise lässt sich aber auch mit eingeschränkter Genauigkeit durch ein geeignetes Volumenmodell nachbilden, das in Form einer geeigneten Software im Steuergerät 21 abgelegt ist.
Anstelle der Verwendung eines relativ aufwendigen Volumenmodells eignet sich ebenso eine einfache Meßsensorik zur Volu menbestimmung in den beiden Bremskreisen I, II, welche vorzugsweise berührungslos die Position der Arbeitskolben (bestehend aus Druckkolben und Schwimmkolben 23) im Hauptzylinder 6 erfasst.
Hierzu zeigt die 2 einen Wegsensor 22 für den teilweise im Längsschnitt gezeigten Hauptzylinder 6, der aus der 1 hervorgegangen ist. Der Wegsensor 22 erfasst vorzugsweise die Position des Schwimmkolbens 23, wobei die für die Kolbenstellung repräsentativen Signale des Wegsensors 22 vom Steuergerät 21 ausgewertet werden. Die Überwachung des Schwimmkolbens 23 ist in der Regel ausreichend, um eine kritische Veränderung der Volumina in einem der beiden Bremskreise I, II festzustellen, da durch die Konstruktion und Wirkungsweise handelsüblicher Tandemhauptzylinder immer eine klare Korrelation zwischen den Kolbenpositionen des Druck- und Schwimmkolbens 23 besteht.
Beispielsweise lässt eine unzulässige Abweichung der Position des Schwimmkolbens 23 während einer Bremsdruckregelung in den Radbremsen 14 auf eine unzulässige Änderung der Volumenverteilung in den beiden Bremskreisen I, II gemäß der bereits beschriebenen Methode schließen, wobei ein hierfür im Steuergerät 21 gespeicherter Programmablauf zur Korrektur der Volumenverteilung in den Bremskreisen I, II bevorzugt erst dann aktiviert wird, wenn Volumenerschöpfung eines der beiden Bremskreise I, II droht, was zu einer vom Steuergerät 21 initiierten Schließbetätigung des im nicht erschöpften Bremskreis befindlichen Trennventils 4 führt, so dass das Volumen des nicht erschöpften Bremskreises von der Pumpe 1 über das andere Trennventil 4 in den sich erschöpften Brems kreis gefördert wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass mit relativ geringem regelungstechnischen Aufwand der von der Pumpe 1 während einer Bremsdruckregelung geförderte Volumenstrom über die in Grundstellung offenen Trennventile 4 nach Belieben auf beide Bremskreise I, II verteilen kann, solange sich zwischen den beiden Bremskreisen I, II keine unzulässige Volumendifferenz einstellt.
Der Wegsensor 22 nach 2 ist bevorzugt als induktiver Näherungsgeber ausgeführt, der nach dem Wirbelstromprinzip arbeitet. Dieses Messprinzip zeichnet sich durch hohe Robustheit aus und erfüllt die Anforderungen bezüglich der gewünschten Arbeitsfrequenz, erforderlichen Messdistanz und Messgenauigkeit. Vorzugsweise ist der Wegsensor 22 als Einschraubpatrone an der Stirnfläche des Hauptzylinders 6 befestigt und über ein Signalkabel mit dem Steuergerät 21 verbunden.

1: Pumpe
2: Ventilöffnungsquerschnitt
3a: Rückschlagventil
3b: Rückschlagventil
4: Trennventil
5: Leitungsabzweigung
5a: Leitungsabschnitt
5b: Leitungsabschnitt
6: Hauptzylinder
7: Bremsleitung
8: Rücklaufleitung
9: Niederdruckspeicher
10: Sammelleitung
11: Versorgungsleitung
12: Umschaltventil
13: Rückschlagventil
14: Radbremse
15: Drucksensor
16: Druckmittelvorratsbehälter
17: Drucksensor
18: Einlassventil
19: Auslassventil
20: Rückschlagventil
21: Steuergerät
22: Wegsensor
23: Schwimmkolben

Claims

Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes und/oder zur Fahrdynamikregelung in einem Kraftfahrzeug, das über zwei hydraulische Bremskreise verfügt, mit einem Hauptzylinder, der an einem Druckmittelvorratsbehälter angeschlossen ist, mit wenigstens einem den Druck im Hauptzylinder erfassenden Drucksensor, mit einer den Hauptzylinder mit einer Radbremse verbindenden Bremsleitung, die ein elektrisches Trennventil und ein Einlassventil aufnimmt, mit einer an der Radbremse angeschlossenen Rücklaufleitung, die mit einem Auslassventil und einem Niederdruckspeicher versehen ist, der mit der Saugseite einer Pumpe verbunden ist, sowie mit einer hydraulischen Verbindung der Druckseite der Pumpe zum Trennventil als auch zum Einlassventil, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckversorgung beider hydraulischen Bremskreise (I, II) eine einzige, einkreisige Pumpe (1) vorgesehen ist, deren Förderstrom mittels eines veränderbaren Ventilöffnungsquerschnitts (2) individuell für jeden Bremskreis (I, II) einstellbar ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilöffnungsquerschnitt (2) jedes in den beiden Bremskreisen (I, II) angeordneten Trennventils (4) vorzugsweise mittels eines geeigneten elektrischen Stroms und/oder einer geeigneten elektrischen Spannung stetig veränderbar ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Erfassung des hydraulischen Drucks in jeder Radbremse (14) eines Bremskreises (I, II) an jeder Bremsleitung (7) ein Drucksensor (15) angebracht ist, durch dessen in einem Steuergerät (21) ausgewerteten Signal der Ventilöffnungsquerschnitt (2) des mit dem Steuergerät (21) verbundenen Trennventils (4) mittels eines im Steuergerät (21) eingestellten elektrischen Stroms und/oder einer geeigneten elektrischen Spannung stetig veränderbar ist.
Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur bedarfgerechten Verteilung des Druckmittelvolumens während einer Bremsdruckregelung auf beide Bremskreise (I, II) im Steuergerät (21) ein geeignetes Volumenmodell abgelegt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Druckmittelvolumens in den beiden Bremskreisen (I, II) ein Sensor die Volumenaufnahme in beiden Arbeitskammern des Hauptzylinders (6) erfasst, wozu der Sensor vorzugsweise nach einem berührungslosen Messprinzip arbeitet.
Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Druckmittelaufnahme in den Arbeitskammern des Hauptzylinders (6) der Sensor als Wegsensor (22) ausgeführt ist, der vorzugsweise die Position des Schwimmkolbens (23) erfasst, wobei der Wegsensor (22) elektrisch mit einem Steuergerät (21) verbunden ist, das abhängig von Signalen des Wegsensors (22) die Druckmittelaufnahme im Hauptzylinder (6) errechnet und ein in die Bremskreise (I, II) eingesetztes Trennventil (4) in eine Sperrstellung schaltet, wenn das errechnete Druckmittelvolumen in einer der beiden Arbeitskammern des Hauptzylinders (6) kleiner ist als das zur Gewährleistung einer Bremsenfunktion theoretisch erforderliche Druckmittelvolumen des Hauptzylinders (6).
Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor (22) als induktiver Näherungsgeber ausgeführt ist, der vorzugsweise als Einschraubpatrone an der Stirnfläche des Hauptzylinders (6) befestigt und über ein Signalkabel mit dem Steuergerät (21) verbunden ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckversorgung beider Bremskreise (I, II) die Druckseite der Pumpe (1) doppelflutig ausgeführt ist, wozu an der Pumpendruckseite eine Leitungsabzweigung (5) mit zwei Leitungsabschnitten (5a, 5b) vorgesehen ist, die mit beiden Bremskreisen (I, II) verbunden sind.
Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur hydraulischen Trennung beider Bremskreise (I, II) in jeden Leitungsabschnitt (5a, 5b) ein ausschließlich in Förderrichtung der Pumpe (1) öffnendes Rückschlagventil (3a, 3b) eingesetzt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (3a, 3b) jeweils stromauf wärts zu einem Anschlusspunkt (A) eines jeden Bremskreises (I, II) angeordnet ist, der jeweils die hydraulische Verbindung des Hauptzylinders (6) über das Trennventil (4) mit der Bremsleitung (7) und dem Leitungsabschnitt (5a, 5b) herstellt.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anschluss der beiden Bremskreise (I, II) an die Saugseite der Pumpe (1) beide Rücklaufleitungen (8) jeweils stromabwärts zu ihren Niederdruckspeichern (9) in einer einzigen Sammelleitung (10) zusammengeführt sind.
Bremsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts zu einem Anschlusspunkt (B), der die beiden Rücklaufleitungen (8) mit der Sammelleitung (10) verbindet, für jeden Bremskreis (I, II) eine mit dem Hauptzylinder (6) verbundene Versorgungsleitung (11) angeschlossen ist, die ein elektrisch in eine Drosselstellung schaltbares Umschaltventil (12) aufweist.
Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur hydraulischen Entkoppelung beider Umschaltventile (12) in jede für die Druckversorgung der Pumpe (1) vorgesehene Versorgungsleitung (11) ein ausschließlich in Förderrichtung der Pumpe (1) öffnendes Rückschlagventil (13) eingesetzt ist, das zwischen dem Umschaltventil (12) und dem Anschlusspunkt (B) in der Versorgungsleitung (11) angeordnet ist.
Bremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) als elektrisch angetriebene Rotationspumpe, vorzugsweise als Zahnradpumpe oder Flügelzellenpumpe ausgeführt ist.