DE19500544A1 - Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem - Google Patents

Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem

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DE19500544A1
DE19500544A1 DE1995100544 DE19500544A DE19500544A1 DE 19500544 A1 DE19500544 A1 DE 19500544A1 DE 1995100544 DE1995100544 DE 1995100544 DE 19500544 A DE19500544 A DE 19500544A DE 19500544 A1 DE19500544 A1 DE 19500544A1
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Hans-Joerg Dr Feigel
Andreas Dr Klein
Ulrich Dr Neumann
Lothar Schiel
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Continental Teves AG and Co OHG
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ITT Automotive Europe GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem für blockiergeschützte Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren Hauptbrems zylinder einem Wegsensor zur Erkennung des Betätigungsweges des Betätigungspedals, mit durch eine elektronische Steuereinheit ansteuerbaren Bremsdruckgebern, an die die Radbremsen des Fahrzeugs direkt angeschlossen sind und deren Verbindung mit dem Hauptbremszylinder mittels einer durch die Steuereinheit ansteuerbaren Ventileinrichtung absperrbar ist.
Ein derartiges Bremsbetätigungssystem ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 317 182 A2 bekannt. Die darin gezeigte Anordnung stellt einen sogenannten Volumenverstärker für eine Fahrzeugradbremse dar, dessen besonderes Merkmal darin besteht, daß der in der Radbremse bei einer Normalbremsung wirkende Druck mit dem im Hauptbremszylinder herrschenden hydraulischen Druck identisch ist. Während der Normalbremsung wird vom Hauptbremszylinder lediglich ein verhältnismäßig kleines Druckmittelvolumen verschoben, während das für einen ausreichenden Druckaufbau in der Radbremse erforderliche Druckmittelvolumen vom elektrisch ansteuerbaren Bremsdruckgeber zur Verfügung gestellt wird.
Ein Nachteil des vorbekannten Bremsbetätigungssystems besteht darin, daß beim Auftreten eines elektrischen Defekts, der einen Ausfall der Steuerelektronik und somit des Bremsdruckgebers zur Folge haben kann, keine Maßnahmen vorgesehen sind, mit deren Hilfe eine akzeptable Notbremsung realisiert werden könnte, da der Hauptbremszylinder nicht in der Lage ist, das dafür erforderliche Druckmittelvolumen zur Verfügung zu stellen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein elektrisch regelbares Bremsbetätigungssystem der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß einer ausreichende Notbremsfunktion gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben des Hauptbremszylinders zweiteilig ausgebildet ist und aus einem mit dem Betätigungspedal in kraftübertragender Verbindung stehenden ersten Kolbenteil kleineren Durchmessers sowie einem zweiten Kolbenteil größeren Durchmessers besteht, der im Abstand vom ersten Kolbenteil, von diesem mitnehmbar, angeordnet ist. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß der erste Kolbenteil bei intakter Bremsanlage wirksam wird, und einen hohen Druck am Betätigungspedal spüren läßt, während der zweite Kolbenteil insbesondere für eine Notbremsung sorgt und über den üblichen Betriebshub hinaus Druckmittelvolumina auch für groß ausgelegte Radbremsen liefert.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 aufgeführt.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten und
Fig. 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Bremsbetätigungssystems.
Das in Fig. 1 dargestellte, elektronisch regelbare Bremsbetätigungssystem nach der Erfindung besteht aus einem mittels eines Betätigungspedals 1 betätigbaren einkreisigen Hauptbremszylinder 2, dessen Kolben 30 durch einen mit dem Betätigungspedal 1 über eine Kolbenstange 29 in kraftübertragender Verbindung stehenden, entgegen der Betätigungsrichtung durch eine erste Rückstellfeder 48 vorgespannten ersten Kolbenteil 31 kleineren Durchmessers sowie einen unter der Wirkung einer zweiten Rückstellfeder 49 an einem Anschlag 51 anliegenden zweiten Kolbenteils 33 größeren Durchmessers gebildet ist. Beide Kolbenteile 31, 32 begrenzen im Gehäuse des Hauptbremszylinders 2 hydraulische Räume 37, 38, die über eine im zweiten Kolbenteil 32 vorgesehene Bohrung 39 miteinander verbunden sind und mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 27 in Verbindung stehen.
An den vom zweiten Kolbenteil 32 begrenzten Raum 38 sind mittels einer hydraulischen Leitung 11 einerseits der ersten Fahrzeugachse zugeordnete Radbremsen 7, 8 und andererseits zwei, den Radbremsen 7, 8 einzeln zugeordnete, elektrisch ansteuerbare Bremsdruckgeber 4, 5 angeschlossen. In der Leitung 11 ist bei vorzugsweise ein elektromagnetisch betätigbares Trennventil 13 eingefügt, während in der Verbindungsleitung 33 zwischen den zu den Radbremsen 7, 8 führenden Ausgängen der Bremsdruckgeber 4, 5 ein zweites elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil 14 geschaltet ist, das bei Normalbremsungen einen Druckausgleich zwischen den Radbremsen 7, 8 ermöglicht.
Der anderen Fahrzeugachse zugeordnete Radbremsen 9, 10 sind mittels einer zweiten hydraulischen Leitung 12 gemeinsam an einen mit einem eigenen Druckmittelvorratsbehälter 28 versehenen dritten Bremsdruckgeber 6 angeschlossen, der ihre Betätigung unabhängig vom Hauptbremszylinder 2 ermöglicht. Um die in den Radbremsen 9,10 eingesteuerten Drücke radindividuell einstellen zu können, sind den Radbremsen 9, 10 elektromagnetisch schaltbare Multiplexventile 15, 16 vorgeschaltet.
Alle drei Bremsdruckgeber 4, 5, 6 sind von ihrem Aufbau her gleich und bestehen aus je einem einfachen Hydraulikzylinder 24, 25, 26, in dem je ein Kolben 34, 35, 36 verschiebbar geführt ist, der durch je einen vorzugsweise reversierbaren Gleichstrommotor 44, 45, 46 antreibbar ist.
Der gemeinsamen Ansteuerung der Gleichstrommotoren 44, 45, 46 sowie der Elektromagnetventile 13, 14, 15, 16 dient eine elektronischen Steuereinheit 3, der als Eingangssignal die Ausgangssignale eines den Betätigungsweg des Betätigungspedals 1 sensierenden Wegsensors 20, eines an den Druckraum 37 + 38 des Hauptbremszylinders 2 angeschlossenen ersten Drucksensors 17, eines an die zweite Leitung 12 angeschlossenen zweiten Drucksensors 19 sowie eines an den zu den Radbremsen 7, 8 führenden Leitungsabschnitt angeschlossenen dritten Drucksensors 18 zugeführt werden. Als weitere Eingangssignale können der Steuereinheit 3 Informationen über den Betätigungsweg der Bremsdruckgeberkolben 34, 35, 36 zugeführt werden, die von schematisch angedeuteten Weg- bzw. Lagesensoren 21, 22, 23 zur Verfügung gestellt werden. Außerdem sind den einzelnen, nicht gezeigten Rädern Radsensoren zugeordnet, deren der jeweiligen Radgeschwindigkeit entsprechende Ausgangssignale als weitere Eingangsgrößen der elektronischen Steuereinheit 3 zugeführt werden.
Die in Fig. 2 der Zeichnung gezeigte Ausführung der erfindungsgemäßen Bremsanlage weist eine Diagonalaufteilung der Bremskreise auf. Der Hauptbremszylinder 50 dieser Ausführung ist vorzugsweise in Tandembauweise ausgeführt und verfügt über einen dem Druckraum 37 + 38 nachgeordneten zweiten Druckraum 40, der von einem mit dem im ersten Druckraum 37 + 38 herrschenden hydraulischen Druck beaufschlagbaren zweiten Hauptbremszylinderkolben 41 begrenzt ist, der vorzugsweise mit einer im Gehäuse des Hauptbremszylinders 50 unbeweglich angeordneten Dichtmanschette 42 zusammenwirkt. Der erste (Primär)-Kolben 30 besteht bei der gezeigten Ausführung aus einem Ringkolben 32a größeren Durchmessers, in dem ein durch das Betätigungspedal 1 betätigbarer Innenkolben 31a, verschiebbar geführt ist.
Wie der Fig. 2 weiter zu entnehmen ist, sind an den ersten Druckraum 37 + 38 des Hauptbremszylinders 50 über ein erstes Sperrventil 13a eine einer Fahrzeugsachse, vorzugsweise der angetriebenen Vorderachse, zugeordnete Radbremse 7a, sowie eine der anderen Fahrzeugachse, vorzugsweise der nicht angetriebenen Hinterachse, zugeordnete Radbremse 9a angeschlossen. Während an den Leitungsabschnitt zwischen dem Sperrventil 13a und der Radbremse 7a der im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnte Bremsdruckgeber 4 angeschlossen ist, führt die Verbindung zwischen dem ersten Hauptbremszylinder-Druckraum 37 + 38 mit der Radbremse 9a über einen ersten Druckraum eines der Hinterachse zugeordneten, vorzugsweise zweikreisig ausgeführten dritten Bremsdruckgebers 6a, dessen zweiter Druckraum einerseits mit der zweiten, der Hinterachse zugeordneten Radbremse 10a und andererseits mit dem zweiten Hauptbremszylinder-Druckraum 40 in Verbindung steht. Dadurch wird erreicht, daß bei einer Ansteuerung des dritten Bremsdruckgebers 60 bzw. einer Bewegung seiner Kolben 43, 47 in Betätigungsrichtung die Verbindungen zwischen den Radbremsen 9a, 10a und dem Hauptbremszylinder 50 abgeserrt werden. Die zweite, der angetriebenen Vorderachse zugeordnete Radbremse 8a steht schließlich einerseits über ein zweites Sperrventil 13b mit dem zweiten Hauptbremszylinder-Druckraum 40 und andererseits mit dem an den zwischen dem zweiten Sperrventil 13b und der Radbremse 8a liegenden Leitungsabschnitt angeschlossenen zweiten Bremsdruckgeber 5 in Verbindung.
Das insbesondere in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Bremsbetätigungssystem funktioniert wie folgt:
Wird ein Bremsvorgang durch Niederdrücken des Bremsbetätigungspedals 1 bzw. Verschieben des ersten Kolbenteils 31 eingeleitet, so wird ein verhältnismäßig geringes Druckmittelvolumen über das offene Sperrventil 13 den Radbremsen 7, 8 zugeführt. Der zweite Kolbenteil 32 größeren Durchmessers bleibt stehen. Gleichzeitig wird der Fahrerverzögerungswunsch vom Wegsensor 20 erkannt und zusammen mit dem vom Drucksensor 17 ermittelten Druckwert der elektronischen Steuereinheit 3 mitgeteilt, deren Steuersignale nach Maßgabe des Wegsensorsignals eine Ansteuerung der Bremsdruckgeber 4, 5 und 6 bewirken. Die Ansteuerung des der Hinterachse zugeordneten Bremsdruckgebers 6 erfolgt dabei so, daß die durch die Drucksensoren 17 und 19 ermittelten Druckwerte in einem vorher festgelegten Verhältnis zueinander stehen, wobei die elektronische Steuereinheit 3 mit der darin installierten Bremskraftverteilung die gewünschten Bremsmomente an den Fahrzeugachsen errechnet. Ein Bremsdruckaufbau an der Hinterachse kann demnach ausschließlich durch Betätigung des zugeordneten Brems­ druckgebers erreicht werden. Die Ansteuerung der den Vorder­ achsbremsen 7, 8 zugeordnete Bremsdruckgeber 4, 5 erfolgt in ei­ nem vorher bestimmten Verhältnis der vom Hauptbremszylinder 2 und den Bremsdruckgebern 4, 5 aufzubringenden Druckmittelvolu­ mina.
Ein Druckabbau erfolgt durch Zurückfahren der Kolben 34, 35, 36. Wird in einem ABS-Regelfall beispielsweise ein Blockieren der Vorderräder erkannt, so erzeugt die elektronische Steuerein­ heit 3 Steuersignale, die ein Schließen des Trennventils 13 bewirken. Die vom Fahrer gewünschte Verzögerung wird als ein Druckwert vom Drucksensor 17 erfaßt. Ein Druckabbau in der Ragelung erfolgt durch aktive Drehrichtungsumkehr der Gleichstrommotoren 44, 45. Eine Aufnahme des aus dem Hauptbremszylinder 2 verdrängten Druckmittelvolumens wird durch einen über die Ruhestellung der Bremsdruckgeberkolben 34, 35 hinausgehenden Rückhub "a" ermöglicht.
Eine Bremsdruckregelung an der Hinterachse wird durch Betätigung des Gleichstrommotors 46 in beiden Drehrichtungen bzw. durch Schalten der Multiplexventile 15, 16 realisiert.
Eine ABS-Regelung wird demnach radindividuell im Regelmodus mit den nicht gezeigten Raddrehzahlsensoren durchgeführt, wobei die Bremsdruckmodulation an der Hinterachse beispielsweise nach dem "Select-Low-Prinzip" erfolgen kann.
Bei einem Ausfall der Elektronik/Fahrzeugelektrik bleiben alle Ventile in der in Fig. 1 gezeigten stromlosen Schaltstellung. Dabei werden beide der Vorderachse zugeordneten Radbremsen 7, 8 über das stromlos offene Sperrventil 13 mit dem Hauptbremszylinder 2 verbunden, so daß die gesetzlich geforderten Bestimmungen bei Ausfall der Elektronik erfüllt werden. Der zweite Kolbenteil 32 erfüllt dabei eine Notbremsfunktion, indem er bei gleichzeitiger Schließung der Bohrung 39 durch Anlage des ersten Kolbenteiles 31 von diesem mitgenommen wird, und über seine größere aktive Fläche einen Druckaufbau in den an den Druckraum 38 angeschlossenen Radbremsen 7, 8 ermöglicht.
Bezugszeichenliste
 1 Betätigungspedal
 2 Hauptbremszylinder
 3 Steuereinheit
 4 Bremsdruckgeber
 5 Bremsdruckgeber
 6, 6a Bremsdruckgeber
 7, 7a Radbremse
 8, 8a Radbremse
 9 Radbremse
10 Radbremse
11 Leitung
12 Leitung
13, 13a, b Trennventil
14 2/2-Wegeventil
15 Multiplexventil
16 Multiplexventil
17, 17a, b Drucksensor
18 Drucksensor
19 Drucksensor
20 Wegsensor
21 Weg- bzw. Lagesensor
22 Weg- bzw. Lagesensor
23 Weg- bzw. Lagesensor
24 Hydraulikzylinder
25 Hydraulikzylinder
26, 26a Hydraulikzylinder
27 Druckmittelvorratsbehälter
28 Druckmittelvorratsbehälter
29 Kolbenstange
30 Kolben
31, 31a Kolbenteil
32, 32a Kolbenteil
33 Abschnitt
34 Kolben
35 Kolben
36 Kolben
37 Raum
38 Raum
39 Bohrung
40 Druckraum
41 Kolben
42 Dichtmanschette
43 Kolben
44 Gleichstrommotor
45 Gleichstrommotor
46 Gleichstrommotor
47 Kolben
48 Rückstellfeder
49 Rückstellfeder
50 Hauptbremszylinder
51 Anschlag

Claims (13)

1. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem für blockiergeschützte Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren Hauptbremszylinder, einem Sensor zur Erkennung des Betätigungsweges des Betätigungspedals, mit durch eine elektronische Steuereinheit ansteuerbaren Bremsdruckgebern, an die die Bremsen des Fahrzeugs direkt angeschlossen sind, und deren Verbindung mit dem Hauptbremszylinder mittels einer durch die Steuereinheit ansteuerbarer Ventileinrichtung absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) des Hauptbremszylinders (2, 50) zweiteilig ausgebildet ist und aus einem mit dem Betätigungspedal (1) in kraftübertragender Verbindung stehenden ersten Kolbenteil (31, 31a) kleineren Durchmessers sowie einem zweiten Kolbenteil (32, 32a) größeren Durchmessers besteht, der im Abstand vom ersten Kolbenteil (31, 31a) von diesem mitnehmbar, angeordnet ist.
2. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolbenteil (31a) im zweiten Kolbenteil (32a) geführt ist.
3. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolbenteil (31, 31a) einen ersten hydraulischen Raum (37) begrenzt, der mittels einer im zweiten Kolbenteil (32, 32a) vorgesehenen Bohrung (39) mit einem zweiten hydraulischen Raum (38) verbunden ist.
4. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verbindung (11) die einer Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen (7, 8) angeschlossen sind, die mit je einem Druckgeber (4, 5) in Verbindung stehen, wobei zwischen den beiden Radbremsen (7, 8) eine mittels eines durch die elektronische Steuereinheit (3) ansteuerbaren Ventils (14) absperrbare Verbindung (33) vorgesehen ist.
5. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der anderen Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen (9, 10) unabhängig vom Hauptbremszylinder (2) betätigbar sind.
6. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die der anderen Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen (9, 10) durch einen durch die elektronische Steuereinheit (3) ansteuerbaren dritten, vorzugsweise einkreisigen Bremsdruckgeber (6) betätigbar sind.
7. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den der anderen Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen (9, 10) elektromagnetisch schaltbare Multiplexventile (15, 16) vorgeschaltet sind.
8. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbremszylinder (50) zweikreisig bzw. in der Tandembauweise ausgeführt ist, wobei an seine Druckräume (37 + 38, 40) jeweils eine der ersten Fahrzeugachse zugeordnete Radbremse (7a bzw. 8a) sowie eine der zweiten Fahrzeugachse zugeordnete Radbremse (10 bzw. 9) angeschlossen sind, wobei die Verbindung zwischen den Hauptbremszylinderdruckräumen (37 + 38, 40) und den der zweiten Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen (9, 10) bei einer Betätigung des Hauptbremszylinders (50) mittels des der zweiten Fahrzeugachse zugeordneten vorzugsweise zweikreisigen Bremsdruckgebers (6a) abgesperrt wird.
9. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der den zweiten Druckraum (40) des Hauptbremszylinders (50) begrenzende Kolben (41) mit einer im Hauptbremszylindergehäuse unbeweglich angeordneten Dichtmanschette (42) zusammenwirkt.
10. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremsdruckgeber durch je einen Hydraulikzylinder gebildet sind, dessen Kolben von einem Elektromotor unter Zwischenschaltung eines Getriebes angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (34, 35, 36, 43, 47) einen über ihre Ruhestellung hinausgehenden Rückhub (a) aufweisen, der in einem Regelfall eine Aufnahme des aus dem Hauptbremszylinder (2, 50) hinausgeschobenen Druckmittelvolumens ermöglicht.
11. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (21, 22, 23) vorgesehen sind, die eine Erkennung der Lage der Kolben (34, 35, 36, 43 bzw. 47) ermöglichen.
12. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Drucksensoren (17, 17a, 17b) zur Ermittlung des vom Hauptbremszylinder (2, 50) aufgebrachten hydraulischen Druckes vorgesehen sind.
13. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Drucksensoren (18, 19) zur Ermittlung des in den Radbremsen (7, 8, bzw. 9, 10) eingesteuerten hydraulischen Druckes vorgesehen sind.
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