DE19538974A1 - Bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Bremsanlage ist aus der GB PS 1597930 bekannt.

Die Patentschrift beschreibt, daß ein Antriebskolben vorgesehen ist, der elektrisch steuerbar mit einem hydraulischen Druck belastet wird, um eine zusätzliche Betätigungskraft für einen Hauptzylinder zur Verfügung zu stellen.

Die vorliegende Erfindung schlägt vor, eine derartige Antriebs­ einheit zur gezielten Pedalkraftverstärkung zu nutzen, wozu ein Pedalsensor vorgesehen ist, der zumindest den Pedalweg erfaßt. Der in die Antriebskammer einzusteuernde Druck wird dabei be­ stimmt von dem Pedalweg.

Die Druckquelle kann aber auch dazu genutzt werden, um unabhän­ gig von einer Pedalbetätigung einen Betätigungsdruck für den Hauptzylinder aufzubauen. Ein derartiges System wird als Fremd­ kraftbremsanlage bezeichnet.

Die Grundidee besteht somit darin, eine einfache Antriebsein­ heit derart über eine elektrisch steuerbare Druckquelle mit Druckmittel zu versorgen, daß diese sowohl als Verstärker für die Pedalkraft als auch als alleinige Betätigungskraftquelle für den Hauptzylinder arbeiten kann.

Ein derartiges System kann auch dahingehend erweitert werden, daß die steuerbare Druckquelle dazu genutzt wird, die Kupplung zu betätigen und zwar nicht nur in den Fällen, die im Stand der Technik beschrieben sind, nämlich im Falle einer Antriebs­ schlupfregelung die angetriebenen Räder vom Motor zu trennen, sondern auch auf Grund von Steuersignalen der Steuerung eines halbautomatisches Getriebes.

Zur Steuerung der Pedalkraftverstärkung können in vorteilhafter Weise sowohl die Signale eine Pedalwegsensors als auch die Signale eine Pedalkraftsensors in Kombination herangezogen werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprü­ chen entnommen werden.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von zwei Ausführungsbei­ spielen näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 das Grundsystem einer fremdbetätigbaren Bremsanlage, und die

Fig. 2 eine Ausführungsform, bei der zusätzlich zur Grundaus­ führung eine Kupplungsbetätigung vorgesehen ist.

Es soll zunächst auf die Fig. 1 Bezug genommen werden. Das Grundsystem besteht aus einem Hauptzylinder 1, der in diesem Ausführungsbeispiel als Tandem-Hauptzylinder ausgeführt ist. Dem Hauptzylinder 1 ist eine Antriebseinheit 2 mechanisch vor­ geschaltet, die über eine elektrisch steuerbare Druckquelle 3 mit hydraulischer Energie versorgt wird. Die Antriebseinheit enthält, was hier nicht näher dargestellt ist, einen Antriebs­ kolben, der am Arbeitskolben des Hauptzylinders abgestützt ist. Der Antriebskolben begrenzt weiterhin eine Antriebskammer, die über eine Leitung 4 mit der elektrisch steuerbaren Druckquelle 3 verbunden ist.

Die Antriebseinheit ist damit so gestaltet, daß der Hauptzylin­ der betätigt wird, wenn Druckmittel unter Druck aus der Druck­ quelle 3 in die Antriebskammer einströmt.

Um die Druckquelle 3 steuern zu können, und um ggf., das heißt bei Ausfall der Druckquelle 3, den Hauptzylinder 1 mechanisch betätigen zu können, ist ein Pedal 5 vorgesehen, das über einen Pedalkolben 6 mit der Antriebseinheit zusammenwirkt. Dies kann in unterschiedlicher Weise erfolgen.

Eine erste Möglichkeit besteht darin, daß der Pedalkolben 6 fest mit dem Antriebskolben verbunden ist. Eine weitere Mög­ lichkeit besteht darin, daß der Pedalkolben 6 lediglich am Antriebskolben anliegt. Außerdem kann vorgesehen sein, daß der Pedalkolben 6 lediglich mit einer Wirkfläche in die Antriebs­ kammer eintaucht, was dazu führt, daß der in der Antriebskammer eingesteuerte Druck der vom Fahrer ausgeübten entgegenwirkt. Desweiteren ist es denkbar, daß der Pedalkolben 6 lediglich an einer Simulationsfeder abgestützt ist.

Entscheidend ist, daß ein Pedalsensor 7 vorgesehen ist, der in dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 einen Wegsensor umfaßt. Dieser Sensor erfaßt den Verschwenkweg des Pedals 5, den es unter Einwirkung der Pedalkraftdurch zurücklegt.

Zusätzlich kann, was in dieser Figur nicht dargestellt ist, der Pedalsensor einen Kraftsensor enthalten, der die auf das Pedal ausgeübte Kraft mißt.

Die Signale des Pedalsensors 7 werden einer elektronischen Steuereinheit 8 zugeführt, die aufgrund bestimmter Algorithmen den Druck errechnet, den die Druckquelle 3 der Antriebskammer zur Verfügung stellen soll. Dazu errechnet die Steuereinheit 8 entsprechende Stellsignale, die am Ausgang 9 zur Verfügung gestellt werden.

Die Form der Signale am Ausgang 9 hängt von der Art der Druck­ quelle ab. Beinhaltet die Druckquelle eine Pumpe, deren Druck­ mittelabgabe über ein Ventil gesteuert wird, so stehen am. Aus­ gang 9 entsprechende Schaltsignale für das Ventil zur Verfü­ gung. Wird die Druckquelle von einem Stellzylinder gebildet, dessen Kolben von einem Motor angetrieben wird, so liegen am Ausgang 9 entsprechende Signale für den Stellmotor vor.

An den Hauptzylinder 1 sind zwei Bremskreise, die mehrere Rad­ bremsen 12, 13, 14, 15 umfassen, angeschlossen.

Die Bremskreise 10, 11 enthalten eine hydraulische Steuereinheit 16, die Ein- und Auslaßventile sowie Rückförderpumpen enthält. Hier sind verschiedene hydraulische Schaltungsmöglichkeiten bekannt, die an dieser Stelle nicht näher erläutert werden brauchen. Entscheidend ist, daß mit Hilfe der Ventile die Drüc­ ke in den Radbremsen individuell und unabhängig vom Druck im Hauptzylinder eingestellt werden können.

Die elektronische Steuereinheit 8 sieht nun mindestens zwei Algorithmen vor, die unterschiedlichen Betriebsarten zugeordnet sind.

Im Verstärkermodus wird in Abhängigkeit von den Signalen des Pedalsensors, insbesondere von den Signalen des Wegsensors ein Druck für die Antriebseinheit zum Betätigen des Hauptzylinders 1 ermittelt. Der Betätigungsdruck wird dabei so ermittelt, das mit größerwerdendem Pedalweg die Betätigungskraft überpropor­ tional ansteigt, was in etwa der Kraft-Wegcharakteristik eines Pedals für eine herkömmliche Bremsanlage entspricht. In dieser Betriebsart arbeitet das System im Endeffekt wie ein mechanisch betätigtes Proportionalventil eines üblichen hydraulischen Verstärkers.

Um den in der Steuereinheit 8 errechneten Druck in der An­ triebskammer einstellen zu können, schließt an die Kammer bzw. an die Druckleitung 4 ein Drucksensor 17 an, dessen Signal an die elektronische Steuereinheit 8 gegeben wird, so daß ein un­ terlagerter Druckregler realisiert werden kann.

Die mit den Radbremsen 12-15 versehenen Räder des Fahrzeuges sind mit Drehzahlsensoren 18, 19, 20, 21 versehen, die ihre Signale ebenfalls an die elektronische Steuereinheit 8 geben.

Die Radsensoren ermöglichen es, den Schlupf der Räder zu er­ mitteln, so daß für den Fall, daß eine oder mehrere Räder zu blockieren drohen, eine Bremsschlupfregelung stattfinden kann.

Dazu werden Steuersignale an die hydraulische Steuereinheit 16 gegeben.

Eine Bremsschlupfregelung läuft dabei unabhängig von der Steue­ rung der Antriebseinheit 2.

Die hydraulische Steuereinheit 16 kann aber nicht nur einge­ setzt werden, um den Bremsschlupf zu regeln, also ein Blockie­ ren der Räder zu vermeiden, sondern auch um den Antriebsschlupf zu begrenzen, oder aber gezielt Bremskräfte aufzubauen, um ein Schleudern des Fahrzeuges zu verhindern. Diese und weitere Systeme werden unter dem Begriff "fremdbetätigt" zusammenge­ faßt, da in diesem Fall ein Bremsdruck in den Radbremsen aufge­ baut wird, auch ohne daß das Pedal 5 betätigt wird. Dazu weist die elektronische Steuereinheit 8 eine Schnittstelle 22 zu weiteren elektronischen Reglern auf, die entsprechende Regel­ algorithmen aufweisen und über die elektronische Steuereinheit 8 die Druckquelle 3 derart steuern, daß unabhängig von einer Pedalbetätigung im Hauptzylinder 1 ein Druck aufgebaut wird, der anschließend durch eine Ansteuerung der hydraulischen Steu­ ereinheit 16 entsprechend der in den weiteren elektronischen Steuereinheiten abgelegten Regelalgorithmen modifiziert wird.

Die Besonderheit der Bremsanlage liegt somit darin, daß sowohl im Fall einer Pedalbetätigung als auch im Falle einer Fremdbe­ tätigung der Betätigungsdruck in der Antriebseinheit 2 über eine elektrisch steuerbare Druckquelle 3 eingespeist wird. Damit kann auf ein mechanisch arbeitendes Proportionalventil in der Antriebseinheit 2 verzichtet werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Erweiterung des Systems nach Fig. 1 mit einer Kupplungsbetätigung 30.

Weiterhin ist die elektronische Steuereinheit 8 für die Druck­ quelle 3 räumlich integriert mit der elektronischen Steuerung für die hydraulische Steuereinheit 16.

Weiterhin wird diese kombinierte elektronische Steuereinheit räumlich zusammengeführt mit der hydraulischen Steuereinheit 16.

Der Pedalsensor 7 besteht hier, wie schon angedeutet, aus einem Wegsensor 31 sowie einem Kraftsenor 32. Die Felder 33 und 34 deuten weitere Sensoren an, die notwendig sind, um verschiedene Regelaufgaben erledigen zu können.

Die elektrisch steuerbare Druckquelle 3 besteht hier aus einer Pumpe 35 und einem Speicher 36, die über zwei durch Druckstel­ ler 37, 38 getrennte Ausgänge 39 und 40 verfügt. Während der eine Ausgang 39 über die Druckleitung 4 zur Antriebseinheit 2 geführt ist, führt der zweite Ausgang 46 über eine Druckleitung 41 zu einer Kupplungsbetätigung 30. Das heißt für die Antriebs­ einheit 2 sowie für die Kupplungsbetätigung 30 ist ein gemein­ samer hydraulischer Antrieb vorgesehen.

Grundsätzlich können natürlich anstelle einer gemeinsamen Druckquelle 35 auch getrennte Druckquellen vorgesehen werden, die z. B. als Stellaktuatoren ausgebildet sein können.

Der von der Pumpe zur Verfügung gestellt Druck liegt bei ca. 50 bar. Dies ist ein üblicher Betätigungsdruck für Kupplungen in Personenkraftwagen, der es ermöglicht Stellzylinder aus Kunst­ stoff zu verwenden. Die Antriebseinheit 2 kann nun ebenfalls diesem Druckniveau angepaßt werden, so daß ein integriertes Druckversorgungssystem auf niedrigen Druckniveau entsteht.

Zur Betätigung der Drucksteller 37 und 38 ist eine elektroni­ sche Steuereinheit 8′ vorgesehen, die neben den Signalen der Pedalsensoren 31, 32 Signale von Sensoren 42 erhält, die not­ wendig sind, die Steuerung der Kupplungsbetätigung durchzu­ führen.

Die Steuereinheit 8′ enthält auch Unteralgorithmen, die dafür sorgen, daß die Antriebseinheit 2 zur Betätigung der Bremse mit Priorität mit Druckmittel versorgt wird.

Das beschriebene System ist insbesondere dann von Interesse, wenn im Fahrzeug auf ein Kupplungspedal verzichtet wird, und die Kupplung somit nicht vom Fahrer sondern automatisch auf­ grund von Signalen einer entsprechenden Sensorik betätigt wird. Auf diese Weise kann ein halbautomatisches Getriebe realisiert werden.

Für den eingangs erwähnten Verstärkermodus hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, mit zwei Pedalsensoren zu arbeiten, wobei der eine Sensor als Wegsensor und der andere Sensor als Kraftsensor ausgebildet ist.

Eine übliche Pedalcharakteristik ist nämlich dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einer Anfangsphase große Pedalwege zurückge­ legt werden, ohne daß der Druck in den Bremskreisen überpro­ portional ansteigt. Sobald aber ein bestimmter Druck aufgebaut worden ist, lassen sich schon mit kleinen zusätzlichen Pedalwe­ gen überproportionale Drucksteigerungen erreichen.

Die Drucksteuerung bzw. -regelung im Verstärkermodus läßt sich damit am einfachsten durchführen, indem bei kleinen Drücken die Steuerung auf die Weginformation aufbaut, während bei hohen Drücken die Kraftinformation genutzt wird.

Claims (6)

1. Bremsanlage mit einem Hauptzylinder (1), der eine Arbeits­ kammer aufweist, die von einem Arbeitskolben begrenzt wird und an die Bremskreise mit Radbremsen angeschlossen sind,
mit einer Antriebseinheit (2), die einen Antriebskolben aufweist, der am Arbeitskolben abgestützt ist, und der eine Antriebskammer begrenzt,
und mit einer elektronisch steuerbaren Druckquelle, die hydraulisch mit der Antriebskammer verbunden ist, mit einer elektronischen Steuereinrichtung, die einen Druck für die Antriebskammer ermittelt und entsprechende Signale an die Druckquelle (3) abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pedalsensor (7, 31, 32) vorgesehen ist, der zumindest den Pedalweg erfaßt, wobei aufgrund der Pedalweginformation der Druck in der Antriebskammer ermittelt wird und wobei der Druck in der Antriebskammer ausschließlich aufgrund eines elektronischen Steuersignals bestimmt und eingestellt wird.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bremskreisen eine hydraulische Steuereinheit (16) vor­ gesehen ist, die wenigstens ein Ventil und mindestens eine Rückförderpumpe beinhaltet, wobei durch eine entsprechende Ansteuerung der hydraulischen Steuereinheit (16) der Druck in den Radbremsen (13, 14, 15) individuell und unabhängig vom Hauptzylinderdruck eingestellt werden kann.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pedalsensor (7) neben einem Wegsensor (31) einen wei­ teren Sensor (32) enthält, der die auf das Pedal (5) aus­ geübte Kraft ermittelt und an eine elektrische Steuerein­ heit weitergibt.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Antriebskammer eingesteuerte Druck bei kleinen Pedalwegen aufgrund der Pedalweginformation und bei großen Betätigungskräften aufgrund der Kraftinformation ermittelt wird.

5. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch steuerbare Druckquelle (3) über einen ersten Ausgang (39) verfügt, der mit der Antriebseinheit (2) ver­ bunden ist, und über einen weiteren Ausgang (40) verfügt, der mit einer Kupplungsbetätigung verbunden ist.

6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle (3) für beide Ausgänge über eine gemeinsame Druckquelle (35) verfügt.