DE19541381A1 - Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Aktivbremsung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Aktivbremsung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter Aktivbremsung ist eine Betätigung der Radbremsen zu verstehen, die unabhängig von der Betätigung des Bremspedals erfolgen kann.

Eine gattungsgemäße Bremsanlage ist aus der WO 92/17357 be­ kannt. Die beschriebenen Bremsanlagen nutzen zum Druckaufbau in den Bremskreisen bei einer Aktivbremsung aus, daß in einem Tandemhauptzylinder bei Druckaufbau im Primärbremskreis ein zwischen den beiden Druckkammern angeordneter Schwimmkolben für Druckausgleich zwischen den beiden Bremskreisen sorgt. Ein Druckaufbau im Druckstangenkreis bringt also einen ent­ sprechenden Druckanstieg im Schwimmkolbenkreis mit sich. Um einen Druck im Druckstangenkreis aufbauen zu können, ohne daß das Bremspedal betätigt wird, befindet sich in der Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Behälteranschluß des Druckstangenkreises ein Absperrventil, welches bei einem Druckaufbau zur Aktivbremsung geschlossen wird.

Wenn eine derartige Bremsanlage auch zur Giermomentenregelung herangezogen werden soll, muß auf irgendeine Weise erkannt werden, ob der Fahrzeugführer eine Bremsung wünscht oder nicht. Bei solchen Bremsanlagen, die auch eine Giermomentregelung vornehmen, ist daher in der Regel in den Bremsleitungen jeweils ein Druck-Spannungs-Wandler angeordnet. Wenn jedoch der Druckaufbau zur Aktivbremsung in der Bremsleitung so erfolgt, daß sein Druck sich zum Hauptzylinder fortpflanzen kann, so können die Drucksensoren nicht unterscheiden, ob der aufgebaute Druck in der Bremsleitung vom Bremspedal oder von einer Fremddruckquelle herrührt. Dies gilt sowohl für Hochdruck als auch für den Ladedruck beispielsweise einer Vorladepumpe, welche die Saugseite einer Rückförderpumpe vorlädt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Bremsanlage mit einer Zusatzpumpe zur Aktivbremsung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei welcher eine zuverlässige Sensierung des Fahrerbremswunsches möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Hauptzylinder bei Betrieb der Zusatzpumpe durch ein hydraulisch ansteuerbares Ventil von der hydraulischen Steuereinheit abzukoppeln. Im Hauptzylinder entsteht auf diese Weise nur der Bremsdruck, der durch Pedalbetätigung aufgebaut wird. Dabei ist zu betonen, daß es sich bei der Zusatzpumpe um eine Pumpe handelt, die zur nor­ malen Blockierschutzregelung nicht benötigt wird. Es kann sich beispielsweise um eine Vorladepumpe für die Rückförderpumpe der hydraulischen Steuereinheit handeln oder um eine selbstansaugende Hochdruckpumpe.

Diese Anordnung hat dann zusätzlich den Vorteil, daß an eine übliche hydraulische Steuereinheit mit 12 Magnetventilen, wie sie für Bremsanlagen mit Blockierschutzregelung nach dem Rückförderprinzip und Antriebsschlupfregelung bei selbstan­ saugender Rückförderpumpe üblich ist, modular mit einem bedarfsgerechten Ladesystem versehen werden kann. Eine solche hydraulische Steuereinheit kann in hohen Stückzahlen produziert werden, da sie sich beispielsweise auch für einen Bremsdruckgeber mit fremdansteuerbarem Bremskraftverstärker eignet. Eine zuverlässige Sensierung des Fahrerbremswunsches bei fremdansteuerbarem Bremskraftverstärker ist allerdings mit einem Drucksensor in der Bremsleitung nicht möglich.

Das Wechselventil, welches wahlweise die Druckseite der Zusatzpumpe oder den Hauptzylinder mit der hydraulischen Steuereinheit verbindet, gibt aus Sicherheitsgründen vorteil­ hafterweise in seiner Grundstellung die Bremsleitung vom Hauptzylinder zur hydraulischen Steuereinheit frei. Damit ist auch dann, wenn dieses Wechselventil klemmt, eine ordnungsge­ mäße Bremsbetätigung möglich und sogar eine Aktivbremsung, wobei dann lediglich auf die Vorladung verzichtet werden muß.

Weitere vorteilhafte Merkmale zur Gestaltung einer erfin­ dungsgemäßen Bremsanlage und insbesondere des verwendeten Wechselventils finden sich in den weiteren Unteransprüchen.

Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in vier Figuren. Es zeigt:

Fig. 1 den hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Bremsanlage,

Fig. 2 ein für die Bremsleitungen einer erfindungsgemäßen Bremsanlage vorgesehenes Wechselventil,

Fig. 3 das hydraulische Schaltsymbol für ein Wechselventil gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 1, in welchem die Anordnung von Wechselventilen gemäß Fig. 2 eingezeichnet ist.

Die Bremsanlage nach Fig. 1 weist einen Hauptzylinder 1 auf, der an einem Vorratsbehälter 2 angeschlossen ist und von einem Bremspedal 30 betätigbar ist. Vom Hauptzylinder 1 gehen zwei Bremskreise I und II aus, welche jeweils eine Bremsleitung 3 bzw. 4 aufweisen.

Die Bremsleitungen 3 und 4 durchlaufen eine Wechselventil­ anordnung 5. Diese Wechselventilanordnung 5 weist in jeder der Bremsleitungen 3 und 4 ein Wechselventil 6 bzw. 7 auf. Die Wechselventile 6 und 7 sind spiegelbildlich zueinander dargestellt, besitzen aber dieselbe Funktion. Es handelt sich jeweils um ein 3/2-Wegeventil, welches entweder den Hauptzylinder 1 oder die Druckseite einer selbstansaugenden Ladepumpe 8 mit den zu einem Hydraulikaggregat 9 führenden Fortführungen der Bremsleitungen 3 und 4 verbindet. Der Druck der jeweiligen Druckquelle, also des Hauptzylinders 1 oder der Ladepumpe 8, wirkt auf das hydraulisch betätigte 3/2- Wegeventil derart ein, daß jeweils die Druckquelle 1 bzw. 8 mit dem höheren Druck mit dem Hydraulikaggregat 9 verbunden wird. Bei Druckgleichheit ist das 3/2-Wege-Wechselventil 6 bzw. 7 in seiner Grundstellung so geschaltet, daß die Verbindung zwischen Hauptzylinder 1 und Hydraulikaggregat 9 freigegeben ist.

Parallel zu den Wechselventilen 6 und 7 ist jeweils in die Bremsleitungen 3 und 4 ein Überdruckventil 10 bzw. 11 eingeschaltet, welches bei zu hohem Druck im Hydraulik­ aggregat 9 das Druckmittel zum Hauptzylinder 1 hin abfließen läßt und ein Entleeren des Niederdruckspeichers durch die Rückförderpumpe nach einer Schlupfregelung ermöglicht, auch wenn das zugehörige Wechselventil 6 bzw. 7 nur zögerlich in seine Grundstellung zurückkehren sollte.

Das Hydraulikaggregat 9 ist eine an sich bekannte Anordnung aus 12 Magnetventilen und je einer selbstansaugenden Rück­ förderpumpe pro Bremskreis I und II. Die nun folgende Be­ schreibung der Anordnung der Funktionselemente des Brems­ kreises I innerhalb des Hydraulikaggregates 9 gilt analog für den Bremskreis II. Die Bremsleitung 3 durchläuft ein elektromagnetisch betätigtes, stromlos geöffnetes Trennventil 12 und teilt sich in zwei Bremszweige 13 und 14, welche über jeweils ein Einlaßventil 15 bzw. 16 zu jeweils einer Radbremse 17 bzw. 18 führen. Die Bremskreisaufteilung ist für den Erfindungsgedanken eher nebensächlich, ist hier aber als diagonale Bremskreisaufteilung dargestellt. Von den Radbremsen 17 und 18 führt jeweils ein Rücklaufzweig 19 bzw. 20 über jeweils ein Auslaßventil 21 bzw. 22 in eine gemeinsame Rücklaufleitung 23 und diese zu einem Niederdruckspeicher 24. Der Niederdruckspeicher 24 ist an die Saugseite einer selbstansaugenden Rückförderpumpe 25 angeschlossen, welche eine Saugleitung 26 besitzt, welche mit einem Umschaltventil 27 versehen ist und an die Bremsleitung 3 zwischen Wechselventil 6 und Trennventil 12 angeschlossen ist. Die Druckseite der selbstansaugenden Rückförderpumpe 25 schließt über eine Druckleitung 28 an die Bremsleitung 3 zwischen Trennventil 12 und den Einlaßventilen 15 bzw. 16 an.

Bei einer pedalbetätigten Normalbremsung und während einer Bremsschlupfregelung arbeitet die dargestellte Bremsanlage auf bekannte Weise, da die Wechselventile 6 und 7 in ihrer dargestellten Grundposition verbleiben und eine Vorladung durch die Ladepumpe 8 nicht erforderlich ist. Die Bremsanlage arbeitet während einer Bremsschlupfregelung nach dem bekannten Rückförderprinzip.

Für eine Aktivbremsung während einer Pedalbetätigung ist eine Vorladung der Rückförderpumpe 25 in der Regel nicht notwendig, wenn der Hauptzylinder 1 ein ausreichendes Volumen für einen zusätzlichen Druckaufbau in den Radbremsen besitzt. Dann wird sich lediglich das Bremspedal 30 bei einer Volumenentnahme aus dem Hauptzylinder 1 etwas absenken.

Ist jedoch eine Aktivbremsung ohne Betätigung des Bremspedals 30 erforderlich, so wird die Ladepumpe 8 aktiv. Sie entnimmt Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 2 und fördert es zu den beiden Wechselventilen 6 und 7. Der Förderdruck der Ladepumpe 8 bewirkt ein Umschalten der beiden Wechselventile 6 und 7, so daß die Druckseite der Ladepumpe 8 mit dem Hydraulikaggregat 9 verbunden wird. Bei einer zwischenzeitlichen Betätigung des Bremspedals 30 wird der jeweils höhere Druck an das Hydraulikaggregat 9 weitergeleitet.

Der von der Ladepumpe 8 herrührende Ladedruck pflanzt sich über die Bremsleitungen 3 und 4 in das Hydraulikaggregat 9 bis zum Trennventil 12 fort. Das Trennventil 12 und sein Gegenstück aus dem Bremskreis II werden umgeschaltet, genauso wie das Umschaltventil 27 und sein Pendant aus Bremskreis II. Der Ladedruck der Ladepumpe 8 pflanzt sich somit über die Saugleitung 26 zur Saugseite der Rückförderpumpe 25 bzw. der Rückförderpumpe 29 fort. Diese können auf bekannte Weise, wie beispielsweise zur Antriebsschlupfregelung bekannt, einen Bremsdruck in den Radbremsen 17 oder 18 oder 31 oder 32 aufbauen, je nach Bedarf.

Die dargestellte Bremsanlage hat den Vorteil, daß in den Bremsleitungen 3 und 4 oberhalb der Wechselventile 6 und 7, also unmittelbar unterhalb des Hauptzylinders 1, ein Druck/Spannungswandler eingefügt werden kann, der dann tat­ sächlich nur den durch das Bremspedal 30 erzeugten Bremsdruck wiedergibt. In dieser Bremsanlage ist nur ein derartiger Drucksensor dargestellt, der den Druck stellvertretend auch für den anderen Bremskreis wiedergibt. Aus Redundanzgründen kann selbstverständlich auch in der Bremsleitung 4 des Bremskreises II ein derartiger Druck-Spannungs-Wandler als Drucksensor angeordnet sein. Auch bei einer Vorladung zur Aktivbremsung sind die Bremsleitungen 3 und 4 bei unbetätigtem Bremspedal 30 immer drucklos. Das heißt, daß auch schon kleine Drücke im Hauptzylinder 1 sensiert werden können, ohne daß sich der von der Ladepumpe 8 herrührende Ladedruck störend auswirkt. Es ist somit möglich, schon bei geringen Hauptzylinderdrücken die Ladepumpe 8 abzuschalten. Hierdurch ergibt sich ein angenehmes Pedalgefühl, da nunmehr das Bremspedal nicht zuerst "hart" ist und dann durchfällt, son­ dern ein gleichmäßiges Antrittsgefühl bei der Pedalbetätigung vorherrscht.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel, wie ein in der Bremsanlage nach Fig. 1 verwendetes Wechselventil aussehen kann. Es ist das Wechselventil 7 des Bremskreises II dargestellt, da sich in der Darstellung der Pumpenanschluß rechts und der Hauptzylinderanschluß links befinden.

Das Wechselventil 7 weist also einen Kolben 40 auf, der von einer Druckfeder 41 an einen eine Gehäusebohrung 42 als Stirnwand begrenzenden Anschlag 43 gedrückt wird. Der Kolben 40 kann preiswert aus Kunststoff gefertigt sein. Er weist drei Querbohrungen 44, 45, 46 auf, von denen in der dargestellten Grundposition des Kolbens 40 die mittlere Querbohrung 45 mit dem Hydraulikaggregat 9 verbunden ist. Die druckfederseitige Querbohrung 44 ist an den Hauptzylinder 1 angeschlossen, während die dem Anschlag 43 zugewandte Querbohrung 46 an die Druckseite der Ladepumpe 8 angeschlossen ist. Die in die Gehäusebohrung 42 führenden Druckmittelanschlüsse für das Hydraulikaggregat 9, den Hauptzylinder 1 und die Ladepumpe 8 sind durch O-Ringe, Dichtmanschetten oder ähnliche Dichtungen voneinander getrennt. Die im Anschlag 43 liegende Stirnseite des Kolbens 40 ist über eine blind endende Längsbohrung 47 mit der Querbohrung 46 verbunden. Die beiden Querbohrungen 44 und 45 sind durch eine weitere, blind endende Längsbohrung 48 mit der der Druckfeder 41 zugewandten Stirnseite des Kolbens 40 verbunden. Druckfederseitig ist die Gehäusebohrung 42 so lang, daß der Kolben 40 sich ungefähr um eine dem Abstand zweier benachbarter Querbohrungen entsprechende Strecke vom Anschlag 43 entfernen kann. Bei unbetätigtem Hauptzylinder 1 bewirkt der Förderdruck der Ladepumpe 8, daß über die Querbohrung 46 und die Längsbohrung 47 in dem dem Anschlag 43 zugeordneten Endabschnitt der Bohrung 42 ein Druck aufgebaut wird, der der Kraft der Druckfeder 41 entgegenwirkt. Bei Überwindung der Druckfeder 41 bewegt sich der Kolben 40 in der Darstellung soweit nach links, daß sich nunmehr die Querbohrung 46 in Höhe des Anschlusses des Hydraulikaggregats 9 und die Querbohrung 45 sich in Höhe des Anschlusses des Hauptzylinders 1 befindet. Somit ist der anschlagseitige Abschnitt der Gehäusebohrung 42 über die Längsbohrung 47 mit dem Hydraulikaggregat 9 verbunden, so daß der Durchgang von der Druckseite der Ladepumpe 8 zum Hydraulikaggregat 9 frei ist. Da die Querbohrungen 45 und 46 keine Verbindung untereinander aufweisen, ist der Hauptzylinder 1, in dessen Bereich sich nun die Querbohrung 45 befindet, vom Hydraulikaggregat 9 abgeschnitten.

Ein vom Hauptzylinder 1 herrührender Bremsdruck bewirkt, daß der Kolben 40 sich wieder in seine dargestellte Grundposition begibt. Beim Antreten des Bremspedals wird jedoch schon der Drucksensor nach Fig. 1 tätig und bewirkt ein Abschalten der Ladepumpe 8, so daß beim Anschluß des Hauptzylinders 1 an das Hydraulikaggregat 9 sich ein ganz normales Pedalgefühl einstellt.

Fig. 3 zeigt noch einmal vergrößert das hydraulische Schaltbild des Wechselventils 7, wie es bereits der Darstellung von Fig. 1 zu entnehmen ist.

In Fig. 4 ist die Wechselventilanordnung 5 nach Fig. 1 darge­ stellt, wobei die hydraulischen Schaltsymbole der Wechselventile 6 und 7 ersetzt sind durch eine verkleinerte konstruktive Darstellung. Es ist anzumerken, daß das Wechselventil 6 spiegelbildlich zu dem Wechselventil 7 darge­ stellt ist, wie es der Anordnung nach Fig. 1 entspricht.

Claims (8)

1. Hydraulische Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Aktivbremsung, mit einem pedalbetätigten Hauptzylinder (1), der an einen Vorratsbehälter (2) angeschlossen ist, mit mindestens einem Bremskreis I, der über eine Brems­ leitung (3) mit dem Hauptzylinder (1) in Verbindung steht und mindestens eine Radbremse (17) enthält, mit einem Hydraulikaggregat (9), das in die Bremsleitung (3) eingefügt ist und zur Bremsschlupfregelung den Bremsdruck der Radbremsen (17, 18) moduliert sowie mit einer Zusatzpumpe (8), die zur Aktivbremsung Druckmittel in die Bremsleitung (3) zwischen Hauptzylinder (1) und Hydraulikaggregat (9) fördert, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite der Zusatzpumpe (8) über ein hydraulisch betätigtes 3/2-Wege-Wechselventil (6) an die Bremsleitung (3) angeschlossen ist, dessen drei Anschlüsse mit dem Hauptzylinder (1), der Zusatzpumpe (8) und dem Hydraulikaggregat (9) verbunden sind und welches entweder die Zusatzpumpe (8) oder den Hauptzylinder (1) mit dem Hydraulikaggregat (9) verbindet.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselventil (6) in der durch Federkraft festgeleg­ ten Grundstellung den Hauptzylinder (1) mit dem Hydraulikaggregat (9) verbindet.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderdruck der Zusatzpumpe (8) auf das Wechselventil (6) zumindest bei unbetätigtem Hauptzylinder (1) umschal­ tet, so daß die Zusatzpumpe (8) mit dem Hydraulikaggregat (9) verbunden ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinderdruck auf das Wechselventil (6) in Richtung auf seine Grundstellung einwirkt.

5. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikaggregat (9) ein Trennventil (12) in der Bremsleitung (3) aufweist und eine Rückförderpumpe (25), die mit ihrer Saugseite an eine Rücklaufleitung (23) und an eine durch ein Umschaltventil (27) sperrbare Saugleitung (26) angeschlossen ist, welche mit der Bremsleitung (3) zwischen Wechselventil (6) und Trennventil (12) verbunden ist, und mit ihrer Druckseite an die Bremsleitung (3) zwischen Trennventil (12) und Radbremsen (17, 18), wobei die Zusatzpumpe (8) der Vorladung der Rückförderpumpe (25) dient.

6. Bremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselventil (7) in einer Gehäusebohrung (42) mit drei axial versetzten Druckmittelanschlüssen einen verschiebbaren Kolben (40) aufweist, der derart mit Druckmitteldurchlässen (44, 45, 46, 47, 48) versehen ist, daß er den mittleren Druckmittelanschluß je nach seiner Stellung mit dem einen oder dem anderen seitlich versetzten Druckmittelanschluß verbindet.

7. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (40) in Grundstellung von einer Druckfeder (41) gegen eine Bohrungsstirnwand (43) gedrückt wird und drei Querbohrungen (44, 45, 46) aufweist, die sich in seiner Grundstellung jeweils in Höhe eines der Druckmittelanschlüsse befinden und von denen diejenige Querbohrung (46), welche der Bohrungsstirnwand (43) am nächsten angeordnet ist, über eine blind endende Längsbohrung (47) mit der im Anschlag liegenden Kolbenstirnseite verbunden ist, während die anderen zwei Querbohrungen (44, 45) über eine zweite blind endende Längsbohrung (48) miteinander und mit der anderen Kolbenstirnwand verbunden sind.

8. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der der den Kolbenanschlag bildenden Bohrungsstirnwand (43) am nächsten liegende Druckmittelanschluß der Zusatzpumpe (8), der mittlere dem Hydraulikaggregat (9) und der übrige dem Hauptzylinder (1) zugeordnet ist.