DE19542657A1 - Bremsbetätigungseinheit - Google Patents
BremsbetätigungseinheitInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsbetätigungseinheit
mit einer Zylinder/Kolbenanordnung, die auf wenigstens einen
Bremsbelag wirkt, der mit einer Bremsscheibe in Reibungsein
griff bringbar ist, einer Hydraulikpumpe, die mit einer Druck
kammer der Zylinder/Kolbenanordnung hydraulisch verbindbar ist
um den Zylinder der Zylinder/Kolbenanordnung relativ zum Kolben
der Zylinder/Kolbenanordnung zu bewegen, und einem die Hydrau
likpumpe antreibenden Motor.
Aus der EP 286 504 B1 ist eine hydraulische Bremsbetätigungs
vorrichtung mit elektrischer Steuerung bekannt, mit einem Kör
per und einem Bremskolben, der dazu geeignet ist, in dem Körper
parallel zu seiner Achse zu gleiten und mit diesem eine Haupt
steuerkammer begrenzt, die über eine Druckleitung mit einer
Pumpe verbunden ist. Die Pumpe wird durch eine Abtriebswelle
eines elektrischen Motors angetrieben. Die Pumpe steht über ei
ne Einlaßleitung mit einem Bremsflüssigkeits-Behälter in Ver
bindung. Eine Kreislaufleitung, die durch ein in dem Körper an
gebrachtes Elektroventil gesteuert ist, verbindet selektiv die
Hauptsteuerkammer mit dem Behälter. Der Behälter ist in dem
Körper ausgebildet. Der elektrische Motor ist auf diesem Körper
befestigt. Die Pumpe hat eine Pumpenkammer mit veränderlichem
Volumen, die in dem Körper ausgebildet ist und teilweise durch
ein Ende eines Tauchkolbens begrenzt ist, der in dem Körper ge
lagert ist und dessen entgegengesetztes Ende mit der Abtriebs
welle des elektrischen Motors über eine Vorrichtung verbunden
ist. Diese Vorrichtung wandelt eine Drehbewegung der Welle in
eine Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens um. In der Rücklei
tung in dem Körper ist ein Einlaßventil in der Einlaßleitung
sowie ein Auslaßventil angebracht. Die Achse der Abtriebswelle
des elektrischen Motors ist senkrecht zu der Achse des Tauch
kolbens ausgerichtet. Eine Kurbelwelle ist von der Welle getra
gen und an dem Körper elastisch abgestützt, um den Tauchkolben
dauernd gegen die Kurbelwelle abgestützt zu halten.
Da diese Bremsbetätigungseinheit eine Radialkolbenpumpe hat,
die aufgrund von starken Druckpulsationen keine ausreichende
Dosierbarkeit ermöglicht, ist diese Anordnung nicht für eine
feinfühlige Druckmodulation beispielsweise für eine Antibloc
kierregelung geeignet. Auch erfordert diese Bremsbetätigungs
einheit ein zusätzliches Elektromagnetventil, um den hydrauli
schen Druck abzubauen, wodurch sich ein erhöhter Bauteileauf
wand ergibt. Nachteilig ist auch, daß die Pumpe mit dem Brems
kolben direkt in Verbindung steht.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
verbesserte Bremsbetätigungseinrichtung bereitzustellen, die
für den Einsatz einer Antischlupfregelung, einer Fahrdynamikre
gelung, einer Abstandsregelung, einer Berganfahrregelung oder
einer Antiblockierregelung geeignet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Hydraulikpumpe in eine Druck
aufbau-, Druckhalte- und Druckabbaustellung bringbar.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen sind Gegenstand von Un
teransprüchen.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen erläutert. Dazu zei
gen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
elektrisch gesteuerten Bremsbetätigungseinheit,
Fig. 2 schematisch ein besonders vorteilhaftes Bremssystem,
in dem eine erfindungsgemäße elektrisch gesteuerte
Bremsbetätigungseinheit gemäß der Erfindung für eine
Achse eines Fahrzeugs eingesetzt ist, und
Fig. 3a bis 3c schematisch Aufbau und Funktionsweise einer
besonders vorteilhafte Ausführungsform einer Pumpe
für eine erfindungsgemäße elektrisch gesteuerte
Bremsbetätigungseinheit.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße elektrisch gesteuerte
Bremsbetätigungseinheit 10 dargestellt. Die Bremsbetätigungs
einheit 10 weist eine Kolben-/Zylinderanordnung 42 auf, die
durch einen Bremszylinder 42b gebildet ist, in dem ein Brems
kolben 42c axial gleitend aufgenommen ist. Der Bremskolben 42c
wirkt auf einen ersten Bremsblock 4a, der zusammen mit einem
zweiten Bremsblock 4b auf zwei gegenüberliegende Flächen einer
Bremsscheibe 8 einwirkt. Eine Radbremszange 2, die einstückig
mit dem Bremszylinder 42b verbunden ist, übergreift die Brems
scheibe 8 und haltert den ersten und zweiten Bremsblock 4a, 4b.
Die hydraulische Abdichtung des Bremskolbens 42c zu dem
Bremszylinder 42b erfolgt durch eine Dichtung 6a, die in einer
kegelstumpfförmig umlaufenden Nut des Bremszylinders 42b ange
ordnet ist. Die Dichtung 6a dient auch zur Rückstellung des
Bremskolbens 42c, um ein Schleifen der Bremsblöcke 4a, 4b an
der Bremsscheibe 8 bei unbetätigter Bremsbetätigungseinheit 10
zu vermeiden. Dieser Rückstellvorgang wird auch als "Rollback"
bezeichnet. Weiterhin ist eine Dichtung 6b zur Abdichtung der
Zylinder-/Kolbenanordnung 42 gegen Staub und Feuchtigkeit vor
gesehen.
Zur Modulation des Bremsdruckes in der Druckkammer 42a ist eine
Pumpe 50 auf dem Grund des Bremszylinders 42b mittels Befesti
gungselementen 50a montiert. Die Pumpe 50 ist von einem Elek
tromotor 40 angetrieben. Dazu ist die Antriebswelle 64 der Pum
pe 50 über ein Kupplungselement 12 mit dem Elektromotor 40 ge
trieblich gekoppelt. Die elektrische Steuerung des Elektromo
tors 40 erfolgt über eine elektrische Anschlußleitung 40a durch
eine (nicht dargestellte) elektronische Steuereinheit.
Zwischen dem Elektromotor 40 und dem Bremszylinder 42b ist ein
Bremsfluidbehälter 46 angeordnet, der das Kupplungselement 12
radial umgibt. Der Bremsfluidbehälter 46 ist mittels Verbin
dungselementen 46a an dem Gehäuse 42d der Zylinder-/Kolbenanordnung
42 befestigt, während der Elektromotor 40
durch Verbindungsmittel 40b an dem Bremsfluidbehälter 46 befe
stigt ist. Es ist aber auch möglich den Elektromotor 40 direkt
an dem Gehäuse 42d der Zylinder-/Kolbenanordnung 42 zu befesti
gen und den Bremsfluidbehälter 46 derart anzubringen, daß er
den Elektromotor 40 radial umgibt, um auf diese Weise Einbau
raum einzusparen.
Über einen ersten Kanal 50b ist die Pumpe 50 mit dem Brems
fluidbehälter 46 und über einen zweiten Kanal 50c mit der
Druckkammer 42a verbunden. Zur Modulation des Bremsdruckes ist
die Pumpe 50 zwischen zwei Förderrichtungen umschaltbar, was
durch Umkehrung der Drehrichtung des Elektromotors 40 erfolgt.
Um den Bremsdruck in der Druckkammer 42a zu erhöhen wird die
Pumpe 50 in der einen Richtung betrieben, so daß Bremsfluid aus
dem Bremsfluidbehälter 46 über den ersten Kanal 50b angesaugt
und über den zweiten Kanal 50c in die Druckkammer 42a gefördert
wird. Um den Bremsdruck in der Druckkammer 42a zu erniedrigen
wird die Pumpe 50 in der anderen Richtung betrieben, so daß
Bremsfluid aus der Druckkammer 42a über den zweiten Kanal 50c
angesaugt und über den ersten Kanal 50b in den Bremsfluidbehäl
ter 46 zurückgefördert wird.
Die Pumpe 50 ist so in der Druckkammer 42a angeordnet, daß sie
mit dem Bremskolben 42c nicht in Berührung steht. Dadurch wer
den die mechanischen Eigenschaften der Bremse, insbesondere der
"Rollback", beispielsweise durch auf den Bremskolben 42c wir
kende zusätzliche Reibungskräfte, nicht nachteilig beeinträch
tigt.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen elektrisch gesteuerten
Bremsbetätigungseinheit 10 wird im folgenden anhand eines
Bremssystems näher erläutert. Dazu ist in Fig. 2 ein besonders
vorteilhaftes Bremssystem schematisch dargestellt, das sich un
ter Verwendung der erfindungsgemäßen elektrisch gesteuerten
Bremsbetätigungseinheit für die Radbremsen einer Achse eines
Fahrzeugs ergibt.
Die elektrisch gesteuerte Bremsbetätigungseinheit 10 eine durch
einen Elektromotor 40 angetriebene Pumpe 50 zur Betätigung ei
ner Kolben-/Zylinderanordnung 42 auf. Die Pumpe 50 ist mit ei
nem Bremsfluidbehälter 46 verbunden. Weiterhin ist ein Druckbe
grenzungsventil 44 parallel zu der Pumpe 50 angeordnet, das bei
Überschreitung eines vorbestimmten Druckes in der Druckkammer
42a der Kolben-/Zylinderanordnung 42 das überschüssige Brems
fluid direkt in den Bremsfluidbehälter 46 abläßt.
Bei dem Bremssystem handelt es sich um ein sogenanntes "Brake-by-Wire"-System.
Das bedeutet, daß eine mit einer Betätigung
des Bremspedals 30 durch den Fahrer in Beziehung stehende Größe
(beispielsweise Pedalweg, Pedalkraft oder Pedalbetätigungsge
schwindigkeit) mittels einer Sensoranordnung 32 erfaßt wird.
Die Sensoranordnung 32 gibt an eine (nicht dargestellte) elek
tronische Steuerung ein entsprechendes Eingangssignal zur Aus
wertung, um elektrische Ansteuersignale für die Bremsbetäti
gungseinheiten 10 bereitzustellen. Damit sind Normalbremsungen
und Antiblockierregelungen durchführbar. Ein solches Bremssy
stem bietet auch die Möglichkeit die Betätigungseinheiten 10
automatisch, also unabhängig von einer Betätigung des Bremspe
dals 30 anzusteuern, so daß unter anderem auch Antriebsschlupf
regelung, Fahrdynamikregelung, Abstandsregelung sowie Bergan
fahrregelung möglich sind.
Die Umsetzung der von der (nicht dargestellten) elektronischen
Steuerung zur Bremsdruckmodulation bereitgestellten elektri
schen Signale erfolgt in der Bremsbetätigungseinrichtung 10
durch den die Pumpe 50 antreibenden Elektromotor 40. Der Elek
tromotors 40 ist in seiner Drehrichtung umkehrbar, wodurch die
Pumpe 50 in zwei Förderrichtungen verstellbar ist. In der er
sten Förderrichtung fördert die Pumpe 50 Bremsfluid aus dem Be
hälter 46 in die Druckkammer 42a der Zylinder-/Kolbenanordnung
42, um Bremsdruck aufzubauen. In der zweiten Förderrichtung
fördert die Pumpe 50 aus der Druckkammer 42a der Kolben-/Zylinderanordnung
42 in den Bremsfluidbehälter 46 zurück, so
daß Bremsdruck abgebaut wird.
Ein quasi konstanter Bremsdruck in der Druckkammer 42a der Zy
linder-/Kolbenanordnung 42 kann durch eine definierte zeitliche
Abfolge von Druckaufbau- und Druckabbauphasen eingestellt wer
den. Um einen Bremsdruck in der Druckkammer 42a der Kolben-/Zylinderanordnung
42 tatsächlich konstant zu halten, besteht
unter anderem die Möglichkeit durch ein zusätzliches Elektroma
gnetventil die Druckkammer 42a der Kolben-/Zylinderanordnung 42
für die Dauer der Druckabbauphasen von der Pumpe 50 abzutren
nen. Dabei kann die Pumpe 50 für die Dauer der Druckabbauphase
abgeschaltet werden, so daß elektrische Energie eingespart
wird. Dies erweist sich insbesondere bei lang andauernden
Druckabbauphasen als vorteilhaft, die beispielsweise bei kon
stanter Verzögerung des Fahrzeugs bei Bergabfahrten auftreten.
Um ein zusätzliches Elektromagnetventil und vor allem die er
forderliche Ansteuerelektronik einzusparen, ist die Verwendung
einer mechanisch selbstsperrend ausgelegten Pumpe 50 von Vor
teil, die bei ausgeschaltetem Elektromotor 40 die Druckkammer
42a der Kolben-/Zylinderanordnung 42 von der Pumpe 50 trennt,
um den Bremsdruck konstant zu halten.
Bei den von der (nicht dargestellten) elektronischen Steuerung
an den Elektromotor 40 abgegebenen elektrischen Ansteuersignale
handelt es sich um Strom-, Spannungs- und/oder Pulsweitenmodu
lationssignale, durch die nicht nur die Drehrichtung umkehrbar,
sondern auch die Drehzahl des Elektromotors 40 variierbar ist,
so daß nicht nur die Förderrichtung, sondern auch die Förder
menge der Pumpe 50 verstellbar ist. Über die Einstellung der
Fördermenge ist der Gradient des Druckaufbaus und Druckabbaus
variierbar, so daß sich eine sehr gute Dosierbarkeit für die
Ansteuerung der Bremsbetätigungseinheit 10 ergibt. Um die
Druckmodulation in einem geschlossenen Regelkreis durchzufüh
ren, ist in der Bremsbetätigungseinheit 10 eine Sensoranordnung
48 vorgesehen, die den in der Druckkammer 42a der Kolben-/Zylinderanordnung
42 tatsächlich anstehenden Druck erfaßt.
Weiterhin dient die Erfassung des in der Druckkammer 42a der
Kolben-/Zylinderanordnung 42 tatsächlich anstehenden Drucks zur
Sicherheitsüberwachung der Bremsbetätigungseinheit 10.
Die oben beschriebene Bremsbetätigungseinheit 10 stellt bereits
ein in sich abgeschlossenes System dar, das im Fahrzeug mit ei
ner Radbremse gekoppelt ist und nur einer elektrischen Ansteue
rung durch die (nicht dargestellte) elektronische Steuerung be
darf. Von daher ist der in Fig. 2 angedeutete hydraulische An
schluß 10a für ein "Brake-by-Wire"-System nicht notwendigerwei
se erforderlich. Jedoch sind durch den hydraulischen Anschluß
10a weitere Zusatzfunktionen zur Erhöhung der Leistungsfähig
keit und der Systemsicherheit möglich, wodurch sich für die er
findungsgemäße Bremsbetätigungseinheit 10 deutliche Vorteile
gegenüber einer sogenannten "trockenen" Bremsbetätigungsein
richtung ergeben. Unter einer "trockenen" Bremsbetätigungsein
heit ist in diesem Zusammenhang eine solche zu verstehen, bei
der ein Elektromotor beispielsweise eine unmittelbar auf eine
Radbremse wirkende Spindel antreibt, die also keine hydrauli
schen Komponenten, insbesondere Bremsfluid, aufweist.
Zum einen besteht durch den hydraulischen Anschluß 10a die Mög
lichkeit, die Betätigungseinheiten 10 der Radbremsen einer Ach
se des Fahrzeugs hydraulisch zu koppeln. Dazu ist zwischen den
Anschlüssen 10a ein Elektromagnetventil 38 angeordnet, das im
elektrisch unbetätigten Zustand die Anschlüsse 10a miteinander
verbindet und im elektrisch betätigten Zustand die Anschlüsse
10a gegeneinander sperrt. Sind die Anschlüsse 10a miteinander
in Verbindung, so sind die Druckkammern 42a der Kolben-/Zylinderanordnungen
42 hydraulisch kurzgeschlossen, wodurch
sich in den Druckkammern 42a der Kolben-/Zylinderanordnungen 42
jeweils das gleiche Druckniveau einstellt, so daß Unterschiede
im Regelverhalten zwischen den einzelnen Betätigungseinheiten
10, die beispielsweise durch fertigungstechnisch bedingte Tole
ranzen entstehen können, kompensiert werden. Dies ist insbeson
dere bei einer Normalbremsung von Vorteil, da sich wie bei ei
ner konventionellen hydraulischen Bremsanlage an den Rädern ei
ner Achse jeweils das gleiche Bremsverhalten ergibt, so daß die
Stabilität des Fahrzeuges gewährleistet ist. Ebenso kann bei
einer Antiblockierregelung auf einfache Weise an der Hinterach
se des Fahrzeuges eine "Select-Low"-Regelung eingestellt wer
den. Ist dagegen eine individuelle Regelung des Bremsdrucks in
den Radbremsen erforderlich, was unter anderem bei Antibloc
kierregelung, Antischlupfregelung oder Fahrdynamikregelung der
Fall ist, so wird die hydraulische Verbindung zwischen den
Druckkammern 42a der Kolben-/Zylinderanordnungen 42 durch elek
trische Ansteuerung des Elektromagnetventils 38 getrennt.
Wird eine mechanisch selbstsperrend ausgelegte Pumpe 50 verwen
det, um bei ausgeschaltetem Elektromotor 40 ein Druckniveau in
der Druckkammer 42a der Kolben-/Zylinderanordnung 42 konstant
zu halten, kann aufgrund eines mechanischen oder elektrischen
Defektes der Fall eintreten, daß ein in der Druckkammer 42a ei
ner Kolben-/Zylinderanordnung 42 anstehender Bremsdruck nicht
mehr abgebaut werden kann. Um einem sicherheitskritischen Fahr
zustand entgegenzuwirken, kann in einem solchen Fall über das
Elektromagnetventil 38 eine hydraulische Verbindung zu der Pum
pe 50 der gegenüberliegenden Betätigungseinheit 10 hergestellt
werden, um das Bremsfluid zurückzufördern. Voraussetzung hierzu
ist, das der Bremsfluidbehälter 46 eine ausreichende Aufnahme
kapazität besitzt. Ebenfalls kann bei geöffnetem Elektromagnet
ventil 38 über nur eine Pumpe 50 in den Druckkammern 42a beider
Kolben-/Zylinderanordnungen 42 gleichermaßen Bremsdruck aufge
baut werden, um zumindest Normalbremsungen auszuführen, voraus
gesetzt, daß ein ausreichendes Fluidvolumen zur Verfügung
steht.
Zum anderen besteht die Möglichkeit über den hydraulischen An
schluß 10a die Betätigungseinheit 10 mit einem sogenannten
"Push-Through"-System zur hydraulischen Notbetätigung zu kop
peln. Das hydraulische Notsystem weist einen Bremsdruckgeber 34
auf, der über das Bremspedal 30 mechanisch betätigt wird. Ein
Elektromagnetventil 36 ist zwischen dem Bremsdruckgeber 34 und
den Betätigungseinheiten 10 zumindest einer Achse des Fahrzeu
ges angeordnet. Im elektrisch unbetätigten Zustand stellt das
Elektromagnetventil 36 eine Verbindung zwischen dem Bremsdruck
geber 34 und der Betätigungseinheit 10 her, so daß bei einem
Ausfall der elektrischen Versorgungsspannung im Fahrzeug eine
Bremsenbetätigung durch das hydraulische Notsystem möglich ist.
Dagegen sperrt das Elektromagnetventil 36 die Verbindung zwi
schen dem Bremsdruckgeber 34 und den Betätigungseinheiten 10
bei Vorhandensein der elektrischen Versorgungsspannung im Fahr
zeug und einem fehlerfreien elektrischen System, so daß die
Bremsenbetätigung ausschließlich durch das elektrische System
erfolgt.
Aufbau und Funktionsweise einer besonders vorteilhaften Ausfüh
rungsform der Pumpe 50 werden anhand der Fig. 3a bis 3c erläu
tert. Im unteren Teil der Fig. 3a bis 3c ist die Pumpe 50 je
weils in einem Längsschnitt schematisch dargestellt, während im
oberen Teil der Fig. 3a bis 3c jeweils der Schnitt entlang der
Linie C-D dargestellt ist.
Wie Fig. 3a zeigt ist die Pumpe 50 als Axialkolbenpumpe ausge
führt. Die Axialkolbenpumpe ist im wesentlichen rotationssymme
trisch in Bezug auf eine Achse A. Dazu weist ein Gehäuse 52 ei
ne kreiszylinderförmige Bohrung 54 auf, in der eine Zylinder
trommel 56 um die Achse A drehbar aufgenommen ist. In der Zy
lindertrommel 56 sind Durchgangsbohrungen 66, 68 parallel zu
der Achse A auf einem Kreis K angeordnet, in denen zwei Kolben
60, 62 verschiebbar aufgenommen sind. Die Kolben 60, 62 stützen
sich gegen eine Schrägscheibe 58 ab, die am Grund der kreiszy
linderförmigen Bohrung 54 feststehend angeordnet ist. Die Zy
lindertrommel 56 ist (einstückig) mit einer Antriebswelle 64
verbunden, die die Schrägscheibe 58 und das Gehäuse 52 gleich
zu der Achse A durchdringt. Die Antriebswelle 64 ist zur Betä
tigung der Axialkolbenpumpe mit einem Elektromotor 40 getrieb
lich gekoppelt.
Eine solche Axialkolbenpumpe wird auch als "Schrägscheiben
maschine" bezeichnet, da die Antriebswelle 64 und die Zylinder
trommel 56 gleichachsig angeordnet sind, die Stütz (Schräg)
scheibe 58 feststehend und die Zylindertrommel 56 über die An
triebswelle 64 durch den Elektromotor 40 angetrieben ist. Dage
gen werden Axialkolbenpumpen, bei denen die Zylindertrommel
feststehend und die Stützscheibe angetrieben ist, als
"Taumelscheibenmaschinen" bezeichnet.
Ein Deckel 72 ist fest mit dem Gehäuse 52 verbunden, um das Ge
häuse 52 nach oben dichtend abzuschließen. Der Deckel 72 weist
einen ersten und zweiten Anschluß 74, 76 auf, die jeweils als
Durchgangsbohrung parallel zu der Achse A auf dem Kreis K aus
geführt sind. Die beiden Anschlüsse 74, 76 stehen mit der
Druckkammer 42a einer Zylinder-/Kolbenanordnung 42 in Verbin
dung.
Zwischen der Zylindertrommel 56 und dem Deckel 72 ist eine
Steuerscheibe 70 um die Achse A drehbar angeordnet. Zur Zen
trierung in Bezug auf die Achse A weist die Steuerscheibe 70
eine umlaufende Kante 78 auf, die an dem Umfang der Zylinder
trommel 56 radial geführt ist.
Von der Steuerscheibe 70 und den Kolben 60, 62 werden in den
Bohrungen 66, 68 der Zylindertrommel 56 Druckräume 108, 110 be
grenzt. Zur Vergrößerung des Volumens der Druckräume 108, 110
sind die Kolben 60, 62 jeweils als Hohlzylinder ausgeführt.
Die Steuerscheibe 70 weist auf der der Zylindertrommel 56 zuge
ordneten Stirnseite eine erste und zweite bogenförmige Nut 80,
82 auf, die jeweils auf dem Kreis K angeordnet sind. Eine erste
und zweite Bohrung 84, 86 sind jeweils an den Enden der ersten
bogenförmigen Nut 80 auf dem Kreis K angeordnet und durchdrin
gen die Steuerscheibe 70. Weiterhin weist die Steuerscheibe 70
auf der der Zylindertrommel 56 zugeordneten Stirnseite eine
zentral angeordnete kreiszylinderförmige Kammer 88 auf, die
über eine weitere Nut 90 mit der zweiten bogenförmigen Nut 82
verbunden ist.
Die in der Steuerscheibe 70 zentral angeordnete kreiszylinder
förmige Kammer 88 ist über eine in der Zylindertrommel 56 bzw.
der Antriebswelle 64 angeordnete Zentralbohrung 92 sowie eine
Radialbohrung 94 mit einem Innenraum 112 verbunden, der über
einen in dem Gehäuse 52 angeordneten Anschluß 96 mit einem
Bremsfluidbehälter 46 in Verbindung steht.
An der Steuerscheibe 70 ist ein radial nach außen gerichteter
Mitnehmerstift 98 befestigt, der in eine Aussparung 102 des
Deckels 72 ragt. Der Mitnehmerstift 98 ist mit einer Federan
ordnung 100 gekoppelt, die sich aus zwei gleichen, aber wir
kungsmäßig entgegengerichteten Federelementen zusammensetzt,
die sich in der Aussparung 102 an dem Deckel 72 ortsfest ab
stützen. Ist die Zylindertrommel 56 wie in Fig. 3a dargestellt
nicht angetrieben, so werden von der oberen Stirnfläche der Zy
lindertrommel 56 auf die untere Stirnfläche der Steuerscheibe
70 und damit auch auf den Mitnehmerstift 98 keine Gleitrei
bungskräfte übertragen, so daß die Steuerscheibe 70 durch die
Federanordnung 100 in der in Fig. 3a dargestellten Grundstel
lung gehalten wird.
In der in Fig. 3a darstellten Grundstellung der Steuerscheibe
70 werden der erste und zweite Anschluß 74, 76 abgesperrt, so
daß ein in der Druckkammer 42a der Zylinder-/Kolbenanordnung 42
anstehendes Druckniveau konstant gehalten wird. Die Einstellung
dieser sogenannten "Druckhaltephase" erfolgt somit durch einfa
che Ausschaltung des Elektromotors 40.
Die Einstellung einer sogenannten "Druckaufbauphase" ist in
Fig. 3b dargestellt. Dazu wird die Zylindertrommel 56 durch den
Elektromotor 40 in einer ersten Drehrichtung I. (hier in Gegen
richtung zum Uhrzeigersinn) angetrieben. Dabei werden von der
oberen Stirnfläche der Zylindertrommel 56 auf die untere Stirn
fläche der Steuerscheibe 70 und damit auch auf den Mitnehmer
stift 98 Gleitreibungskräfte übertragen, die den von der Feder
anordnung 100 auf den Mitnehmerstift 98 ausgeübten Federkräften
entgegengerichtet sind. Die Federanordnung 100 ist so bemessen,
daß die bei Antrieb der Zylindertrommel 56 wirksamen Gleitrei
bungskräfte stets ausreichend sind, um die Steuerscheibe 70
entgegen der Federkraft der Federanordnung 100 soweit um die
Achse A zu drehen, daß der Mitnehmerstift 98 an einem ersten
Anschlag 104 zur Anlage kommt und die Steuerscheibe 70 die in
Fig. 3b dargestellte Position einnimmt.
Die Anordnung der ersten und zweiten bogenförmigen Nut 80, 82
in der Steuerscheibe 70 ist so bemessen, daß bei der in Fig. 3b
dargestellten Position der Steuerscheibe 70 die in der ersten
bogenförmigen Nut 80 angeordnete erste Durchgangsbohrung 84
gleichachsig zu dem ersten Anschluß 74 liegt und der zweite An
schluß 76 gesperrt ist. Durch den Antrieb der Zylindertrommel
56 werden die beiden Kolben 60, 62 in zueinander gegenläufige
Hubbewegungen versetzt. Während eine der Druckkammern 108, 110
mit der zweiten bogenförmigen Nut 82 in Verbindung steht, führt
der zugehörige Kolben 60, 62 eine Abwärtsbewegung aus, um
Bremsfluid aus dem Bremsfluidbehälter 46 anzusaugen. Der An
saugweg erstreckt sich dabei über den Anschluß 96, den Innen
raum 112, die Bohrungen 94 und 92, die Kammer 88, die Nut 90
sowie die zweite bogenförmige Nut 82. Nach dem Ansaugvorgang
kommt die betreffende Druckkammer 108, 110 mit der ersten bo
genförmigen Nut 80 in Verbindung, wobei der zugehörige Kolben
60, 62 eine Aufwärtsbewegung ausführt, um die Druckkammer 42 a
der Zylinder-/Kolbenanordnung 42 mit dem in die Druckkammer
108, 110 angesaugten Bremsfluid zu beaufschlagen, wobei der
Förderweg über die erste bogenförmige Nut 80, die erste Durch
gangsbohrung 84 sowie den ersten Anschluß 84 führt.
In Fig. 3c ist die Einstellung einer sogenannten "Druckabbau
phase" dargestellt. Dazu wird die Zylindertrommel 56 durch den
Elektromotor 40 in einer zweiten Drehrichtung 11. (hier in
Richtung des Uhrzeigersinn) angetrieben. Aufgrund der Gleitrei
bungskräfte, die zwischen den Anlageflächen der Zylindertrommel
56 und der Steuerscheibe 70 auftreten, kommt der Mitnehmerstift
98 zur Anlage an einem zweiten Anschlag 106, so daß die Steuer
scheibe 70 die in Fig. 3c dargestellte Position einnimmt.
Bei der in Fig. 3c dargestellten Position der Steuerscheibe 70
liegt die in der ersten bogenförmigen Nut 80 angeordnete zweite
Durchgangsbohrung 86 gleichachsig zu dem zweiten Anschluß 76
und der erste Anschluß 74 ist gesperrt. Während eine der beiden
Druckkammern 108, 110 mit der ersten bogenförmigen Nut 80 in
Verbindung steht, führt der zugehörige Kolben 60, 62 eine Ab
wärtsbewegung aus, um Bremsfluid aus der Druckkammer 42a der
Zylinder-/Kolbenanordnung 42 anzusaugen. Der Ansaugweg er
streckt sich dabei über den zweiten Anschluß 76, die zweite
Durchgangsbohrung 86 sowie die erste bogenförmige Nut 80. Nach
dem Ansaugvorgang kommt die betreffende Druckkammer 108, 110
mit der zweiten bogenförmigen Nut 82 in Verbindung, wobei der
zugehörige Kolben 60, 62 eine Aufwärtsbewegung ausführt, um das
in die Druckkammer 108, 110 angesaugte Bremsfluid in den Brems
fluidbehälter 46 zurückzufördern. Die Rückförderung erfolgt da
bei über die zweite bogenförmige Nut 82, die Nut 90, die Kammer
88, die Bohrungen 92 und 94, den Innenraum 112 sowie den An
schluß 96.
Bei der in Fig. 3a bis 3c dargestellten Ausführungsform einer
Axialkolbenpumpe ist der Neigungswinkel der Schräg(Stütz)
scheibe 58 gegenüber der Zylindertrommel 56 konstant. Durch
Veränderung des Neigungswinkels ist die Fördermenge der Pumpe
variierbar. Für den Fall, daß der Neigungswinkel gleich Null
ist, also die Schräg(Stütz)scheibe 58 senkrecht zu der Achse A
der Zylindertrommel 56 steht, wird kein Fluid gefördert, so daß
auf diese Weise ebenfalls die Einstellung einer Druckhaltephase
möglich ist. Somit kann anstelle der Steuerscheibe 70 auch eine
über einen Verstellmechanismus in der Neigung verstellbare
Schräg(Stütz)scheibe 58 eingesetzt werden, wobei der Verstell
mechanismus bei ausgeschaltetem Elektromotor 40 die Schräg-
(Stütz)scheibe 58 senkrecht zu der Achse A der Zylindertrommel
56 stellt, um während der Druckhaltephasen elektrische Energie
einzusparen.
Es ist auch möglich einen solchen Verstellmachanismus elektro
magnetisch zu betätigen, was im übrigen auch auf die Steuer
scheibe 70 anwendbar ist, deren Verstellung unter Ausnutzung
von Gleitreibungskräften erfolgt. Eine solche elektromagneti
sche Betätigung ist dann mit der vorhandenen elektrischen An
steuerung des Elektromotors 40 elektrisch zu koppeln, um den
Aufwand für eine zusätzliche elektrische Ansteuerung einzuspa
ren. So kann der dem Elektromotor 40 zugeführte Strom gleich
zeitig auch die Spule einer solchen elektromagnetischen Betäti
gung bestromen. Die elektromagnetische Betätigung ist dann so
auszulegen, daß im unbestromten Zustand, also bei nicht ange
triebenem Elektromotor 40, die Druckhaltephase durch Gerade
stellung der Schräg(Stütz)scheibe 58 oder Positionierung der
Steuerscheibe 70 gemäß Fig. 3a eingestellt wird. Da die Druck
aufbau- und Druckabbauphasen in Abhängigkeit der Förderrichtung
der Pumpe 50 eingestellt werden, die sich aus der Drehrichtung
des Elektromotors 40 und damit aus der Stromrichtung ergibt,
kann anhand der Stromrichtung die entsprechende Neigung der
Schräg(Stütz)scheibe 58 oder Positionierung der Steuerscheibe 70
gemäß Fig. 3b oder 3c eingestellt werden.
Abschließend ist noch zu erwähnen, daß die Pumpe 50 für die er
findungsgemäße Bremsbetätigungseinheit 10 nicht unbedingt auf
den Typ Axialkolbenpumpe festgelegt ist, sondern auch andere
Typen, insbesondere Zahnradpumpen, einsetzbar sind.
Claims (22)
1. Bremsbetätigungseinheit (10) mit
- - einer Zylinder/Kolbenanordnung (42), die auf wenigstens
- - einen Bremsbelag (4a, 4b) wirkt, der mit einer Bremsscheibe (8) in Reibungseingriff bringbar ist,
- - einer Hydraulikpumpe (50), die mit einer Druckkammer (42a) der Zylinder/Kolbenanordnung (42) hydraulisch verbindbar ist um den Zylinder (42b) der Zylinder/Kolbenanordnung (42) relativ zum Kolben (42c) der Zylinder/Kolbenanordnung zu bewegen, und
- - einem die Hydraulikpumpe antreibenden Motor, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Hydraulikpumpe (50) in eine Druckaufbau-, Druckhalte- und Druckabbaustellung bringbar ist.
2. Bremsbetätigungseinheit (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hydraulikpumpe (50) dazu eingerichtet ist, in entgegenge
setzte Richtungen Hydraulikfluid zu fördern.
3. Bremsbetätigungseinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hydraulikpumpe (50) selbsthemmend ausgebildet ist.
4. Bremsbetätigungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1
bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (50) eine im
Druckbereich von etwa 0 bar bis etwa 1 bar fein dosierbare För
derleistung hat.
5. Bremsbetätigungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1
bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Motor ein Elektromotor (40) mit umkehrbarer Laufrichtung
ist.
6. Bremsbetätigungseinheit (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hydraulikpumpe (50) eine Axialkolbenpumpe ist.
7. Bremsbetätigungseinheit (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Axialkolbenpumpe (50) eine Schrägscheibenmaschine ist, bei
der eine Stützscheibe (58) feststehend und eine Zylindertrommel
(56) mit wenigstens einem darin axial gleitverschieblich aufge
nommenen Kolben (60, 62) drehbar angeordnet ist, wobei der Kol
ben (60, 62) eine durch die Stützscheibe (58) zwangsgesteuerte
Hubbewegung ausführt, wenn sich die Zylindertrommel (56) dreht.
8. Bremsbetätigungseinheit (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Axialkolbenpumpe (50) eine feststehende Zylindertrommel mit
darin axial gleitverschieblichen Kolben und eine dazu quer an
geordnete drehantreibbare Stützscheibe aufweist.
9. Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kolben (42c) gegenüber dem Zylinder (42b) der Zylinder-Kolbenanordnung
(42) durch eine Dichtung (6a) abgedichtet ist,
wobei die Dichtung (6a) dazu eingerichtet ist, eine Rückstell
kraft auf den Kolben auszuüben, um ein Schleifen der Bremsblöc
ke (4a, 4b) an der Bremsscheibe (8) bei unbetätigter Bremsbetä
tigungseinheit (10) zu vermeiden.
10. Bremsbetätigungseinheit (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hydraulikpumpe koaxial zu der Zylinder/Kolbenanordnung
(42) angeordnet ist und vorzugsweise zumindeste teilweise in
dem Kolben (42c) aufgenommen ist.
11. Bremsbetätigungseinheit (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Motor (40) an einem Gehäuse (42d) der Zylinder/Kolben
anordnung (42) angeordnet ist und von einem Hydraulikfluidbe
hälter (46) zumindest teilweise radial umgeben ist.
12. Bremsbetätigungseinheit (10) nach dem vorhergehenden An
spruch,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hydraulikpumpe (50) mit dem Kolben nur durch Hydraulikfluid
(42c) mechanisch gekoppelt ist.
13. Bremsbetätigungseinheit (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
zu der Hydraulikpumpe (50) ein Druckbegrenzungsventil (44) par
allel geschaltet ist, um bei Überschreiten eines vorherbestimm
ten Druckes an dem Kolben (42c) der Zylinder/Kolbenanordnung
(42) Hydraulikfluid in einen Hydraulikfluidbehälter (46) abge
leitet wird.
14. Bremsbetätigungseinheit (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hydraulikpumpe (50) nicht selbsthemmend ausgebildet ist und
ein steuerbares Ventil zwischen der Druckkammer (42a) und der
Hydraulikpumpe (50) angeordnet ist, um den Hydraulikdruck in
der Druckkammer (42a) bei stillstehender Hydraulikpumpe (50)
konstant zu halten.
15. Bremsbetätigungseinheit (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckkammer (42a) mit einem Hydraulikanschluß (10a) verse
hen ist, der über eine Hydraulikleitung mit einem durch ein
Bremspedal (30) betätigbaren Hauptbremszylinder verbindbar ist.
16. Bremsbetätigungseinheit (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
mit der Zylindertrommel (56) ein Steuerelement (70) in
Gleitreibungseingriff steht, das in einer Ruhestellung der Hy
draulikpumpe (50) eine Verbindung zwischen der Druckkammer
(42a) der Zylinderkolbenanordnung (42) und der Hydraulikpumpe
(50) sperrt und in betätigten Zuständen der Hydraulikpumpe eine
Verbindung zwischen der Druckkammer (42a) der Zylinderkolbenan
ordnung (42) und der Hydraulikpumpe (50) herstellt.
17. Bremsbetätigungseinheit (10) nach dem vorhergehenden An
spruch,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (70) scheibenförmig ist und auf einer von der
Zylindertrommel (56) abgewandten Oberfläche eine Vertiefung
(82) aufweist, die mit einem Hydraulikfluidpfad in Verbindung
bringbar ist, der zu der Druckkammer (42a) der Zylinder/Kolben
anordnung (42) führt, und die mit einer drucklosen Seite der
Hydraulikpumpe (50) in Verbindung steht.
18. Bremsbetätigungseinheit (10) nach den beiden vorhergehen
den Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (70) auf seiner der Zylindertrommel (56) zu
gewandten Oberfläche eine Vertiefung (80) aufweist, die mit ei
nem Hydraulikpfad in Fluidverbindung bringbar ist, der mit der
Druckkammer (42a) der Zylinder/Kolbenanordnung (42) in Verbin
dung steht, und die mit einer Druckseite der Hydraulikpumpe
(50) in Verbindung bringbar ist.
19. Bremsbetätigungseinheit (10) nach den drei vorhergehenden
Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (70) über eine Federanordnung (98, 100) gegen
von der Zylindertrommel (56) ausgeübte Gleitreibungskräfte in
beiden Drehrichtungen vorgespannt ist und vorzugsweise eine
durch wenigstens einen Anschlag (104, 106) begrenzte maximale
Drehbewegung ausführen kann.
20. Bremsbetätigungseinheit (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stützscheibe (52) zur Rotationsachse (A) der Zylindertrom
mel (56) neigbar angeordnet ist, wobei der Neigungswinkel der
Stützscheibe (52) veränderbar und die Stützscheibe (52) unter
dem jeweiligen Neigungswinkel arretierbar ist.
21. Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Pumpe (50) eine Zahnradpumpe, insbesondere eine innenlau
fende Zahnradpumpe ist.
22. Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stützscheibe (52) durch eine elektromagnetische Betäti
gungseinheit (3) in ihrer Neigung und Stellung veränderbar ist,
wobei die Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungsein
heit mit der Ansteuerung des Elektromotors (40) der Pumpe ge
koppelt ist.
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