DE19701070A1 - Hydraulische Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Hydraulische Fahrzeugbremsanlage

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einer Fremdkraft-Betriebsanlage und einer Muskelkraft- Hilfsbremsanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Eine derartige Fahrzeugbremsanlage ist bekannt aus dem S. A. E.-Paper 96 0991. Die bekannte Fahrzeugbremsanlage weist einen Hauptbremszylinder auf, an den unter Zwischen­ schaltung wenigstens eines Trennventils Radbremszylinder angeschlossen sind. Des weiteren weist die bekannte Fahrzeugbremsanlage eine Hydropumpe auf, die Bremsflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter ansaugt und in einen Hochdruck- Hydrospeicher fördert. Der Hochdruck-Hydrospeicher bildet einen Fremdenergiespeicher, die Hydropumpe zusammen mit dem Hochdruck-Hydrospeicher eine Fremdenergiequelle. Über Bremsdruckaufbauventile sind die Radbremszylinder an den Hochdruck-Hydrospeicher bzw. an die Druckseite der Hydropumpe angeschlossen. Über jeweils den Radbremszylindern nachgeschaltete Bremsdruckabsenkventile sind die Radbremszylinder mit dem Vorratsbehälter verbindbar.
Zur Fremdkraftbremsung wird das wenigstens eine Trennventil geschlossen und es werden die Bremsdruckaufbauventile geöffnet, so daß unter Druck stehende Bremsflüssigkeit aus dem Hochdruck-Hydrospeicher in die Radbremszylinder strömt. In den Radbremszylindern gewollte Radbremsdrücke und damit erzeugte Bremsmomente lassen sich mittels der Bremsdruck­ aufbauventile und der Bremsdruckabsenkventile in an sich bekannter Weise einstellen und verändern. Der Hauptbrems­ zylinder, der während der Fremdkraftbremsung durch das geschlossene, wenigstens eine Trennventil von den Radbremszylindern hydraulisch getrennt ist, dient dadurch ausschließlich als Bremsmoment-Sollwertgeber, von dessen Betätigung abhängig der Radbremsdruck eingestellt wird.
Zur Hilfsbremsung z. B. bei Ausfall der Fremdenergiequelle kann beispielsweise durch selbsttätiges Öffnen des Trennventils und Zurückfallen der Bremsdruckaufbauventile und der Bremsdruckabsenkventile in ihre Schließstellung in herkömmlicher Weise mittels des Hauptbremszylinders gebremst werden.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Hauptanspruchs weist einen Niederdruck-Hydrospeicher auf, aus dem die Hydropumpe Bremsflüssigkeit ansaugt und in den Bremsflüssigkeit aus den Radbremszylindern strömt, wenn zum Absenken des Radbremsdrucks das Bremsdruckabsenkventil geöffnet wird. Durch die Verwendung desNiederdruck-Hydro­ speichers kann auf einen Bremsflüssigkeits-Vorratsbehälter jedenfalls für die Fremdkraftbremsanlage verzichtet werden, die Hydropumpe ist nicht an einen Bremsflüssigkeits­ vorratsbehälter des Hauptbremszylinders angeschlossen und während der Fremdkraftbremsung strömt keine Bremsflüssigkeit aus den Radbremszylindern in Richtung des Hauptbremszylinders oder in dessen Vorratsbehälter zurück. Die Fremdkraft­ bremsanlage bildet ein geschlossenes System, das eine hohe Sicherheit gegen Ausfall gewährleistet. Es sind keine hydraulischen Anschlüsse an den Vorratsbehälter des Hauptbremszylinders und keine Hydraulikleitungen als Ansaugleitung für die Hydropumpe und als Rückleitungen von den Radbremszylindern erforderlich. Dies hat zunächst den Vorteil, daß ein vorhandener Hauptbremszylinder mit aufgesetztem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter Verwendung finden kann, ohne daß Anschlüsse an dem Vorratsbehälter angebracht werden müssen. Weiterer Vorteil ist, daß derartige Anschlüsse und Hydraulikleitungen das Risiko von Undichtigkeiten mit sich bringen. Eine Undichtigkeit an einem dieser Anschlüsse des Vorratsbehälter oder der genannten Hydraulikleitungen hätte die fatale Folge, daß sie sich sowohl auf die Fremdkraft- als auch auf die Muskelkraft­ bremsanlage auswirkt und damit die gesamt Fahrzeugbremsanlage außer Funktion setzt. Die erfindungsgemäße Fahrzeugbrems­ anlage hat also den Vorteil, daß ihre Fremdkraft- Betriebsbremsanlage und ihre Muskelkraft-Hilfsbremsanlage redundant sind und damit einer erheblich gesteigerten Sicherheit gegen Ausfall.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die beiden Figuren zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäße Fahrzeugbrems­ anlage weist einen Tandem-Hauptbremszylinder 10 mit aufgesetztem Bremsflüssigkeits-Vorratsbehälter 12 auf, an den zwei Bremskreise angeschlossen sind. Dem Hauptbremszylinder 10 ist in jedem Bremskreis ein in seiner Grundstellung offenes Trennventil 14 nachgeschaltet, über das Radbremszylinder 16 an den Hauptbremszylinder 10 hydraulisch angeschlossen sind.
Des weiteren weist die in Fig. 1 dargestellte, erfindungs­ gemäße Fahrzeugbremsanlage eine Hydropumpe 18 mit einem Pumpenmotor 19 auf, deren Saugseite an einen Niederdruck- Hydrospeicher 20 und an deren Druckseite unter Zwischen­ schaltung eines Rückschlagventils 22 ein Hochdruck Hydrospeicher 24 angeschlossen ist. Die Radbremszylinder 16 sind über in ihrer Grundstellung geschlossene Bremsdruck­ aufbauventile 26, in die die Differenzdruckventile 28 integriert sind, an die Druckseite der Hydropumpe 18 und an den Hochdruck-Hydrospeicher 24 angeschlossen. Über den Radbremszylindern 16 nachgeschaltete, in ihrer Grundstellung geschlossene Bremsdruckabsenkventile 30 sind die Radbremszylinder 16 hydraulisch mit dem Niederdruck- Hydrospeicher 20 und der Saugseite der Hydropumpe 18 verbunden.
In einer von der Druckseite zur Saugseite der Hydropumpe 18 führenden Hydraulikleitung sind in Reihe zwei in ihrer Grundstellung geschlossene Pedalwegventile 32, 34 angeordnet, zwischen denen ein Verdrängungsraum des Hauptbremszylinders 10, im dargestellten Ausführungsbeispiel der Schwimmkolben- Verdrängungsraum, angeschlossen ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Radbrems­ zylinder 16 der Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse gemeinsam an eine Verdrängungskammer des Tandem-Hauptbremszylinders 10, also an einen Bremskreis, angeschlossen, und zwar sind die Radbremszylinder 16 der Hinterräder an die Schwimmkolben- Verdrängungskammer angeschlossen, die, wie bereits ausgeführt, zusätzlich zwischen den Pedalventilen 32, 34 angeschlossen ist. In einer vom Trennventil 14 zu einem der Radbremszylinder 16 führende Bremsleitung ist ein in seiner Grundstellung offenes Ausgleichventil 36 angeordnet, über das die Radbremszylinder 16 der Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse hydraulisch miteinander verbunden und durch Schließen des Ausgleichventils 36 voneinander trennbar sind.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage weist Raddrucksensoren 38 an jedem Radbremzylinder 16, einen Fremddrucksensor 40 am Hochdruck-Hydrospeicher 24, einen Drucksensor 42 für jede Verdrängungskammer des Hauptbremszylinders 10 und einen Pedalwegsensor 44 für ein Bremspedal 46 auf, mit dem der Hauptbremszylinder 10 betätigbar ist. Des weiteren sind Raddrehsensoren 48 an jedem Fahrzeugrad vorgesehen.
Sämtliche Ventile 14, 26, 30, 32, 34, 36 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als 2/2-Wegemagnetventile ausgebildet. Die Druckaufbau- und Druckabsenkventile 28, 30 können ebenso wie die Pedalwegventile 32, 34 durch ein 3/3- Wegemagnetventil ersetzt werden (nicht dargestellt). Die Bremsdruckaufbau- und Bremsdruckabsenkventile 28, 30 und die Pedalwegventile 32, 34 sind zur Verbesserung der Regelgüte als Proportionalventile ausgebildet. Die Pedalwegventile können auch, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, als Proportionaldruckventile 50, 52 ausgebildet sein. Im übrigen ist die in Fig. 2 dargestellte, erfindungsgemäße Fahrzeug­ bremsanlage identisch mit der in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugbremsanlage aufgebaut und funktioniert in gleicher Weise. Hinsichtlich Fig. 2 wird auf die entsprechenden Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen. Die Steuerung der Ventile 14, 26, 30, 32, 34, 36 und des Pumpenmotors 19 erfolgt mittels eines elektronischen Steuergeräts 54, das Signale von den Drucksensoren 38, 40, 42, dem Pedalwegsensor 44 und den Raddrehsensoren 48 erhält.
Fremdkraftbremsung
Zur Fremdenergiebremsung werden die Trennventile 14 geschlossen, d. h. der Hauptbremszylinder 10 wird hydraulisch von den Radbremszylinder 16 getrennt. Der Hauptbremszylinder 10 dient für die Fremdkraftbremsung als Bremskraft-Sollwert­ geber. Mit den an die Verdrängungskammern des Hauptbrems­ zylinders 10 angeschlossenen Drucksensoren 42 wird der Druck in den Verdrängungskammern gemessen. Dieser Druck ist abhängig von der Kraft, mit der das Bremspedal 46 nieder­ getreten wird, diese beiden Drucksensoren 42 werden deswegen nachfolgend als Pedalkraftsensoren bezeichnet. Zur Fremdkraftbremsung wird das Signal eines der beiden Pedalkraftsensoren 42 herangezogen, der zweite Pedalkraft­ sensor 42 ist redundant zur Sicherheit vorgesehen, falls der eine Pedalkraftsensor 42 ausfällt.
Die Hydropumpe 18 und der Hochdruck-Hydrospeicher 24 bilden eine Fremdenergiequelle, der Hochdruck-Hydrospeicher 24 einen Fremdenergiespeicher, dessen Druck mit dem an ihn angeschlos­ senen Fremddrucksensor 40 gemessen wird. Zur Fremdkraft­ bremsung wird Bremsflüssigkeit aus dem Hochdruck- Hydrospeicher 24 entnommen. Mit der Hydropumpe 18 wird der Hochdruck-Hydrospeicher 24 unter Druck gesetzt, wobei ein Nachladen von Zeit zu Zeit ausreicht, d. h. die Hydropumpe 18 ist nur zeitweise eingeschaltet.
Mit den Bremsdruckaufbau- und den Bremsdruckabsenkventilen 26, 30 wird ein Radbremsdruck in den Radbremszylindern 16 eingestellt, der von dem durch Niedertreten des Bremspedals 46 im Hauptbremszylinder 10 erzeugten Druck abhängig ist. Da jedem Radbremszylinder 16 ein Bremsdruckaufbau- und ein Bremsdruckabsenkventil 26, 30 zugeordnet ist, kann nach Schließen des Ausgleichventils 36 der Radbremsdruck radindividuell geregelt werden. Eine Schlupfregelung ist in an sich bekannter Weise durch Radbremsdruckmodulation mit den Bremsdruckaufbau- und Bremsdruckabsenkventilen 26, 30 möglich. Sofern keine radindividuelle Druckregelung stattfindet, kann der Radbremsdruck in mehreren Radbremszylindern 16, beispielsweise in Radbremszylindern 16 der Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse, oder aller Radbremszylinder 16, mit einem Bremsdruckaufbau- und einem Bremsdruckabsenkventil 26, 30 gemeinsam geregelt werden.
Falls erforderlich, kann der Hochdruck-Hydrospeicher 24 mittels der Hydropumpe 18 aus dem Vorratsbehälter 12 des Hauptbremszylinders 10 durch Öffnen des auf der Saugseite der Hydropumpe 18 angeordneten Pedalwegventils 34 nachgefüllt werden, wenn der Hauptbremszylinder 10 nicht betätigt ist. Ein Nachfüllen des Hochdruck-Hydrospeichers 24 kann erforderlich sein, wenn beispielsweise durch Wärmeausdehnung Bremsflüssigkeit aus dem Hochdruck-Hydrospeicher 24 in den Vorratsbehälter 12 gelangt ist.
Die beiden Pedalwegventile 32, 34 bilden zusammen mit den beiden Hydrospeichern 20, 24 und der Hydropumpe 18 einen aktiven Pedalwegsimulator für die Fremdkraftbremsung: Während der Fremdkraftbremsung sind die Trennventile 14 geschlossen, so daß keine Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 10 in Richtung der Radbremszylinder 16 verdrängt werden kann. Um trotzdem einen Pedalweg zu erzielen, wird das auf der Saugseite der Hydropumpe 18 angeordnete Pedalwegventil 34 geöffnet, bis der gewünschte Pedalweg erreicht ist. Zum Rückstellen des Bremspedals 46 wird das auf der Druckseite der Hydropumpe 18 angeordnete Pedalwegventil 32 geöffnet, so daß Bremsflüssigkeit aus dem Hochdruck-Hydrospeicher 24 in den Hauptbremszylinder 10 fließt und diesen zusammen mit dem Bremspedal 46 zurückstellt.
Der Pedalweg, der mit dem Pedalwegsensor 44 gemessen wird, wird abhängig von dem im Hauptbremszylinder 10 erzeugten Druck eingestellt, der von der Kraft abhängig ist, mit der das Bremspedal 46 niedergetreten wird und der mit den Pedalkraftsensoren 42 meßbar ist. Auf diese Weise läßt sich jede gewünschte Pedalkraft/Weg-Kennlinie einstellen. Auch läßt sich die Pedalkraft/Weg-Kennlinie einfach dadurch ändern, daß ein Regelalgorhythmus, mit dem das elektronische Steuergerät 54 die Pedalwegventile 32, 34 steuert, geändert wird. Eine Änderung der hydraulischen Komponenten der Fahrzeugbremsanlage ist nicht notwendig. Dadurch ist es auf einfache Art möglich, die Fahrzeugbremsanlage an unterschiedliche Fahrzeuge anzupassen. Auch ist es denkbar, die Pedalkraft/Weg-Kennlinie dem Wunsch des jeweiligen Fahrers anzupassen.
Der aktive Pedalwegsimulator 18, 20, 24, 32, 34 kann auch mit Proportionaldruckventilen 50, 52 anstelle der Proportional­ wegventile 32, 34 als Pedalwegventile verwirklicht sein, wie es in Fig. 2 dargestellt ist.
Hilfsbremsanlage
Bei Ausfall der Fremdkraftbremsanlage, d. h. der Betriebsanlage, läßt sich die erfindungsgemäße Fahrzeugbrems­ anlage als Hilfsbremsanlage per Muskelkraft betätigen: dazu verbleiben sämtliche Ventile 14, 26, 30, 32, 34, 36 in ihrer Grundstellung. Durch Niedertreten des Bremspedals 46 wird der Hauptbremszylinder 10 wie bei der Betriebsbremsung betätigt. Aus den Verdrängungskammern des Hauptbremszylinders 10 verdrängte Bremsflüssigkeit gelangt durch die offenen Trennventile 14 und die offenen Ausgleichventile 36 in alle Radbremszylinder 16. Die Realisierung des bei der Muskelkraftbremsung nicht wirksamen, aktiven Pedalweg­ simulators mittels der beiden Pedalwegventile 32, 34 hat den Vorteil, daß er bei der Muskelkraftbremsung keine der aus dem Hauptbremszylinder 10 verdrängten Bremsflüssigkeit aufnimmt und den Pedalweg nicht verlängert, so daß kein Pedalweg verloren geht und die aus dem Hauptbremszylinder 10 verdrängte Bremsflüssigkeit ausschließlich den Radbremszylindern 16 zufließt. Das bedeutet, der Pedalweg wird bei der Muskelkraftbremsung voll genutzt.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage ist redundant ausgebildet und hat insbesondere den Vorteil einer großen Sicherheit gegen Ausfall. Bei Ausfall eines beliebigen, hydraulischen Bauteils der Fahrzeugbremsanlage läßt sich diese zumindest als Hilfsbremsanlage mit Muskelkraft betätigen.

Claims (9)

1. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einer Fremdkraft- Betriebsbremsanlage und einer Muskelkraft-Hilfsbremsanlage, mit einem Hauptbremszylinder, an den über ein Trennventil mindestens ein Radbremszylinder angeschlossen ist, mit einer Hydropumpe, an deren Druckseite ein Hochdruck-Hydrospeicher und über ein Bremsdruckaufbauventil der mindestens eine Radbremszylinder angeschlossen ist, und mit einem Bremsdruckabsenkventil, das dem Radbremszylinder nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugbremsanlage einen Niederdruck-Hydrospeicher (20) aufweist, an den die Hydropumpe (18) mit ihrer Saugseite und an den der Radbremszylinder (16) über das Bremsdruckabsenkventil (30) angeschlossen sind.
2. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsdruckaufbauventil (26) und das Bremsdruckabsenkventil (30) als Proportionalventil ausgebildet ist.
3. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbremszylinder (10) als Tandem- Hauptbremszylinder (10) ausgebildet ist, an den zwei Bremskreise angeschlossen sind, die jeweils mindestens einen Radbremszylinder (16) aufweisen.
4. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radbremszylinder (16) von Fahrzeugrädern einer Fahrzeugachse an einen Bremskreis angeschlossen und über ein Ausgleichventil (36) miteinander verbunden sind.
5. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugbremsanlage eine Bremsschlupfregeleinrichtung (26, 30, 48, 54) aufweist.
6. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbremszylinder (10) einen Pedalkraftsensor (42) und einen Pedalwegsensor (44) sowie zwei Pedalwegventile (32, 34; 50, 52) aufweist, wobei eines der Pedalwegventile (34; 52) dem Hauptbremszylinder (10) und der Saugseite der Hydropumpe (18) bzw. dem Niederdruck- Hydrospeicher (20) und wobei das andere der Pedalwegventile (32; 50) dem Hauptbremszylinder (10) und der Druckseite der Hydropumpe (18) bzw. dem Hochdruck-Hydrospeicher (24) zwischengeschaltet ist.
7. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pedalwegventile als Proportionalwegventile (32, 34) ausgebildet sind.
8. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pedalwegventile als Proportionaldruckventile (50, 52) ausgebildet sind.
9. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbremszylinder (10) zwei voneinander unabhängige Pedalkraftsensoren (42) aufweist.
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