DE19718533A1 - Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisch regelbares Bremsbetä­ tigungssystem für Kraftfahrzeuge, mit einem Hauptbremszylin­ der, einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter, einem mit dem Hauptbremszylinder zusammenwirkenden Simulator einer durch eine elektronische Steuereinheit ansteuerbaren Druck­ quelle, mit deren Druck Radbremsen des Fahrzeuges beaufschlag­ bar sind, die über mindestens eine hydraulische Verbindung mit dem Hauptbremszylinder verbindbar sind, die ausschließlich mittels eines Trennventils absperrbar ist, mit einer Einrich­ tung zur Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches, sowie mit den Radbremsen vorgeschalteten Ventileinrichtungen, die die Radbremsen wahlweise mit der Druckquelle oder dem Druckmittel­ vorratsbehälter verbinden.

Ein derartiges Bremsbetätigungssystem ist zum Beispiel aus dem Fachartikel "Electrohydraulic Brake System - The First Approach to Brake-By-Wire Technology", SAE Papers 960991, bekannt. Die den Radbremsen vorgeschalteten Ventileinrichtungen des vor­ bekannten Bremsbetätigungssystems sind als paarweise angeord­ nete 2/2-Wegeventile in Schieberbauweise ausgeführt, wobei das in der Verbindung zwischen der Druckquelle und den Radbremsen geschaltete Einlaßventil in seiner ersten Schaltstellung eine Druckbegrenzungsfunktion erfüllt und in seiner zweiten Schalt­ stellung die Verbindung freigibt, während das in der Verbin­ dung zwischen den Radbremsen und dem Druckmittelvorratsbehäl­ ter geschaltete Auslaßventil als stromlos geschlossenes Ventil ausgebildet ist, das in seiner ersten Schaltstellung die Ver­ bindung absperrt und in seiner zweiten Schaltstellung frei­ gibt.

Weniger vorteilhaft anzusehen ist bei dem vorbekannten Brems­ system das Übergangsverhalten beim Wechsel der Betätigungsauf­ gabe von einem Ventil auf das andere, bei dem druckabhängige Ansteuerungsströme zur Öffnung des Ventils erforderlich sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektro­ nisch regelbares Bremsbetätigungssystem der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß eine erhebliche Ver­ besserung des Übergangsverhaltens sowie der Bremsdruckdosier­ barkeit erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ventileinrichtungen durch je ein Mehrstellungsventil in Schie­ berbauweise gebildet sind, das in seiner unbetätigten Stellung die Verbindung zwischen der Druckquelle und der Radbremse herstellt und die Verbindung zwischen der Radbremse und dem Druckmittelvorratsbehälter absperrt, und daß in der Verbindung zwischen dem Mehrstellungsventil und dem Druckmittelvorrats­ behälter ein Schaltsitzventil eingefügt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bremsbetä­ tigungssystems sind den Unteransprüchen 2 bis 8 entnehmbar.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführung des erfindungsgemäßen Bremsbetätigungssystems, und

Fig. 2 eine beim Bremsbetätigungssystem nach Fig. 1 verwend­ bare Ventilkombination.

Das in der Zeichnung dargestellte, elektronisch regelbare Bremsbetätigungssystem nach der Erfindung besteht aus einem mittels eines Betätigungspedals 1 betätigbaren, zweikreisigen Hauptbremszylinder bzw. Tandemhauptzylinder 2, der mit einem nicht dargestellten Pedalwegsimulator zusammenwirkt sowie zwei nicht gezeigte, voneinander getrennte Druckräume aufweist, die mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 3 in Verbin­ dung stehen. An den ersten Druckraum (Primärdruckraum) sind mittels einer absperrbaren ersten hydraulischen Leitung 11 beispielsweise eine der Vorderachse zugeordnete Radbremse 7 sowie eine der Hinterachse zugeordnete Radbremse 8 angeschlos­ sen. Das Absperren der Leitung 11 erfolgt mittels eines ersten Trennventils 12, während in dem zur Radbremse 8 führenden Lei­ tungsabschnitt 17 ein elektromagnetisch betätigbares, vorzugs­ weise stromlos offenes (SO) Druckausgleichsventil 16 eingefügt ist, das bei Bedarf eine radindividuelle Bremsdruckregelung ermöglicht.

Der zweite Druckraum des Hauptbremszylinders 2, an den ein Drucksensor 13 angeschlossen sein kann, ist über eine mittels eines zweiten Trennventils 15 absperrbare zweite hydraulische Leitung 14 mit dem anderen Radbremsenpaar 9, 10 verbindbar. In dem zur Radbremse 10 führenden Leitungsabschnitt 18 ist wieder ein elektromagnetisch betätigbares, vorzugsweise stromlos of­ fenes (SO) Druckausgleichsventil 19 eingefügt. Da der Aufbau des an den zweiten Druckraum des Hauptbremszylinders 2 ange­ schlossenen hydraulischen Kreises identisch dem des in der vorstehenden Beschreibung erläuterten Bremskreises 11 ent­ spricht, braucht er im nachfolgenden Text nicht mehr erörtert zu werden.

Wie der Zeichnung weiter zu entnehmen ist, ist ein als Fremd­ druckquelle dienendes Motor-Pumpen-Aggregat 20 mit einem Hoch­ druckspeicher 21 vorgesehen, das seinerseits aus einer mittels eines Elektromotors 22 angetriebenen Pumpe 23 sowie einem der Pumpe 23 parallel geschalteten Druckbegrenzungsventil 24 be­ steht. Die Saugseite der Pumpe 23 ist über ein nicht näher bezeichnetes Rückschlagventil an den vorhin erwähnten Druck­ mittelvorratsbehälter 3 angeschlossen, während der von der Pumpe 23 aufgebrachte hydraulische Druck von einem Drucksensor 25 überwacht wird.

Eine dritte hydraulische Leitung 26 verbindet die Druckseite der Pumpe 23 bzw. den Hochdruckspeicher 21 mit ersten Ein­ gangsanschlüssen von zwei elektromagnetisch betätigbaren 3/3-Wege-Schieberventilen 27, 28, die den Radbremsen 7 und 8 vor­ geschaltet sind. An zweiten Eingangsanschlüssen der Schieber­ ventile 27, 28 ist je eine hydraulische Leitung 29, 30 ange­ schlossen, die andererseits mit dem drucklosen Druckmittel­ vorratsbehälter 3 in Verbindung steht. In der zum 3/3-Wege-Schieberventil 27, 28 führenden Leitung 26 ist ein erstes Schaltsitzventil 31 eingefügt, das vorzugsweise als stromlos geschlossenes (SG), elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. In der zum Druckmittelvorratsbehälter 3 führenden Leitung 29 bzw. 30 ist ein zweites Schaltsitzven­ til 32 geschaltet, dessen Aufbau dem des ersten Ventils 31 entspricht. Am Ausgangsanschluß des 3/3-Wege-Schieberventils 27, 28 ist die vorhin erwähnte, zur Radbremse 7 bzw. 8 führen­ de Leitung 11 bzw. 17 sowie je ein Drucksensor 33, 34 ange­ schlossen, mit dessen Hilfe der in der Radbremse 7, 8 herr­ schende hydraulische Druck ermittelt wird.

Der gemeinsamen Ansteuerung des Motor-Pumpen-Aggregats 20 so­ wie der Elektromagnetventile 12, 15, 16, 19, 27, 28, 31, 32 dient eine elektronische Steuereinheit 35, der als Eingangssignale die Ausgangssignale eines mit dem Betätigungspedal 1 zusammenwirkenden Betätigungswegsensors 36 sowie des vorhin erwähnten Drucksensors 13 zugeführt werden und die eine Fah­ rerverzögerungswunscherkennung ermöglichen. Zur Fahrerverzöge­ rungswunscherkennung können jedoch auch andere Mittel, bei­ spielsweise ein die Betätigungskraft am Betätigungspedal 1 sensierender Kraftsensor verwendet werden. Als weitere Ein­ gangsgrößen werden der elektronischen Steuereinheit 26 die Ausgangssignale der Drucksensoren 25, 33 und 34 sowie die der Geschwindigkeit des Fahrzeuges entsprechenden Ausgangssignale von lediglich schematisch angedeuteten Radsensoren zugeführt, wobei die den Radbremsen 7, 8 zugeordneten Radsensoren mit den Bezugszeichen 37, 38 versehen sind.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung der in den Leitungen zwi­ schen dem Motor-Pumpen-Aggregat 20 und der Radbremse 8 und zwischen der Radbremse 8 und dem drucklosen Druckmittelvor­ ratsbehälter 3 eingefügten Ventile 28' und 32'. Die Funktion der erwähnten Ventile (28 und 32 in Fig. 1) wird im gezeigten Bei­ spiel von einer Ventilkombination 40 erfüllt, bei der das Schaltsitzventil 28 mit dem elektromechanisch betätigbaren 3/3-Wege-Schieberventil 28 mechanisch gekoppelt und somit durch dieses gleichzeitig betätigbar ist.

Das in der Zeichnung dargestellte Bremsbetätigungssystem funk­ tioniert wie folgt: Im Ausgangs- bzw. Ruhezustand befinden sich sämtliche Elemente in der in der Zeichnung gezeigten Schaltstellung, in der die Sitzventile 12, 15, 16, 19 offen und die Sitzventile 31, 32 geschlossen sind, während die Schieberventile 27, 28 in der gezeigten Schaltstellung eine Verbindung zwischen der hydraulischen Druckquelle 20 und den Radbremsen 7 bis 10 ermöglichen. Denkbar ist selbstverständ­ lich eine andere, nicht dargestellte Schaltstellung der Schie­ berventile 27, 28, in der eine Verbindung zwischen den Rad­ bremsen 7 bis 10 und dem Druckmittelvorratsbehälter 3 herge­ stellt wird. Wird nun ein Bremsvorgang durch Niederdrücken des Bremsbetätigungspedals 1 eingeleitet, so wird der Betätigungs­ zustand vom Betätigungswegsensor 36 erkannt und der elektro­ nischen Steuereinheit 35 mitgeteilt, deren Steuersignale ein Umschalten der Ventile 12 und 15 und dadurch eine Trennung des Hauptzylinders von den Radbremsen 7 bis 10 bewirken. Durch den Drucksensor 13 erfolgt eine zweite Meldung des Fahrerverzögerungswunsches bzw. eine Vorgabe eines Ist-Druckwertes an die elektronische Steuerein­ heit 35, die Ansteuersignale für die Schaltsitzventile 32 und 31 erzeugt, wobei zunächst das in der Verbindung zum Druck­ mittelvorratsbehälter 3 eingefügte Sitzventil 32 umgeschaltet und die erwähnte Verbindung freigegeben wird. Danach werden die Sitzventile 31, - in der zur Druckquelle 20 bzw. dem Hoch­ druckspeicher 21 führenden hydraulischen Verbindung geöffnet, so daß eine Druckerhöhung in den Radbremsen 7, 8, 9, 10 eingelei­ tet wird. Ein Druckausgleich zwischen den Radbremsen 7 und 8 bzw. 9 und 10 wird durch die stromlos offenen Schaltsitzventi­ le 16, 19 ermöglicht, die nur dann umgeschaltet werden, wenn eine radindividuelle Druckregelung stattfindet. Die Einstel­ lung der gewünschten Druckwerte erfolgt im beschriebenen Druckregelkreis mittels der Schieberventile 27, 28, -, -, in deren zweiter Schaltstellung die Verbindungen zwischen den Radbremsen 7 bis 10 und der Druckquelle 20 sowie dem Druck­ mittelvorratsbehälter 3 abgesperrt sind, während in der drit­ ten Schaltstellung die Verbindung zwischen den Radbremsen 7 bis 10 und der Druckquelle 20 abgesperrt und die Verbindung zwischen den Radbremsen 7 bis 10 und dem Druckmittelvorrats­ behälter 3 geöffnet ist. Das für den Fahrer gewöhnliche, bei einem Bremsvorgang spürbare Pedalgefühl wird durch die Wirkung des vorhin erwähnten, nicht gezeigten Pedalwegsimulators ge­ währleistet. Nach der Erfüllung der Druckanforderung p = 0 werden die in der Verbindung zur Druckquelle 20 bzw. dem Hoch­ druckspeicher 21 eingefügten Schaltsitzventile 31, - geschlos­ sen. Dabei kann es sinnvoll sein, wenn zwischen dem Hochdruck­ speicher 21 und den erwähnten Schaltsitzventilen 31, - ein weiteres 2/2-Wegeventil 39 vorgesehen ist, das in seiner stromlosen Sperrstellung eine Rück­ schlagventilfunktion erfüllt. Durch diese Maßnahme wird er­ möglicht, den maximalen Betriebsdruck des Hochdruckspeichers 21 niedriger auszulegen, als den maximal erforderlichen Brems­ druck im Fading-Fall, der dann von der Pumpe 23 aufgebracht werden muß. Durch den Einsatz der dichten Schaltsitzventile 31, - und 32, - in den Verbindungen zur Hilfsdruckquelle 20 und zum Druckmittelvorratsbehälter 3 wird vermieden, daß sich auf der einen Seite der Hochdruckspeicher 21 entlädt und auf der anderen Seite in der Notbremsfunktion ein Durchfallen des Bremsbetätigungspedals 1 erfolgt. Weiterhin wird die Schmutz­ gefahr dadurch reduziert, daß im unbetätigten Zustand keine Druckdifferenz an den Schieberventilen 27, 28 ansteht und so­ mit ein ständiger Leckagestrom, der mit einem Energieverlust verbunden ist, vermieden wird.

Claims (8)

1. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem für Kraft­ fahrzeuge, mit einem Hauptbremszylinder (2), mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter (3), mit einem mit dem Hauptbremszylinder (2) zusammenwirkenden Simulator, mit einer durch eine elektronische Steuereinheit (35) ansteuer­ baren Druckquelle (20), mit deren Druck Radbremsen (7, 8, 9, 10) des Fahrzeuges beaufschlagbar sind, die über mindestens eine hydraulische Verbindung (11, 14) mit dem Hauptbremszylinder (2) verbindbar sind, die ausschließlich mittels eines Trennventils (12, 15) absperrbar ist, mit ei­ ner Einrichtung (13, 36) zur Erkennung des Fahrerverzöge­ rungswunsches, sowie mit je den Radbremsen (7-10) vor­ geschalteten Ventileinrichtungen (27, 28), die die Radbrem­ sen (7-10) wahlweise mit der Druckquelle (20) oder dem Druckmittelvorratsbehälter (3) verbinden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventileinrichtungen (27, 28) durch je ein Mehrstellungsventil in Schieberbauweise gebildet sind, und daß in der Verbindung zwischen dem Mehrstellungsventil (27, 28) und dem Druckmittelvorratsbehälter (3) ein Schalt­ sitzventil (32) eingefügt ist.

2. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An­ spruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrstellungsven­ til (27, 28) als ein 3/3-Wegeventil ausgebildet ist, das in einer ersten Schaltstellung die Verbindung zwischen der Druckquelle (20, 21) und der Radbremse (7-10) herstellt und die Verbindung zwischen der Radbremse (7-10) und dem Druckmittelvorratsbehälter (3) absperrt, in einer zweiten Schalstellung sowohl die Verbindung zwischen der Druckquel­ le (20, 21) und der Radbremse (7-10) als auch die Verbin­ dung zwischen der Radbremse (7-10) und dem Druckmittel­ vorratsbehälter (3) absperrt und in einer dritten Schalt­ stellung die Verbindung zwischen der Druckquelle (20, 21) und der Radbremse (7-10) absperrt und die Verbindung zwi­ schen der Radbremse (7-10) und dem Druckmittelvorrats­ behälter (3) freigibt.

3. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An­ spruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbin­ dung zwischen der Druckquelle (20, 21) und dem Mehr­ stellungsventil (27, 28) ein zweites Schaltsitzventil (31) eingefügt ist.

4. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An­ spruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Schalt­ sitzventil (32) als ein elektromagnetisch ansteuerbares 2/2-Wegeventil ausgebildet ist.

5. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An­ spruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Schalt­ sitzventil (32) mit dem Mehrstellungsventil (27 bzw. 28) mechanisch gekoppelt ist.

6. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schaltsitzventil (31) als ein elektromagnetisch an­ steuerbares 2/2-Wegeventil ausgebildet ist.

7. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schaltsitzventil (31) mit dem Mehrstellungsventil (27 bzw. 28) mechanisch gekoppelt ist.

8. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckquelle durch ein hydraulisches Motor-Pumpenaggregat sowie einen an die Pumpe angeschlossenen Hochdruckspeicher gebildet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hochdruckspeicher (21) und dem zweiten Schaltsitzventil (31) ein weiteres 2/2-Wegeventil (39) vorgesehen ist, das in seiner stromlo­ sen Sperrstellung eine Rückschlagventilfunktion erfüllt.