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Die
Erfindung bezieht sich auf ein blockiergeschütztes Bremssystem für ein Kraftfahrzeug
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Ein
derartiges gattungsbildendes Bremssystem ist aus der
DE 195 17 604 A1 bekannt.
In einem gegebenenfalls mehrkreisigen Bremssystem werden die Bremszylinder
der Radbremsen von einem vom Fahrer über ein Bremspedal betätigten Hauptbremszylinder über hydraulische
Bremsleitungen betätigt. Zwischen
dem Hauptbremszylinder und den Radbremszylindern ist eine für eine Antiblockierregelung (ABS)
notwendige Radbremsdruck – Modulationsventilanordnung
angeordnet. Um im Falle eines Unfalls die Belastung des auf dem
Bremspedal ruhenden Fußes
des Fahrers zu verringern und somit mögliche Verletzungen zu vermeiden,
ist eine von der Bremsleitung stromab des Hauptbremszylinders abzweigende
und zum Ausgleichsbehälters
führende Entlastungsleitung
vorgesehen, wobei die Entlastungsleitung normalerweise mittels eines
Ventils gesperrt und bei einem Unfall freigebbar ist. Das zumindest
eine Ventil wird dabei z. B. über
den Airbagsensor im Falle eines Unfalls in die Freigabeposition
umgeschaltet, so daß die
Bremsflüssigkeit
vom Hauptbremszylinder direkt in den Ausgleichsbehälter gelangen
kann und das Bremspedal dem nach vorne beschleunigten Fuß des Fahrers
keinen nennenswerten Widerstand entgegensetzt. Somit kann durch eine
derartige Überbrückung von
dem Hauptbremszylinder nachgeschalteten Ventilen und Radbremszylindern
eine direkte und widerstandsarme Rückführung des Bremsmittels in den
Ausgleichsbehälter
gewährleistet
werden.
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Dieses
bekannte Bremssystem erfordert allerdings zusätzliche Ventile, hydraulische
Leitungen vom Hauptbremszylinder zu den Ventilen und von den Ventilen
in den Ausgleichsbehälter
und weiterhin entsprechende elektrische Leitungen von einer Steuereinheit
zu diesen Ventilen, so daß durch
diesen höheren
apparativen Aufwand das Bremssystem deutlich teurer wird.
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Aus
der
DE 40 14 295 A1 ist
eine Zweikreisbremsanlage mit Blockierschutzssystem und Antriebsschlupfregelung
für Kraftfahrzeuge
bekannt, bei der eine Verbindungsleitung zwischen einem Umschaltventil
und dem Ausgleichsbehälter
vorgesehen ist. Im Rahmen der Antriebsschlupfregelung ist in Abhängigkeit
von der Schaltstellung eines Ablaßventils eine Verbindung vom
Hauptbremszylinder zum Ausgleichsbehälter freigebbar und sperrbar.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße blockiergeschützte Bremssystem
dahingehend weiterzuentwickeln, daß eine im Falle eines Unfalls
freischaltbare Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und dem
Ausgleichsbehälter
durch einen geringen zusätzlichen apparativen
Aufwand bei niedrigen zusätzlichen
Kosten gewährleistet
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch das Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Die Unteransprüche
beschreiben bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bremssystems.
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Erfindungsgemäß ist in
die Bremsleitung stromab des Hauptbremszylinders ein Trennventil
für eine
Antriebsschlupfregelung (ASR) oder eine elektronische Differentialsperre
(EDS) eingefügt.
Bei einem Unfall erfolgt die Sperrung und Freigabe der Entlastungsleitung über dieses
Trennventil. Durch diese Ausgestaltung des Bremssystems kann die Verbindung
zwischen dem Hauptbremszylinder und dem Ausgleichsbehälter durch
die für
die Antriebs-Schlupfregelung oder elektronische Differentialsperre
ohnehin erforderlichen Trennventile freigegeben bzw. gesperrt werden,
so daß keine
zusätzlichen
Schaltventile und elektrischen Ansteuerleitungen notwendig sind.
Weiterhin entfallen Bremsdruckleitungen zwischen dem Hauptbremszylinder
und sonst benötigten
zusätzlichen
Schaltventilen, so daß lediglich
die Entlastungsleitung von den Trennventilen zum Ausgleichsbehälter notwendig
ist. Zudem ist lediglich eine elektrische Leitung von einem Unfallsensor
zur Steuereinheit und eine Veränderung
der von der ABS-ASR/EDS-Steuereinheit
verwendeten Programmierung erforderlich.
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Das
Trennventil kann dabei als 3/3-Wegeventil ausgebildet sein, bei
dem gegenüber
2/2-Wegeventilen
eine zusätzliche
Schaltstellung vorhanden ist, die im Falle eines Unfalls eingeschaltet
wird und den Hauptbremszylinder entsprechend mit dem Ausgleichsbehälter verbindet.
Alternativ dazu kann das Trennventil als 3/2-Wegeventil ausgebildet
sein, bei der die im Falle eines Unfalls eingeschaltete Stellung der
Schaltstellung des ASR/EDS entspricht.
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Die
für den
Unfall vorgesehene Schaltstellung des Trennventils kann dabei von
bereits im Kraftfahrzeug verwendeten Signalen angesteuert werden,
z. B. einem Airbagsensorsignal oder einem Auslösesignal für das Rückhaltesystem.
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Die
Erfindung wird im folgenden an drei Ausführungsformen anhand der beiliegenden
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremssystems
mit einem 3/3-Wege-Trennventil;
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2 eine
zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremssystems
mit zwei 3/3-Wege-Trennventilen;
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3 eine
dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremssystems
mit einem 3/2-Wege-Trennventil.
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In
dem Bremssystem gemäß 1 werden in
bekannter Weise in einem Hauptzylinder 1 ein Primärkolben 3 und
ein Sekundärkolben 2 vom
Fahrer über
ein nicht gezeigtes Bremspedal und eine Kolbenstange 4 betätigt, so
daß der
Bremsdruck in den Verbindungsleitungen zu den Bremszylindern der Bremsen 13 erhöht wird.
Dabei ist in den Figuren der Einfachheit halber nur das Bremssystem
des zweiten Bremskreises gezeigt, eine entsprechende Schaltung kann
auch für
den ersten Bremskreis vorgesehen sein. Etwaige Ausgleichsspeicher,
Druckrichtungsventile etc. sind in diesen Zeichnungen ebenfalls
weggelassen.
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Die
in 1 gezeigte nicht erregte Stellung A wird in bekannter
Weise sowohl für
den normalen ungeregelten Bremsbetrieb als auch den durch ein Antiblockierregelungssystem
(ABS) geregelten Bremsbetrieb verwendet, wobei die Schlupfregelung des
ABS allein über
ein Einlaßventil 11 und
ein Auslaßventil 12 gewährleistet
wird. Die Bremsflüssigkeit wird
von einer zweiten Zylinderkammer 16 über eine Leitung 6,
ein Trennventil 7 einer elektronischen Differentialsperre
(EDS) beziehungsweise eines Antischlupfregelungssystems (ASR) und
ein Einlaßventil
(11) des ABS zu dem Bremszylinder bzw. den Bremszylindern
der Bremse(n) 13 geleitet. Im Fall einer Antiblockierregelung
wird in der Phase des Druckabbaus die Bremsflüssigkeit über ein Auslaßventil 12 des
Antiblockierregelungssystems, eine Rückförderpumpe 14 und das
Trennventil 7 zum Hauptbremszylinder 1 zurückgeführt. An
den Hauptbremszylinder 1 ist ein Ausgleichsbehälter 5 über Schnüffelbohrungen 24 angeschlossen,
die bei Betätigung
der Bremse und entsprechender Verschiebung der Kolben verschlossen
werden.
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Die
zweite, in 1 mit B bezeichnete Stellung
des Trennventils 7 wird in ebenfalls bekannter Weise für das ASR-
bzw. EDS verwendet, wenn von einer Steuereinrichtung festgestellt
wird, daß das
betreffende angetriebene Rad eine zu hohe Drehzahl aufweist und
dementsprechend abgebremst werden muß. Hierzu kann bei Sperrung
des Trennventils 7 über
die Rückförderpumpe 14 bei
geöffnetem
Einlaßventil 11 und
geschlossenem Auslaßventil 12 ein Bremsdruck
in dem Radbremszylinder der Bremse 13 aufgebaut werden.
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Erfindungsgemäß ist eine
dritte Schaltstellung C des Trennventils 7 vorgesehen,
bei dem die Leitung 6 vom Hauptbremszylinder über einen
dritten Anschluß 15 des
Trennventils 7 und ein Leitungssystem 8, 10 mit
dem Ausgleichsbehälter 5 verbunden ist
und die Leitung 26 zum Einlaßventil 11 sperrt.
Diese dritte Schaltstellung wird dabei lediglich im Falle eines
Unfalls eingestellt. Sie kann z. B. durch bereits im Fahrzeug verwendete
Unfallsignale, wie z. B. das Signal vom Airbagsensor und/oder von
einem Auslösesignal
für ein
Rückhaltesystem
(Sicherheitsgurt) angesteuert werden, so daß keine zusätzlichen Sensoren notwendig
sind.
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In
der Leitung vom Trennventil 7 zum Ausgleichsbehälter 5 ist
zwischen den beiden Leitungen 8 und 10 ein Druckbegrenzungsventil 9 angeordnet. Hierdurch
kann verhindert werden, daß im
Falle eines Unfalls der auf dem Bremspedal befindliche Fuß des Fahrers
zu stark nach vorne beschleunigt wird und dadurch anschließend verletzt
wird. Das Druckbegrenzungsventil kann dabei auf z. B. 100 Bar eingestellt
werden, um der Bewegung des Fußes
nach vorne mit ausreichender Weichheit nachzugeben. Alternativ zum
Druckbegrenzungsventil 9 kann auch eine Drosselbohrung
vorgesehen sein.
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Die
Leitungen 6, 8 und 10 sowie die Bohrung im
Trennventil 7 von der Leitung 6 zur Leitung 8 muß dabei
einen hinreichend großen
Querschnitt haben, um der schnellen Vorwärtsbewegung des Fahrerfußes bei
einem Unfall keinen zu hohen Leitungswiderstand entgegenzu setzen.
Der Leitungsquerschnitt kann dabei der Gesamtleitungslänge des
Unfallbremskreislaufs vom Hauptbremszylinder über die Leitung 6,
das Trennventil 7 und die Leitungen 8, 10 zum
Ausgleichsbehälter 5 derartig
angepaßt
werden, daß der
Gesamtströmungswiderstand
des Unfallkreislaufs einen gewünschten
Wert annimmt, damit das Bremspedal dem Fahrerfuß einen gewissen Widerstand
entgegensetzt und ihn dadurch weich abbremst, aber nicht zu schnell
durchfällt.
Insgesamt sollten dazu die Rohrlängen
der Leitungen 6, 8 und 10 klein gehalten
werden. Diese Leitungen und die Bohrung haben damit im allgemeinen
einen größeren Querschnitt
als die anderen Hydraulikleitungen, z. B. im Bereich von 3 bis 10
mm, vorzugsweise etwa 5 mm Durchmesser.
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In
der Leitung 10 vom Druckbegrenzungsventil 9 beziehungsweise
der Drosselbohrung kann weiterhin ein Rückschlagventil 17 vorgesehen
sein, damit beim Zurückziehen
des Bremspedals und der Kolbenstange 4 in der Unfallstellung
C des Trennventils 7 keine Luft aus dem Ausgleichsbehälter in
den Bremskreislauf gelangen kann. Ein Eindringen von Luft kann aber
bereits weitgehend verhindert werden, indem ein Anschluß 19 der
Leitung 10 in dem Ausgleichsbehälter im Bodenbereich des Ausgleichsbehälters angeordnet
wird.
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Die
in 2 gezeigte zweite Ausführungsform zeigt ein Bremssystem,
bei dem im Unterschied zu 1 für das ASR
jedes Bremskreises zwei Trennventile, ein Einlaßtrennventil 20 und
ein Auslaßtrennventil 21 vorgesehen
sind, wobei in der Zeichnung ebenfalls nur der zweite Bremskreis
gezeigt wird. Die Schaltstellungen A, B des Einlaßtrennventils 20 und
die Schaltstellungen H, I des Auslaßtrennventils 21 werden
in bekannter Weise zur Schlupfregelung verwendet. Erfindungsgemäß sind beide
Trennventile 20, 21 als 3/3-Wegeventile ausgelegt, wobei die dritten
Anschlüsse
der Trennventile über
gegebenenfalls eine gemeinsame Verbindungsleitung 18 mit
dem Ausgleichsbehälter 5 verbunden sind.
Wird von einem Unfallsensor an die ABS/ASR-Steuereinrichtung ein
entsprechendes Unfallsignal weitergegeben, kann über eine dritte Schaltstellung
C des Trennventils 20 und/oder über eine dritte Schaltstellung
K des Trennventils 21 eine Verbindung zu dem Ausgleichsbehälter 5 hergestellt werden.
Dabei kann durch Verwendung beider Schaltventile der Leitungswiderstand
entsprechend vermindert werden.
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In
der in 3 gezeigten dritten Ausführungsform wird für das Trennventil 7 ein
3/2-Wegeventil verwendet.
Eine Grundstellung A entspricht der Grundstellung A der 1, 2 und
kann für
den normalen Bremsvorgang sowie die Schlupfregelung des Antiblockier-Regelungssystems
verwendet werden. Eine zweite Stellung, bei der die Verbindungsleitung 6 über den
dritten Anschluß 15 des
Ventils mit der Verbindungsleitung 8, 10 zum Ausgleichsbehälter 5 verbunden
ist, entspricht der Schaltung C der 1, 2.
Gegenüber
dem Trennventil 7 der ersten Ausführungsform ist bei dieser Ausführungsform bei
dem Trennventil 7 die zweite Stellung B weggelassen. Die
Stellung C wird dabei sowohl für
einen Unfall als auch für
die Antischlupfregelung (ASR) und die Regelung der elektronischen
Differentialsperre (EDS) verwendet. Somit braucht das bisher gebräuchliche
2/2-Wegeventil nur durch das 3/2-Wegeventil 7 ausgetauscht
werden.
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Im
ASR/EDS-Fall betätigt
der Fahrer üblicherweise
nur das Gaspedal. Der in Stellung E geöffnete Kreislauf vom Hauptbremszylinder 1 zum
Ausgleichsbehälter 5 würde sich
hierbei nicht negativ auswirken. Betätigt der Fahrer nun zusätzlich,
beispielsweise mit dem linken Fuß, die Bremse, so wird von
der nicht gezeigten Steuereinheit das Trennventil 7 wieder
in die Grundstellung A geschaltet, so daß ein normaler Bremsvorgang
ermöglicht
wird. Durch das Druckbegrenzungsventil 9 zwischen den Bremsleitungen 8, 10 vom
Trennventil 7 zum Ausgleichsbehälter 5 wird dabei
in der Zwischenzeit, in der der Fahrer bereits das Bremspedal betätigt hat,
bis zur Beendigung des Umschaltvorgangs des Trennventils 7 die
Bewegung der Kolbenstange 4 und der Kolben 2 und 3 im
Hauptbremszylinder 1 bereits etwas gebremst. Weiterhin
wird üblicherweise
bei aktiver ASR/EDS-Regelung die Rückförderpumpe 14 verwendet,
um einen Bremsdruck an den Radbremszylindern der Bremse 13 aufzubauen,
so daß die
Bremsen bereits anliegen und bei Beendigung des Umschaltvorgangs
des Trennventils 7 von der Stellung C in die Grundstellung
A bereits ein Bremsdruck vor dem Einlaßventil 11 anliegt,
so daß der
Fahrer diesen Bremsdruck nur noch entsprechend erhöhen muß. Dieser
Umschaltvorgang von der Schaltstellung E zur Schaltstellung A im
Falle einer Bremsung während
einer ASR/EDS-Regelung führt
auch zu keiner Verschlechterung gegenüber herkömmlichen Trennventilen, bei
denen der Fahrer bei Betätigen
der Bremse im ASR/EDS-Regelungsfall
auf eine harte Bremse tritt, da der Hauptzylinder vollständig vom Regelungssystem 11 bis 14 abgekoppelt
ist.
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Entfernt
der Fahrer nach Betätigung
des Gaspedals im ASR/EDS-Regelungsfall den rechten Fuß vom Gaspedal
und betätigt
in gewohnter Weise mit seinem rechten Fuß das Bremspedal, laufen die Antriebsräder so schnell
wieder in den normalen Schlupf ein, daß die ASR/EDS-Regelung eher abgebrochen
wird und damit das Trennventil früher zurückschaltet, als der Fahrer
nunmehr Bremsdruck aufgebaut hat, so daß er nicht auf ein widerstandsloses
Bremspedal tritt.
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Auch
in den Ausführungsformen
der 2, 3 sind wiederum die Bremsleitungen 6, 8 und 10 bzw. 18 sowie
die Durchgangsbohrungen der Schaltstellungen E bzw. C und K mit
einem entsprechend vergrößerten Leitungsquerschnitt
versehen. Weiterhin können
entsprechend der ersten Ausführungsform
der 1 auch ein Druckbegrenzungsventil 9 oder
eine Drosselbohrung sowie ein Rückschlagventil 17 in
den Rückführungsleitungen
angeordnet werden.
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Die
Unfallstellungen C und E der beiden Ausführungsformen können dabei
beispielsweise durch den Airbagsensor an das EDS-Steuergerät weiter gemeldet
werden, welches für
die Ventilansteuerung notwendig ist. Dabei sollte die Unfallstellung
nur für einen
begrenzten Zeitraum, beispielsweise 300 Millisekunden aufrechterhalten
werden. Sollte der Airbagsensor eine Fehlauslösung melden, wäre die Bremse
kurzzeitig nicht benutzbar. Sollte der Fahrer zum Auslösezeitpunkt
nicht auf der Bremse stehen, dann ist seine Reaktions- und Umsetzzeit
für den Fuß länger, als
das Trennventil den Durchfluß vom Hauptzylinder
in den Ausgleichsbehälter öffnet, so daß der Fahrer
dies gar nicht bemerken würde.
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Weiterhin
kann bei Vorliegen eines Unfallsignals mit dem Umschalten des Trennventils 7 oder 20/21 gleichzeitig
die Ein- und Auslaßventile 11 und 12 in
ihre gesperrte Stellung geschaltet werden, so daß zumindest der aktuelle Bremsdruck
in den Rädern
erhalten wird. Alternativ dazu kann der untere ABS-Regelkreis bei
Vorliegen eines Unfallsignals als Fremdkraftbremse geschaltet werden,
bei der von der Rückförderpumpe 14 über das
Einlaßventil 11 bei gesperrtem
Auslaßventil 12 ein
Bremsdruck auf den Radbremszylindern der Bremse 13 aufgebaut
wird. Dabei kann eine Sollwertvorgabe beispielsweise über den
möglicherweise
vorhandenen Pedalweggeber erfolgen, oder es werden einfach die Bremsdrücke des
Zeitpunkts vor dem Unfall beibehalten oder eine Maximalregelung
mit eingeschaltetem Antiblockier-Regelungssystem
vorgenommen, so daß auch bei
einer Fehlauslösung
des Airbags eine gute Bremsung gewährleistet wird.
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Gegenüber dem
aus der
DE 195 17
604 A1 bekannten gattungsgemäßen Bremssystem weist das erfindungsgemäße Bremssystem
eine deutliche Vereinfachung durch Weglassen der zusätzlichen Schaltventile
und entsprechenden Bremsleitungen und Ansteuerleitungen auf.
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Gegenüber Bremssystemen
mit Antiblockierregelung und ASR- bzw. EDS-Regelung ist eine bisher
für das
ASR/EDS-System verwendete Ventilanordung durch ein für die Zwecke
der Erfindung geeignetes Trennventil 7 oder 20/21 ersetzt,
wobei die elektrischen Ansteuerleitungen von der Steuereinrichtung
weiterverwendet werden können.
Die Bremsleitung 6 kann mit einem größeren Querschnitt versehen
werden, und es wird eine zusätzliche Bremsleitung 8, 10 bzw. 18 mit
definiertem Querschnitt benötigt.
Die weiterhin notwendige zusätzliche
Verbindung zwischen dem Unfallsensor, z. B. dem Airbagsensor oder
dem Unfallsensor eines Rückhaltesystems,
zu der ABS/ASR/EDS-Steuereinrichtung entfällt dabei bei einem Kraftfahrzeug
mit einem Bus-System. Weiterhin muß entsprechend die Logik der
Steuereinheit für
die zusätzliche
Unfallschaltung erweitert werden.
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Auch
nach einer kurzzeitigen Öffnung
der Verbindung vom Hauptbremszylinder zum Ausgleichsbehälter 5 ist
nach einer Fehlauslösung
die Bremsanlage weiterhin voll funktionsfähig, indem die Ventile einfach
wieder in ihre ursprüngliche
Stellung zurückgeschaltet
werden. Diese Stellung entspricht der stromlosen Stellung des Fahrzeugs,
so daß bei einem
Stromausfall oder Beschädigung
der Leitungen das Fahrzeug wie ein normales Fahrzeug ohne Antiblockiersystem
und ASR/EDS gebremst werden kann.