DE19805244A1

DE19805244A1 - Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem

Info

Publication number: DE19805244A1
Application number: DE19805244A
Authority: DE
Inventors: Manfred Rueffer; Johann Jungbecker; Andreas Dr Klein; Ulrich Dr Neumann; Von Albrichsfeld Chris Albrich; Ronald Bayer; Bernhard Schmittner; Stefan Fritz; Robert Mutschler
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1998-01-31
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-08-05

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisch regelbares Bremsbetä tigungssystem für Kraftfahrzeuge, mit einem drucklosen Druck mittelvorratsbehälter, mindestens einer durch eine elektro nische Steuereinheit ansteuerbaren Druckquelle, mit deren Druck Radbremsen des Fahrzeuges beaufschlagbar sind, mit einer Einrichtung zur Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches, so wie mit den Radbremsen vorgeschalteten Ventileinrichtungen, die die Radbremsen wahlweise mit der Druckquelle oder dem Druckmittelvorratsbehälter verbinden.

Ein derartiges Bremsbetätigungssystem ist zum Beispiel aus dem Fachartikel "Electrohydraulic Brake System - The First Appro ach to Brake-By-Wire Technology", SAE Papers 960991, bekannt. Die den Radbremsen vorgeschalteten Ventileinrichtungen des vorbe-kannten Bremsbetätigungssystems sind als paarweise an geordnete 2/2-Wegeventile in Schieberbauweise ausgeführt, wo bei 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.

Die vorhin erwähnte Veröffentlichung läßt jedoch keine Maß nahmen erkennen, die bei dem vorbekannten Bremssystem auftre tende Funktionsstörungen, die beispielsweise durch Gas- oder Luftblasen verursacht werden, eliminieren oder zumindest er heblich reduzieren könnten.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektro nisch regelbares Bremsbetätigungssystem der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß eine erhebliche Erhö hung der Betriebs- bzw. Funktionssicherheit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel zum Detektieren von sich im System befindlichen Gasen bzw. Luft vorgesehen sind.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Mittel durch eine hydraulische Anordnung gebildet sind, die ein Beaufschlagen mindestens einer Radbremse mit einem definierten Druckmittelvolumen ermöglicht, wobei ein Drucksensor zum Erfassen des in der Radbremse durch die Wir kung des Druckmittelvolumens hervorgerufenen Druckanstiegs vorgesehen ist. Dadurch wird eine Überwachung bei jeder Be tätigung realisiert.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemä ßen Bremsbetätigungssystems zeichnet sich dadurch aus, daß die Anordnung als eine Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist, die zwischen der Druckquelle und der zugeordneten Radbremse angeordnet ist und daß in einer von der Druckquelle zur Kolben-Zylinder-Einheit führenden Leitung eine Ventileinrich tung geschaltet ist, die ein Absperren der Leitung ermöglicht. Zwischen der Ventileinrichtung und der Kolben-Zylinder-Einheit ist dabei vorzugsweise eine mit dem Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung stehende Leitung angeschlossen, in der eine Drosselstelle eingefügt ist.

Eine andere vorteilhafte Ausführung der Erfindung, bei der die Druckquelle einen hydraulischen Speicher mit einem beweglichen Medientrennelement beinhaltet, sieht vor, daß die hydraulische Anordnung durch den Speicher gebildet ist und daß eine Wegsen soreinrichtung zum Erfassen des Weges des beweglichen Medien trennelements vorgesehen ist, deren Ausgangssignal dem defi nierten Druckmittelvolumen entspricht.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungs gegenstandes ist die Druckquelle in einem mit Druckmittel ge füllten Behälter angeordnet und das Speichergehäuse weist Boh rungen auf, die ein Nachlaufen des Druckmittels in einen im Speichergehäuse vom beweglichen Medientrennelement begrenzten drucklosen Raum ermöglichen.

Um eine Beschädigung des vorhin erwähnten Speichers, dessen Medientrennelement einen unter hohem hydraulischen Druck ste henden, mit Druckmittel gefüllten Raum von einem mit Gas ge füllten Raum trennt, zu erkennen, sieht eine vorteilhafte Wei terbildung der Erfindung vor, daß das Medientrennelement durch eine Metallmembran gebildet ist und daß der im mit Druckmittel gefüllten Raum herrschende Druck signifikant höher als der Gasdruck ist. Der Druckunterschied wird dabei vorzugsweise durch die Vorspannung der Metallmembran oder die zusätzliche Kraft einer auf die Metallmembran einwirkenden Feder hervor gerufen. Durch die erwähnten Maßnahmen wird sichergestellt, daß bei einer Undichtigkeit der Metallmembran ein Medienaus tausch nur von der Druckmittel- zur Gasseite stattfindet.

Eine andere Möglichkeit, die Undichtigkeit zu sensieren, be steht bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Er findungsgegenstandes darin, daß die Metallmembran doppelwandig ausgeführt ist und daß im Bereich zwischen beiden Wandungen ein Mediensensor angebracht ist, der sowohl auf das Druckmit tel als auch auf Gas anspricht.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführung des erfin dungsgemäßen Bremsbetätigungssystems,

Fig. 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführung des erfin dungsgemäßen Bremssystems, und

Fig. 3 eine Ausführung einer beim Bremsbetätigungssystem nach Fig. 2 verwendbaren Druckquelle.

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 Pedalwegsimulator zusammenwirkt sowie zwei voneinander ge trennte Druckräume aufweist, die mit einem drucklosen Druck mittelvorratsbehälter 3 in Verbindung stehen. An den ersten Druckraum (Primärdruckraum) sind mittels einer absperrbaren ersten hydraulischen Leitung 11 beispielsweise eine der Vor derachse zugeordnete Radbremse 7 sowie eine der Hinterachse zugeordnete Radbremse 8 angeschlossen. Das Absperren der Lei tung 11 erfolgt mittels eines ersten Trennventils 12, während in dem zur Radbremse 8 führenden Leitungsabschnitt 17 ein elektromagnetisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (S0) 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 (S0) 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-Wege ventil 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 sind die vorhin erwähnte, zur Radbremse 7 bzw. 8 füh rende Leitung 11 bzw. 17 sowie je ein Drucksensor 51, 52 an geschlossen, 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 38, 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 38 die Ausgangssignale der Drucksensoren 25, 51 und 52 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 53, 54 versehen sind.

Um eine Erkennung der sich eventuell im System befindlichen Luft zu ermöglichen ist eine hydraulische Anordnung bzw. eine Kolben-Zylinder-Einheit 33 vorgesehen, die einerseits strom abwärts des Schaltsitzventils 31 an die vorhin erwähnte hy draulische Leitung 26 und andererseits an die zur Radbremse 9 führende Leitung 18 angeschlossen ist. Der Leitungsabschnitt 34 zwischen der Leitung 26 und der Kolben-Zylinder-Einheit 33 ist mittels eines vorzugsweise stromlos geschlossenen (SG) dritten Schaltsitzventils 35 absperrbar. Eine weitere Leitung 36, in der eine Drosselstelle 37 eingefügt ist, ist einerseits an den vom dritten Schaltsitzventil 35 zur Kolben-Zylinder- Einheit 33 führenden Leitungsabschnitt und andererseits an die vom Druckmittelvorratsbehälter 3 zum Motor-Pumpenaggregat 20 führende Leitung angeschlossen.

Durch das Umschalten der Schaltsitzventile 31 und 35 mittels Steuersignale der Steuereinheit 38 wird der näher nicht be zeichnete Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit 33 mit dem im Hochdruckspeicher 21 herrschenden Druck beaufschlagt und verschiebt durch seine Bewegung ein definiertes Druckmittelvo lumen in die Radbremsen 9, 10. Die an die Radbremsen 9, 10 angeschlossenen Drucksensoren 49, 50 ermitteln einen vom Druck mittelvolumen abhängigen Druckwert. Entspricht der ermittelte Druckwert nicht einem vorher festgelegten Volumen-Druck-Zu sammenhang, so befindet sich Luft bzw. Gas im System. Dies ist aus Sicherheitsgründen zu signalisieren.

Bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführung dient der Er kennung der sich im System befindlichen Luft eine Wegerken nungseinrichtung, beispielsweise ein Wegsensor 40, der den Betätigungshub bzw. -weg des Medientrennelements des im Zu sammenhang mit Fig. 1 erwähnten Hochdruckspeichers sensiert. Das näher nicht bezeichnete Medientrennelement des in Fig. 2 dargestellten Hochdruckspeichers 39 ist dabei durch eine Me tallmembran gebildet. Von dem sensierten Metallmembranweg wird das vorhin erwähnte, für den Druckaufbau in den Radbremsen benötigte Druckmittelvolumen abgeleitet. Die Information über das Druckmittelvolumen wird zusammen mit der Information über den in den Radbremsen eingesteuerten hydraulischen Druck für den Vergleich mit der abgespeicherten Volumen-Druck-Charakte ristik verwendet.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführung der vorhin erwähnten Druckquelle 20 ist der hydraulische Hochdruckspeicher als Kol benspeicher 41 ausgebildet. Die Druckquelle 20 befindet sich dabei vorzugsweise in einem mit Druckmittel gefüllten Behälter 42. Das Gehäuse 43 des Kolbenspeichers 41 ist mit Nachlaufboh rungen 45 versehen, die in einem von am Kolben 44 angeordneten Dichtungen 47, 48 im Gehäuse 43 begrenzten drucklosen Raum 46 münden. Dadurch wird erreicht, daß über die Dichtungen 47, 48 keine Luft ins System gelangen kann. Ein weiterer Vorteil be steht darin, daß die Dichtungen 47, 48 ständig in feuchtem Zustand gehalten werden, wodurch ihre Haltbarkeit erheblich verlängert wird.

Claims

1. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem für Kraft fahrzeuge, mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter (3), mit mindestens einer durch eine elektronische Steuer einheit (38) ansteuerbaren Druckquelle (20), mit deren Druck Radbremsen (7, 8, 9, 10) des Fahrzeuges beaufschlagbar sind, mit einer Einrichtung (13, 36) zur Erkennung des Fah rerverzögerungswunsches, sowie mit den Radbremsen (7-10) vorgeschalteten Ventileinrichtungen (27, 28), die die Rad bremsen (7-10) wahlweise mit der Druckquelle (20) oder dem Druckmittelvorratsbehälter (3) verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (33, 34, 35, 39, 40, 41, 49, 50) zum Detektieren von sich im System befindlichen Gasen bzw. Luft vorgesehen sind.

2. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An spruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch eine hydraulische Anordnung (33) gebildet sind, die ein Beauf schlagen mindestens einer Radbremse (9, 10) mit einem de finierten Druckmittelvolumen ermöglicht, wobei ein Druck sensor (49, 50) zum Erfassen des in der Radbremse (9, 10) durch die Wirkung des Druckmittelvolumens hervorgerufenen Druckanstiegs vorgesehen ist.

3. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An spruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung als eine Kolben-Zylinder-Einheit (33) ausgebildet ist, die zwischen der Druckquelle (20) und der zugeordneten Radbremse (9, 10) angeordnet ist und daß in einer von der Druckquelle (20) zur Kolben-Zylinder-Einheit (33) führenden Leitung (34) eine Ventileinrichtung (35) geschaltet ist, die ein Absper ren der Leitung (34) ermöglicht.

4. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An spruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ventil einrichtung (35) und der Kolben-Zylinder-Einheit (33) eine mit dem Druckmittelvorratsbehälter (3) in Verbindung ste hende Leitung (36) angeschlossen ist, in der eine Drossel stelle (37) eingefügt ist.

5. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An spruch 2, wobei die Druckquelle (20) einen hydraulischen Speicher mit einem beweglichen Medientrennelement beinhal tet, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Anordnung durch den Speicher (21, 39, 41) gebildet ist und daß eine Wegsensoreinrichtung (40) zum Erfassen des Weges des be weglichen Medientrennelements (-,-,44) vorgesehen ist, de ren Ausgangssignal dem definierten Druckmittelvolumen ent spricht.

6. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle in einem mit Druckmittel gefüllten Behälter (42) angeordnet ist und daß das Speichergehäuse (43) Bohrungen (45) auf weist, die ein Nachlaufen des Druckmittels in einen im Speichergehäuse (43) vom beweglichen Medientrennelement (44) begrenzten drucklosen Raum (46) ermöglichen.

7. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An spruch 5, wobei das Medientrennelement einen unter hohem hydraulischen Druck stehenden, mit Druckmittel gefüllten Raum von einem mit Gas gefüllten Raum trennt, dadurch ge kennzeichnet, daß das Medientrennelement durch eine Metall membran gebildet ist und daß der im mit Druckmittel gefüll ten Raum herrschende Druck signifikant höher als der Gas druck ist.

8. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An spruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Druckunterschied durch die Vorspannung der Metallmembran hervorgerufen wird.

9. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An spruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Druckunterschied durch die zusätzliche Kraft einer auf die Metallmembran einwirkenden Feder hervorgerufen wird.

10. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An spruch 5, wobei das Medientrennelement einen unter hohem hydraulischen Druck stehenden, mit Druckmittel gefüllten Raum von einem mit Gas gefüllten Raum trennt, dadurch ge kennzeichnet, daß das Medientrennelement durch eine dop pelwandig ausgeführte Metallmembran gebildet ist und daß im Bereich zwischen beiden Wandungen ein Mediensensor an gebracht ist, der sowohl auf das Druckmittel als auch auf Gas anspricht.