DE19921478A1 - Hydraulische Bremsanlage - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulische Bremsanlage für insbesondere Kraftfahrzeuge mit Blockierschutz-, Antriebsschlupfregelungs- und/oder Fahrstabilitätsfunktion. Diese weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Bremszylinder (1) mit angeschlossenen Radbremsen (2, 3), einen Ausgleichsbehälter (12) für den Bremszylinder (1), einen Vordruckerzeuger (9) und ein Sperrventil (10) auf. Um eine wirksame und praktisch spielfreie Betätigung der Radbremsen (2, 3) zu gewährleisten, ist das Sperrventil (10) zwischen dem Ausgleichsbehälter (12) und dem Bremszylinder (1) angeordnet, wobei der Vordruckerzeuger (9) bei geschlossenem Sperrventil (10) den Bremszylinder (1) mit vorgegebenem (Vor-)Druck beaufschlagt.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage für insbesondere Kraftfahrzeuge mit Blockierschutz-, Antriebs­ schlupfregelungs- und/oder Fahrstabilitätsfunktion, mit ei­ nem Bremszylinder mit angeschlossenen Radbremsen, weiter mit einem Ausgleichsbehälter für den Bremszylinder, einem Vordruckerzeuger, und mit einem Sperrventil. - Der Aus­ gleichsbehälter oder auch Reservebehälter dient in üblicher Weise als Speicher für das Hydraulikmedium, regelmäßig Bremsflüssigkeit. Er gewährleistet den Volumenausgleich in­ nerhalb der hydraulischen Bremsanlage unter verschiedenen Umgebungsbedingungen. Hierzu gehören wechselnde Temperatu­ ren, Bremsbelagverschleiß usw. Gegebenenfalls kann der Aus­ gleichsbehälter auch als Volumenspeicher für eine hydrau­ lisch betätigte Kupplung dienen. Unter einer Blockier­ schutzfunktion ist nach allgemeinem Verständnis ein soge­ nanntes Antiblockiersystem (ABS) zu verstehen, bei welchem im Zuge einer Bremsung der Bremsdruck beim Überschreiten der maximalen Haftungskraft abhängig vom Verhalten des zu­ gehörigen Fahrzeugrades geregelt wird. Eine Antriebs­ schlupfregelungs- und Fahrstabilitätsfunktion hat demgegen­ über die Aufgabe, beispielsweise einzelne Radbremsen - un­ abhängig von einer Bremsung - zu betätigen und so für eine Stabilisierung der Antriebsräder (ASR = Antriebsschlupfre­ gelung) oder eine Verbesserung des Fahrverhaltens im Zuge einer Gierunterdrückung (ESP = Elektronisches Stabilitäts­ programm) zu sorgen.

Eine hydraulische Bremsanlage des eingangs beschriebenen Aufbaus ist durch die Deutsche Patentschrift 41 28 091 be­ kannt geworden. Hier ist ein Vordruckerzeuger verwirklicht, welcher im Ausgleichs- bzw. Druckmittelbehälter angeordnet ist. Dabei löst ein elektrisches Signal, welches einen zu hohen Antriebsschlupf anzeigt, die Betätigung des bekannten vordruckerzeugers aus. Dieser wird im Detail mittels Vakuum über eine Vakuumquelle betätigt. Andere Ausgestaltungen greifen an dieser Stelle auch auf einen sogenannten Feder­ speicher zurück.

Jedenfalls sorgt der Vordruckerzeuger dafür, daß gleichsam eine Vorfüllung der Radbremsen bei einer Antriebsschlupfre­ gelung erfolgt. Im Zuge dieser Vorfüllung bzw. des Aufbaus des Vordrucks kann eine ebenfalls vorgesehene Pumpe anlau­ fen, welche saugseitig über den Bremszylinder mit dem Aus­ gleichsbehälter verbunden ist und druckseitig die Radbrem­ sen beaufschlagt. Mit anderen Worten sorgt der Vordrucker­ zeuger für die Überbrückung der Anlaufszeit der vorgenann­ ten Pumpe, damit im Zuge einer ASR-Regelung von Beginn an der volle Bremsdruck an den Radbremsen zur Verfügung steht.

Die vorgenannte Bremsanlage hat sich grundsätzlich bewährt, eröffnet jedoch keine Verbesserung bei einer normalen oder geregelten Bremsung. Hier besteht nach wie vor die Gefahr, daß im Zuge einer (Brems-) Pedalbetätigung unangenehme Leerwege überbrückt werden müssen. Diese lassen sich auf nicht zu vermeidende Anlegewege in den Radbremsen und gege­ benenfalls Lufteinschlüsse in der gesamten Bremsanlage zu­ rückführen. Folglich ist mit einer Bremswegverlängerung zu rechnen, weil nach einer Pedalbetätigung erst ein bestimm­ ter Leerweg überwunden werden muß, welcher mit kostbarer Zeit und keiner unmittelbaren Verzögerungswirkung verbunden ist. Auch besteht bei einer ASR-/ESP-Regelung bei tiefen Temperaturen die Gefahr, daß die vorgenannte Pumpe wegen der erhöhten Durchflußwiderstände nur mit unzureichendem Saugvolumen arbeiten kann. - Hier will die Erfindung insge­ samt Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, eine gattungsgemäße Bremsanlage so weiter zu bilden, daß eine möglichst verzögerungsfreie Wirkung der Radbremsen erreicht wird, und zwar sowohl im Falle einer Bremsung als auch im Zuge einer Antriebsschlupf-oder Fahrstabilitätsregelung.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen hydraulischen Bremsanlage der eingangs be­ schriebenen Ausgestaltung vor, daß das Sperrventil zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem Bremszylinder angeordnet ist, und daß der Vordruckerzeuger bei geschlossenem Sperr­ ventil den Bremszylinder mit einem vorgegebenen (Vor-) Druck beaufschlagt. - Im Gegensatz zu der bekannten Lehre nach DE-PS 41 28 091 ist also ein (zusätzliches) Sperrven­ til verwirklicht, welches eine andere Funktion und topolo­ gische Anordnung im Vergleich zu dem dort vorgesehenen Trennventil und Saugschaltventil aufweist. Denn das bekann­ te Trennventil ist in der vom Bremszylinder zu den Radbrem­ sen führenden Bremsleitung vorgesehen und unterbricht im Falle einer Antriebsschlupfregelung die Bremsleitung. Dafür wird das vorbeschriebene Saugschaltventil in einer Sauglei­ tung geöffnet, damit über die Pumpe Bremsflüssigkeit durch den Bremszylinder aus dem Ausgleichsbehälter angesaugt und zu den Radbremsen weitergeleitet werden kann. Ein Sperrven­ til zwischen Druckmittel- bzw. Ausgleichsbehälter und Bremsbehälter ist nicht vorgesehen, weil der vorgenannte Behälter direkt auf den Bremszylinder aufgesetzt ist und in üblicher Weise arbeitet.

Nach bevorzugter Ausgestaltung kann der Bremszylinder zu­ sätzlich einen vorgeschalteten Kammerbehälter, insbesondere Doppelkammerbehälter aufweisen, in welchen der Vordrucker­ zeuger bei geschlossenem Sperrventil fördert. Dieser Kam­ merbehälter bzw. Doppelkammerbehälter ist an die zwei Bremskreise bei einer hydraulischen zweikreisbremsanlage in der Weise angepaßt, daß durch den Vordruckerzeuger in bei­ den (Brems-)Kreisen der erforderliche (gleiche) Vordruck aufgebaut wird. Um eine einwandfreie Betätigung und defi­ nierte Druckerzeugung zu ermöglichen, ist der Vordrucker­ zeuger im allgemeinen als elektrisch oder elektropneuma­ tisch betätigbare Vordruckpumpe ausgebildet. Auch das Sperrventil ist größtenteils elektrisch oder elektromagne­ tisch auslösbar, so daß eine einfache und zuverlässige An­ steuerung mittels einer ohnehin vorhandenen und obligatori­ schen elektronischen Steuer- und Regeleinheit erfolgen kann.

Eine herstellungs- und anwendungstechnisch vorteilhafte Va­ riante ist dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil und der Vordruckerzeuger in den Ausgleichsbehälter integriert sind. Im übrigen besteht im Rahmen der Erfindung die Mög­ lichkeit, daß der Kammerbehälter und der Ausgleichsbehälter sowie gegebenenfalls der Vordruckerzeuger und das Sperrven­ til eine Baugruppe bilden. Folglich lassen sich die vorge­ nannten Bauelemente Kammerbehälter, Ausgleichsbehälter, Vordruckerzeuger und Sperrventil gleichsam frei innerhalb des Motorraums anordnen, so daß eine große Flexibilität mit Blick auf verschiedene Fahrzeugtypen gegeben ist. Um eine zeitlich exakt definierte (Vor-)Druckerzeugung zu errei­ chen, kann das Sperrventil durch die Betätigung der Vor­ druckpumpe bzw. des Vordruckerzeugers geschlossen werden. Die Auslösung bzw. Betätigung von Sperrventil und Vordruck­ erzeuger erfolgt im allgemeinen in Abhängigkeit von einer Bremspedal- und/oder Fahrpedalbetätigung, und zwar im Rah­ men einer Steuerung. Dies wird mit Bezug auf die Figurenbe­ schreibung noch näher erläutert. Schließlich sieht die Er­ findung vor, daß das Sperrventil und/oder der Vordrucker­ zeuger zeitgesteuert abgeschaltet werden können, wenn zu erwarten ist, daß die Pumpe zur normalen Förderung des Druckmediums bzw. der Bremsflüssigkeit vollständig angelau­ fen ist und verzögerungsfrei arbeitet. Selbstverständlich läßt sich die hierzu korrespondierende Zeit variieren, z. B. in Abhängigkeit von der Außentemperatur und damit der Vis­ kosität der Bremsflüssigkeit.

Immer wird im Rahmen der Erfindung gewährleistet, daß Anle­ gewege in den Radbremsen, Spiel im Bremszylinder, Luftein­ schlüsse oder dergleichen, einen Leerweg bestimmenden, Fak­ toren gleichsam ausgeschlossen werden. Hierfür sorgt zum einen das Sperrventil zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem Bremszylinder und zum andern der Vordruckerzeuger, wel­ cher bei geschlossenem Sperrventil den Bremszylinder mit einem vorgegebenen Vordruck beaufschlagt. Dies kann sowohl als gleichsam einleitender Vorgang bei einer Bremsung als auch im Zuge der Vordruckerzeugung bei einer Schlupf- oder Fahrstabilitätsregelung erfolgen. Immer ist eine gleichsam direkte Wirkung der Radbremsen gewährleistet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläu­ tert. Die einzige Figur zeigt eine hydraulische Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit Blockierschutz-, Antriebsschlupf­ regelungs- und/oder Fahrstabilitätsfunktion.

Die dargestellte hydraulische Bremsanlage weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Bremszylinder 1 mit ange­ schlossenen Radbremsen 2, 3 auf, die zu jeweils einem Brems­ kreis gehören. Bei dem Bremszylinder 1 handelt es sich nach dem Ausführungsbeispiel um einen Tandem-Hauptbremszylinder mit Druckstangenkolben 4 und Schwimmkolben 5. Diese beiden Kolben 4, 5 werden in einer Längsbohrung 6 geführt. Nicht dargestellt sind zwei Zentralventile je Kolben 4, 5, welche zur Abdichtung eines zugehörigen Druckraumes 7, 8 mit dem jeweiligen Kolben 5, 4 wechselwirken. Zur Bremsbetätigung wird der Druckstangenkolben 4 in üblicherweise nach links entsprechend dem dargestellten Pfeil verschoben. Der Druck­ stangenkolben 4 beaufschlagt den Bremskreis mit der Rad­ bremse 3, während die Radbremse 2 im Schwimmkreis von dem Schwimmkolben 5 betätigt wird.

Zum grundsätzlichen Aufbau gehören ferner ein Vordrucker­ zeuger 9 und ein Sperrventil 10. Der Vordruckerzeuger 9 ist als elektrisch oder elektropneumatisch betätigbare Vor­ druckpumpe 9 mit zugehörigem Antrieb 9' ausgeführt. Das Sperrventil 10 besitzt zu seiner Verstellung eine Sperrven­ tilbetätigung 10', die vorliegend als Elektromagnet ausge­ bildet ist. Darüber hinaus findet sich noch parallel zum Sperrventil 10 ein Rückschlagventil 11. Dieses Rückschlag­ ventil 11 mag bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen ferner vorgesehenem Ausgleichsbehälter 12 und Bremszylinder 1 öffnen. In dem Ausgleichsbehälter 12 ist ein Hydraulikme­ dium, nach dem Ausführungsbeispiel Bremsflüssigkeit, mit bestimmtem Flüssigkeitsspiegel eingefüllt.

Zum weiteren Aufbau gehören schließlich noch eine Verbin­ dungsleitung 13 zwischen Ausgleichsbehälter 12 und Sperr­ ventil 10 sowie eine Verbindungsleitung 14 zwischen Sperr­ ventil 10 und vordruckerzeuger bzw. Vordruckpumpe 9. Von dieser Verbindungsleitung 14 zweigt T-förmig eine weitere Verbindungsleitung 15 zu einem Kammerbehälter 16 ab, wel­ cher dem Bremszylinder 1 vorgeschaltet ist. Dieser Kammer­ behälter 16 ist als Doppelkammerbehälter ausgeführt und weist die den beiden beschriebenen Bremskreisen zugeordne­ ten Kammern 16a und 16b auf. Um die Darstellung nicht unnö­ tig zu verkomplizieren, sind die zu den einzelnen Brems­ kreisen ferner noch gehörigen Aggregate nicht gezeichnet. So ist jeder Bremskreis im Anschluß an den Bremszylinder 1 bzw. eine dortige Bremsleitung 17 so ausgebildet, wie dies in der DE-PS 41 28 091 im Detail beschrieben ist. Im ein­ zelnen finden sich folglich in diesem Bremskreis ein nicht ausdrücklich dargestelltes Trennventil, ein Saugschaltven­ til, ein Niederdruckspeicher, eine Pumpe und ein Einlaßven­ til wie ein Auslaßventil. Auch die Funktionsweise ist so wie dies in der vorgenannten Patentschrift erläutert wird.

Die Vordruckerzeugung nach der vorliegenden Erfindung ar­ beitet wie folgt. Sollte ein Antriebsschlupf seitens einer nicht gezeigten Steuer-/Regeleinheit über Radsensoren an zugehörigen Fahrzeugrädern erfaßt worden sein, so wird das entsprechend abzubremsende Fahrzeugrad bzw. dessen Radbrem­ se 2, 3 mit Bremsdruck beaufschlagt. Dies erfolgt derge­ stalt, daß die korrespondierenden Bremsbeläge zunächst mit Vordruck an zugeordnete Scheiben angelegt werden. Im Detail wird hierzu das Sperrventil 10 elektrisch oder elektroma­ gnetisch betätigt bzw. geschlossen und gleichzeitig die Vordruckpumpe 9 angetrieben. Dies läßt sich dadurch gewähr­ leisten, daß das Sperrventil 10 durch die Betätigung der Vordruckpumpe 9 abgesperrt wird.

Sobald das Sperrventil 10 geschlossen ist, arbeitet die Vordruckpumpe 9 folglich direkt auf den Bremszylinder 1 bzw. fördert in den vorgeschalteten Kammerbehälter 16 (und nicht in den Ausgleichsbehälter 12). Folglich wird der Bremszylinder 1 bei geschlossenem Sperrventil 10 mit einem vorgegebenem (Vor-)Druck beaufschlagt. Dieser Vordruck wird in erster Näherung konstant bemessen und ist vom Füll­ volumen unabhängig, so daß die Bremsbeläge der anzusteuern­ den Radbremse 2,3 - unabhängig von der Ausgestaltung der Bremsanlage im ganzen - einwandfrei an die korrespondieren­ den Scheiben angelegt werden und bereits für eine (leichte) Abbremsung des zugehörigen Fahrzeugrades sorgen. Dies ge­ schieht so lange, bis die nicht dargestellte Pumpe im An­ schluß an die Bremsleitung 17 angelaufen ist und Bremsflüs­ sigkeit aus dem Ausgleichsbehälter 12 zu der bzw. den Rad­ bremsen 2, 3 fördert. Damit dies geschehen kann, wird nach der vorbeschriebenen Phase der Vordruckerzeugung das Sperr­ ventil 10 auf Durchlaß geschaltet und gleichzeitig die Vor­ druckpumpe 9 abgeschaltet, so daß Bremsflüssigkeit ungehin­ dert vom Ausgleichsbehälter 12 über den Kammerbehälter 16, den Bremszylinder 1 schließlich zu den Radbremsen 2, 3 ge­ langt.

Um dies zu erreichen, kann der aufgebaute Vordruck zeitge­ steuert abgeschaltet werden, das heißt die Vordruckpumpe 9 bzw. deren Antrieb 9', schaltet sich nach einer bestimmten Zeit ab und gleichzeitig wird das Sperrventil 10 geöffnet. Diese Zeit ist natürlich so bemessen, daß in jedem Fall die- Pumpe zur Förderung der Bremsflüssigkeit aus dem Aus­ gleichsbehälter 12 in die Radbremsen 2, 3 genügend Druck aufgebaut hat. Die Ansteuerung der Vordruckpumpe 9 und/oder des Sperrventiles 10 läßt sich im Rahmen der beschriebenen Antriebsschlupfregelung alternativ oder zusätzlich aus der Fahrpedalbetätigung ableiten. Je stärker ein Fahrpedal bzw. Gaspedal durchgedrückt wird, desto eher ist mit einem auf­ tretenden Antriebsschlupf zu rechnen, so daß in Abhängig­ keit von dieser Fahrpedalbetätigung die Bremsbeläge bzw. Bremsklötze - beaufschlagt durch den Vordruck - gleichsam vorbeugend an die Bremsscheiben angelegt werden können, so daß im Rahmen einer anschließenden Antriebsschlupfregelung ein verzögerungsfreies Abbremsen des jeweils durchdrehenden Fahrzeugrades gelingt.

Vergleichbar wird bei einer normalen Bremsbetätigung gear­ beitet. So kann hier in Abhängigkeit von der Bremspedalbe­ tätigung und einer gegebenenfalls zu erwartenden ABS- Bremsung Vordruck in der gesamten Bremsanlage aufgebaut werden, in dem die Vordruckpumpe 9 und das Sperrventil 10 in Abhängigkeit von dieser Bremspedalbetätigung gesteuert werden. Folglich wird eine gleichsam Leerwegüberbrückung der Bremsanlage zur Verfügung gestellt, weil die Radbremsen durch den aufgebauten Vordruck praktisch vorgespannt wer­ den. Sollte es zu einer ABS-Regelung kommen, kann dies in allgemein bekannter Art und Weise erfolgen, indem Druck von dem jeweils blockierenden Fahrzeugrad abgelassen wird und zugehörige Bremsflüssigkeit in den Ausgangsbehälter 12 zu­ rückgefördert wird. Jedenfalls erlaubt die Erfindung eine praktisch verzögerungsfreie Bremsenbetätigung einerseits bei einer Fahrdynamikregelung, andererseits bei einer Bloc­ kierschutzregelung. - Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, neben der Fahrpedal- und/oder Bremspedalbe­ tätigung weitere, die Fahrdynamik beeinflussende Faktoren wie Fahrzeuggeschwindigkeit, -verzögerung, Radschlupf, Giermoment etc. für die Vordruckerzeugung auszuwerten. Auch eine Temperaturmessung ist denkbar, um ggf. Viskositätsver­ änderungen der Bremsflüssigkeit ausgleichen zu können.

Um unterschiedlichen Einbaubedingungen Rechnung zu tragen, können das Sperrventil 10 und die Vordruckpumpe 9 im Aus­ gangsbehälter 12 integriert sein. In diesen Zusammenhang besteht die Möglichkeit, das Sperrventil 10 und/oder die Vordruckpumpe 9 in eine ohnehin vorgesehene Verschraubung des Ausgleichsbehälters 12 einzubauen. Auch können der Dop­ pelkammerbehälter 16 und der Ausgleichsbehälter 12 in einem Bauteil zusammengefaßt werden. Schließlich können Vordruck­ pumpe 9, Sperrventil 10, Doppelkammerbehälter 16 und Aus­ gleichsbehälter 12 eine Baugruppe bilden. Immer wird ein gleichmäßiger Druckaufbau im vom Druckstangenkolben 4 be­ aufschlagten Druckraum 8 sowie im vom Schwimmkolben 5 be­ aufschlagten Druckraumes 7 erreicht. Dies alles gelingt mit einer relativ einfach und mit niedriger Leistung arbeiten­ den Vordruckpumpe 9, so daß ein übermäßiger Energieverzehr und eine übergroße Gewichtszunahme - im Vergleich zu einer Ausgestaltung ohne Vordruckerzeugung - vermieden werden.

Claims (10)

1. Hydraulische Bremsanlage für insbesondere Kraftfahrzeuge mit Blockierschutz-, Antriebsschlupfregelungs- und/oder Fahrstabilitätsfunktion, mit einem Bremszylinder (1) mit angeschlossenen Radbremsen (2, 3), ferner mit einem Aus­ gleichsbehälter (12) für den Bremszylinder (1), weiter mit einem Vordruckerzeuger (9), und mit einem Sperrven­ til (10), dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (10) zwischen dem Ausgleichsbehälter (12) und dem Bremszylinder (1) angeordnet ist, und daß der Vordruck­ erzeuger (9) bei geschlossenem Sperrventil (10) den Bremszylinder (1) mit einem vorgegeben Druck beauf­ schlagt.

2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bremszylinder (1) einen vorge­ schalteten Kammerbehälter (16) aufweist, in welchen der Vordruckerzeuger (9) bei geschlossenem Sperrventil (10) fördert.

3. Hydraulische Bremsanlagen nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der Vordruckerzeuger (9) als elektrisch oder elektropneumatisch betätigbare Vordruck­ pumpe (9) ausgebildet ist.

4. Hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (10) elek­ trisch oder elektromagnetisch betätigbar ist.

5. Hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (10) und der Vordruckerzeuger (9) in den Ausgleichsbehälter (12) integriert sind.

6. Hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerbehälter (16) als Doppelkammerbehälter (16a, 16b) ausgeführt ist.

7. Hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerbehälter (16) und der Ausgleichsbehälter (12) sowie gegebenenfalls der Vordruckerzeuger (9) und das Sperrventil (10) eine Bau­ gruppe bilden.

8. Hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (10) durch die Betätigung des Vordruckerzeugers (9) geschlos­ sen wird.

9. Hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (10) und der Vordruckerzeuger (9) in Abhängigkeit von einer Bremspedalbetätigung und/oder Fahrpedalbetätigung ge­ steuert werden.

10. Hydraulische Bremsanlagen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (10) und/oder der Vordruckerzeuger (9) zeitgesteuert abge­ schaltet werden.