DE19949815A1 - Betätigungseinheit für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Betätigungseinheit für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs

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Abstract

Eine Betätigungseinheit (1) für eine Radbremse (2) eines Kraftfahrzeugs weist eine durch einen Elektromotor (13) drehzahlveränderlich antreibbare hydraulische Pumpe (14) sowie ein einen Druckmittel-Rückstrom zu der Pumpe einstellendes Element (20) auf, welches zwischen der Druckseite (17) und der Saugseite (15) der Pumpe (14) angeordnet ist. Außerdem ist eine Zylinder-Kolben-Einheit (3) mit einem Kolben (6) mit beiderseits gleichen Flächen sowie einem Zylinder (4) mit beiderseits des Kolbens angeordneten Zylinderräumen (7, 8) vorgesehen. Zum Anpressen eines Bremsbelags (9) gegen ein mit einem Fahrzeugrad verbundenes Reibelement (10) ist die Pumpe (14) saugseitig mit dem bremsbelagseitigen Zylinderraum (7) und druckseitig mit dem bremsbelagabgewandten Zylinderraum (8) verbunden. Der Betätigungseinheit (1) ist ein Steuergerät (28) zugeordnet, mit dem ein elektrisches Bremsanforderungssignal verarbeitbar sowie der Elektromotor (13) und das Element (20) steuerbar sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Betätigungseinheit nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Es ist schon eine solche Betätigungseinheit für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs bekannt (DE 195 27 936 A1), bei der ein drehzahlveränderlich steuerbarer Elektromotor eine Zahnradpumpe antreibt, welche Druckmittel aus einem Vorratsbehälter ansaugt und in eine Zylinder-Kolben-Einheit fördert, mit deren Kolben ein Bremsbelag gegen ein mit einem Fahrzeugrad verbundenes Reibelement preßbar ist. Druckseitig der Pumpe ist eine Drossel vorgesehen, mit der eine Verbindung zum Vorratsbehälter steuerbar ist. Durch entsprechende Steuerung von Pumpenantrieb und Drossel mittels einer elektronischen Bremsregelung sollen Druckaufbau, Druckhalten und Druckabbau in der Zylinder- Kolben-Einheit verwirklicht werden.
Die bekannte Betätigungseinheit ist insofern nachteilig, da bei einer Bremsbetätigung stets eine druckmittelleitende Verbindung zum Vorratsbehälter besteht. Damit ist die Betätigungseinheit kein geschlossenes hydraulisches System, was einen erheblichen Sicherheitsmangel darstellt. Außerdem muß der Vorratsbehälter relativ groß bemessen sein, um bei stark verschlissenem Bremsbelag ein ausreichendes Druckmittelvolumen bereitzustellen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Betätigungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß deren Funktionssicherheit erhöht ist, weil ein geschlossenes hydraulisches System vorliegt. Bei einem Bremsvorgang werden nämlich stets die gleichen Druckmittelvolumina zwischen dem bremsbelagseitigen und dem bremsbelagabgewandten Zylinderraum der Zylinder-Kolben-Einheit ausgetauscht. Auch bei Verschleiß des Bremsbelags wird die veränderte Kolbenstellung auf diese Weise ausgeglichen. Bei völliger Dichtheit des hydraulischen Systems ist ein Nachfüllen von Druckmittel überflüssig. Dies vereinfacht die Wartung der zum Beispiel bei einem Pkw vierfach vorhandenen Betätigungseinheit. Auch kann die Betätigungseinheit bereits mit Druckmittel gefüllt am Fahrzeug montiert werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Betätigungseinheit möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung als Schaltplan einer Betätigungseinheit für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Kraftfahrzeug ist an seinen Rädern jeweils mit einer Betätigungseinheit 1 für eine Radbremse 2 ausgestattet. Die als Schaltschema wiedergegebene Betätigungseinheit 1 weist eine Zylinder- Kolben-Einheit 3 auf, deren Zylinder 4 in seiner gesamten Länge von einer Kolbenstange 5 durchdrungen ist. Ein auf dieser angeordneter Kolben 6 ist mit beiderseits gleichen Flächen ausgebildet. Der Kolben 6 trennt im Zylinder 4 zwei mit einem hydraulischen Druckmittel gefüllte Zylinderräume 7 und 8 voneinander ab. Die Kolbenstange 5 der Zylinder- Kolben-Einheit 3 wirkt auf wenigstens einen Bremsbelag 9 ein, der gegen ein mit einem Fahrzeugrad verbundenes Reibelement 10, bei einer Scheibenbremse eine Bremsscheibe, preßbar und von diesem abhebbar ist.
Zu der Betätigungseinheit 1 gehört eine durch einen Elektromotor 13 drehzahlveränderlich antreibbare hydraulische Pumpe 14. Diese steht auf ihrer Saugseite 15 durch eine Saugleitung 16 mit dem bremsbelagseitigen Zylinderraum 7 und auf ihrer Druckseite 17 durch eine Druckleitung 18 mit dem bremsbelagabgewandten Zylinderraum 8 der Zylinder-Kolben-Einheit 3 in druckmittelleitender Verbindung. Außerdem ist eine Rückführleitung 19 vorgesehen, welche die Druckleitung 18 mit der Saugleitung 16 verbindet und in der ein 2/2-Wegeventil 20 angeordnet ist, welches federbetätigt seine Durchlaßstellung einnimmt und elektromagnetbetätigt in seine Sperrstellung sowie in beliebige Zwischenstellungen steuerbar ist. Ferner steht die Saugseite 15 der Pumpe 14 mit einem kleinvolumigen Druckmittel-Ausgleichsbehälter 21 in Verbindung, der durch eine luft- und feuchtigkeitsdichte Membrane 22 gegen Atmosphäre abgedichtet ist. Schließlich ist an die Druckleitung 18 ein der Messung des Druckes im bremsbelagabgewandten Zylinderraum 8 dienender Meßumformer 23, nachfolgend als Drucksensor bezeichnet, angeschlossen.
Die Betätigungseinheit 1 sowie den weiteren Fahrzeugrädern zugeordnete Betätigungseinheiten sind vom Fahrzeugführer mittels eines Bremspedals 26 ansteuerbar, dessen Pedalweg mit einem Meßumformer 27, nachfolgend als Wegsensor bezeichnet, erfaßbar ist. Darüber hinaus ist ein elektronisches Steuergerät 28 vorgesehen, mit dem das ein elektrisches Bremsanforderungssignal des Wegsensors 27 darstellende Signal verarbeitbar ist. Mit dem Steuergerät 28 sind der Elektromotor 13 und das Wegeventil 20 aller Betätigungseinheiten 1 des Fahrzeugs steuerbar. Desweiteren sind die von den Drucksensoren 23 der Betätigungseinheiten 1 gemessenen Signale im Steuergerät 28 verarbeitbar. Schließlich sind in dem Steuergerät 28 schlupfabhängige Signale, welche mit nicht dargestellten Raddrehfühlern an den Fahrzeugrädern erfaßt werden, zum Zwecke der Schlupfregelung z. B. für eine Bremsblockierschutz-, Antriebsschlupfschutz- oder Fahrstabilitätssteuerung des Fahrzeugs verarbeitbar.
Die Betätigungseinheit 1 hat folgende Funktionsweise:
Mit der Erzeugung eines Bremsanforderungssignals, sei es durch Bremspedalbetätigung oder die nicht näher beschriebene Radschlupfsteuerung des Fahrzeugs, werden vom Steuergerät 28 der Elektromotor 13 der Pumpe 14 in Betrieb gesetzt und das Wegeventil 20 in seine Sperrstellung geschaltet. Die Pumpe 14 saugt aus dem bremsbelagseitigen Zylinderraum 7 Druckmittel an und fördert dieses in den bremsbelagabgewandten Zylinderraum 8 der Zylinder-Kolben- Einheit 3. Der Kolben 6 mit Kolbenstange 5 wird in der Zeichnung nach links verschoben und der wenigstens eine Bremsbelag 9 gegen das Reibelement 10 in Abhängigkeit vom Pumpendruck gepreßt. Dabei kann mittels der drehzahlveränderlichen Steuerung des Elektromotors 13 die Druckeinstiegsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Verlauf des Bremsanforderungssignal eingestellt werden. Der im Zylinderraum 8 wirkende Druck wird vom Drucksensor 23 erfaßt und dessen Signal im Steuergerät 28 verarbeitet. Mit Erreichen des vom Bremsanforderungssignal abhängigen Drucks im Zylinderraum 8 wird das Wegeventil 20 in eine Zwischenstellung gesteuert, so daß unter Aufrechterhaltung des Bremsdruckes das von der Pumpe 14 geförderte Druckmittel durch die Rückführleitung 13 zur Saugseite 15 der Pumpe abgeleitet wird. Zur Verringerung und gegebenenfalls dem völligen Abbau des Drucks im Zylinderraum 8 wird die Zwischenstellung des Wegeventils 20 verändert oder dieses in seine Durchlaßstellung geschaltet. Aufgrund der Elastizität der Radbremse 2 wird der Kolben 6 zurückgestellt und das aus dem bremsbelagabgewandten Zylinderraum 8 abgeleitete Druckmittel in den bremsbelagseitigen Zylinderraum 7 zurückgeführt.
Während der gesamten Dauer der Bremsung ist der Elektromotor 13 eingeschaltet und die Pumpe 14 fördert ständig Druckmittel. Je nach Druckmittelbedarf im bremsbelagabgewandten Zylinderraum 8 der Zylinder-Kolben- Einheit 3 wird der durch die Rückführleitung 19 fließende Druckmittel-Rückstrom zur Pumpe mittels des Wegeventils 20 eingestellt. Dabei kann mit dem Wegeventil 20 im Zusammenwirken mit der Pumpe 14 der Gradient für Druckaufbau und Druckabbau im Zylinderraum 8 gesteuert werden. Desweiteren ist es mit der Betätigungseinheit 1 möglich, den Bremsdruck zum Zwecke der Schlupfsteuerung beim Anfahren und Bremsen, zur Fahrstabilitätssteuerung sowie zum fahrerunabhängigen Bremsen zu steuern.
Für den Betrieb der Betätigungseinheit 1 ist der Druckmittel-Ausgleichsbehälter 21 an und für sich nicht erforderlich, da das beschriebene hydraulische System ein geschlossenes ist und bei einer Bremsung lediglich Druckmittel zwischen den beiden Zylinderräumen 7 und 8 ausgetauscht wird. In der Praxis kann der Ausgleichsbehälter 21 benutzt werden, um an Dichtstellen der Zylinder-Kolben- Einheit 3 oder der Pumpe 14 verlorengegangenes Druckmittel zu ersetzen oder wärmebedingte Volumenschwankungen des im System befindlichen Druckmittels auszugleichen.
Die Betätigungseinheit 1 ist ein für jedes Fahrzeugrad autarkes Systems. Vorteilhafterweise ist jede Betätigungseinheit des Fahrzeugs an eine separate Energieversorgung oder sind Gruppen von Betätigungseinheiten an separate Energieversorgungen angeschlossen. Beim Ausfall einer Energieversorgung bleiben die übrigen Betätigungseinheiten funktionsfähig.

Claims (4)

1. Betätigungseinheit (1) für eine Radbremse (2) eines Kraftfahrzeugs,
  • - mit einer durch einen Elektromotor (13) drehzahlveränderlich antreibbaren hydraulischen Pumpe (14),
  • - mit einem zwischen der Druckseite (17) und der Saugseite (15) der Pumpe (14) angeordneten Element(20) zur Einstellung eines Druckmittel-Rückstroms,
  • - mit einer druckseitig an die Pumpe (14) angeschlossenen Zylinder-Kolben-Einheit (3), mit der wenigstens ein Bremsbelag (9) gegen ein mit einem Fahrzeugrad verbundenes Reibelement (10) preßbar und von diesem abhebbar ist,
  • - sowie mit einem Steuergerät (28), mit dem ein elektrisches Bremsanforderungssignal verarbeitbar sowie der Elektromotor (13) und das Element (20) steuerbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinder-Kolben-Einheit (3) einen Kolben (6) mit beiderseits gleichen Flächen und einen Zylinder (4) mit beiderseits des Kolben (6) angeordneten Zylinderräumen (7, 8) aufweist,
und daß die Saugseite (15) der Pumpe (14) mit dem bremsbelagseitigen Zylinderraum verbunden ist.
2. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Bremsbetätigung die Pumpe (14) ständig angetrieben und das den Druckmittel-Rückstrom zu der Pumpe (14) einstellende Element ein 2/2-Wegeventil (20) mit einer beliebigen Anzahl Zwischenstellungen ist.
3. Betätigungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß druckseitig der Pumpe (14) ein Meßumformer (23) für Druck angeschlossen ist, dessen Signal im Steuergerät (28) verarbeitbar ist.
4. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugseite (15) der Pumpe (14) mit einem Druckmittel-Ausgleichsbehälter (21) verbunden ist.
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