DE3342552A1

DE3342552A1 - Hydraulisches, mit einer servoeinrichtung versehenes bremssystem fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3342552A1
Application number: DE19833342552
Authority: DE
Inventors: Bernd-Guido Dipl.-Ing. 3180 Wolfsburg Schulze
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1983-11-25
Publication date: 1985-06-05
Also published as: JPS60108581U

Description

Hydraulisches. mit einer Servoeinrichtuna versehenes Bremssvstem
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches, mit einer Servoeinrichtung versehenes Bremssystem für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Bei bekannten Bremssystemen dieser Art wird in den meisten Fällen als Servoenergie der Saugrohrunterdruck des Kraftfahrzeug-Verbrennungsmo tors (Ottomotor) ausgenutzt. Weniger häufig, z. B. in Verbindung mit Dieselmotoren, wird auch ein durch einen Hydraulikkompressor bzw. durch eine Hydraulikpumpe erzeugter hydraulischer Druck als Hilfsenergie benutzt. All diesen bekannten Bremssystemen gemeinsam ist, daß die eingesetzte Hilfsenergie den Fahrzeuglenker bei der Betätigung der Betriebsbremse (Fußbremse) in der Weise unterstützt, daß eine in gleicher Richtung wie die Betätigungskraft (Fußkraft) wirkende Hilfskraft auf den Kolben des Hauptbremszylinders der hydraulischen Bremsanlage ausgeübt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Bremssystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art derart zu verbessern und auszubilden, daß erforderlichenfalls auch in einfacher Weise eine Regelung der Hilfskraft und damit auch in weiten Grenzen - der Bremakraft unter bestimmten vorzugebenden Kriterien ermöglicht wird, wobei sichergestellt sein soll, daß auch bei Fortfall der Hilfskraft infolge eines im System auftretenden Fehlers der Fahrzeuglenker noch in der Lage ist, das Fahrzeug mit der gesetzlich vorgeschriebenen Notfallmindestverzögerung zum Stehen zu bringen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Bremssystem arbeitet nach einem völlig anderen Prinzip als die vorbeschriebenen herkömmlichen Bremssysteme. Während bei diesen die eine Hilfskraft erzeugende Servoeinrichtung unmittelbar auf den Hauptbremszylinder einwirkt und der Hauptbremszylinder selbst den zur Abbremsung des Fahrzeuges notwendigen Bremsdruck im bzw. in den Bremskreisen des Fahrzeuges erzeugt, dient der Hauptbremszylinder beim erfindungsgemäßen Bremssystem im wesentlichen nur noch dazu, einen pedalabhängigen (vergleichsweise kleinen) Druck zu erzeugen, der als Führungsgröße für eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung dient, welche den Ausgangsdruck einer unmittelbar mit dem Bremskreis verbundenen elektrohydraulischen Servoeinrichtung auf einen durch die Führungsgröße bestimmten Wert regelt. Lediglich bei Ausfall der Regeleinrichtung oder der Servoeinrichtung selbst wird der Druck im Bremskreis in üblicher Weise unmittelbar vom Hauptbremszylinder erzeugt und zwar in einer Größe, mit der die gesetzlich vorgeschriebene Notfallmindestverzögerung des Fahrzeuges gewährleistet ist.
Durch die unmittelbare Einwirkung der elektrohydraulischen Servoeinrichtung und durch die Regelung ihres Ausgangs druckes ergeben sich wesentliche funktionelle und anwendungstechnische Vorteile. Da der geregelte Ausgangs druck der elektrohydraulischen Servoeinrichtung durch eine der elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung zugeführte Führung größe bestimmt wird, ist es in einfacher Weise natürlich auch möglich, anstelle einer vom pedalbetätigten Hauptbremszylinder erzeugten Führung größe eine z. B. im Rahmen eines Antiblockiersystems oder im Rahmen einer Schlupfregelung der Antriebsregelung des Kraftfahrzeuges erzeugte Führungsgröße auf die elektronische Steuer- und Regeleinrichtung und somit auf die elektrohydraulische Servoeinrichtung einwirken zu lassen.
Von Vorteil ist auch, daß in einfacher Weise auch eine Anpassung an die körperlichen Kräfte (Fußkraft) der jeweiligen Bedienungsperson der Betriebsbremse möglich ist, da hierzu lediglich der Verstärkungsgrad (Ausgangsdruck der Servoeinrichtung im Vergleich zum Ausgangsdruck des Hauptbremszylinders) variiert werden muß, was in elektronischen Regeleinrichtungen ohne Schwierigkeiten möglich ist.
Anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Zwecks zeichnerischer Erleichterung ist in der einzigen Figur der Zeichnung lediglich ein Ausschnitt aus einer hydraulischen Bremsanlage dargestellt mit den Bauelementen und Einrichtungen, die für das Verständnis der Erfindung notwendig sind. Gezeigt ist ein Bremskreis 3 mit einem ersten Radbremszylinder 4 z. B. einer vorderen Scheibenbremse und einem zweiten Radbremszylinder 5 z. B. einer hinteren Trommelbremse. Hierbei kann es sich z. B. um den einen Bremskreis einer diagonal aufgeteilten Zweikreisbremsanlage handeln.
Wie allgemein üblich ist zur Betätigung der Betriebsbremse eine Betätigungseinrichtung 2, hier in Form eines Fußpedals vorgesehen, welche in üblicher Weise auf einen Hauptbremszylinder 1 einwirkt. Ausgangssei tig ist der Hauptbremszylinder mit dem Bremskreis 3 nicht wie üblich direkt, sondern unter Zwischenschaltung eines ein- und ausschaltbaren Hydraulikventils 7 verbunden. Vorzugsweise wird hierzu ein Magnetventil eingesetzt.
Unmittelbar mit dem Bremskreis verbunden ist eine elektrohydraulische Servoeinrichtung 6. Diese ist im Ausführungsbeispiel als elektrisch betätigte hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 61 ausgebildet, deren Arbeitsraum 64 unmittelbar mit dem Bremskreis 3 in Verbindung steht und deren Kolben 65 mittels einer elektrischen Antriebsvorrichtung axial verstellbar ist. Im Ausführungsbeispiel wird als elektrische Antriebsvorrichtung ein Elektromotor 62 verwendet, dessen Drehbewegung über eine mit dem Kolben 65 verbundene Spindel 63 in eine Längsbewegung des Kolbens 65 umgesetzt wird. Je nach Wirkrichtung des Kolben 65, d. h. je nach dem ob er tiefer in den Arbeitsraum 64 hineingeschoben oder weiter aus ihm herausgezogen wird, wird der Druck p2 des Bremskreises 3 entsprechend erhöht oder gesenkt. Das Ein- und Ausschalten des Hydraulik ventils 7 sowie die Regelung des Elektromotors 62 wird durch eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung 8 bewirkt, der zu diesem Zwecke insbesondere der von einem Sensor 71 erfaßte Ausgangsdruck pl des Hauptbremszylinders 1 sowie der von einem Sensor 66 erfaßte Druck p2 des Bremskreises 3 als Eingangssignale zugeführt werden. Die Regeleinrichtung kann je nach Erfordernis oder Zweckmäßigkeit als analog arbeitende oder digital arbeitende Einheit aufgebaut sein. Obgleich analog wirkende Regelkreise und Regeleinrichtungen nach wie vor ihre Bedeutung haben, werden digital arbeitende Einrichtungen, die z. B. unter Einsatz von Mikroprozessoren aufgebaut sind, ihrer Vorteile wegen zunehmend zum Einsatz kommen.
Die elektronische Steuer- und Regeleinrichtung 8 ist derart aufgebaut, daß sie durch Abgabe eines entsprechenden Steuersignales das ein- und ausschaltbare Hydraulikventil 7 aus seinem normalerweise eingeschalteten (durchlässigen) Schaltzustand in einen ausgeschalteten (unterbrochenen) Schaltzustand umschaltet, sobald und solange bei Beaufschlagung der Betätigungseinrichtung 2 durch eine Kraft F der Ausgangs druck pl des Hauptbremszylinders 1 oberhalb eines vorbestimmten, vergleichsweise niedrigen Mindestdruckwertes liegt. Diese Druckgrenze, die zur Betätigung des Hydraulikventils 7 führt, kann z. B. die gleiche sein, die in herkömmlichen Kraftfahrzeugen üblicherweise zum Ansteuern des Bremslichtes führt. Bei einer solchen Bemessung der Druckgrenze ist bis zum Ausschalten (Sperren) des Hydraulikventils 7 vom Hauptbremszylinder 1 in üblicher Weise unmittelbar bereits so viel Hydraulikvolumen in die Radbremszylinder 4 und 5 des Bremskreises 3 verschoben worden, daß - besonders bei einer Trommelbremse - die Bremsbacken gerade an den Reibflächen der Bremse zur Anlage gekommen sind.
Nach der Abtrennung des Hauptbremszylinders 1 vom Bremskreis 3 wirkt sich eine weitere Erhöhung der Fußkraft F nicht mehr unmittelbar auf die Höhe des Hydraulikdrucks des Bremskreises 3 aus. Der entsprechend der Pedalkraft F ansteigende Ausgangsdruck pl des Hauptbremszylinders 1 dient danach ausschließlich noch als Führungsgröße für den von der elektrohydraulischen Servoeinrichtung 6 erzeugten und von der elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung 8 unter Einhaltung der Beziehung k . pl - p2 = 0 geregelten Druck p2 des Bremskreises 3.
Mit einem Proportionalkoeffizienten k)l bedeutet das, daß der Servodruck, bzw. der Druck im Bremskreis 3 stets proportional, jedoch höher ist als der Ausgangsdruck pl des Hauptbremszylinders. Es ist leicht erkennbar, daß dann, wenn dieser Proportionalfaktor k verstellbar ausgeführt wird, in einfacher Weise der Verstärkungsfaktor zur Anpassung an die körperliche Konstitution des Fahrzeuglenkers verändert werden kann.
Um sicherzustellen, daß das Kraftfahrzeug dann, wenn der Hydraulikdruck des Bremskreises 3 infolge einer Störung der elektrohydraulischen Servoeinrichtung 6 niedriger wird als der Ausgangsdruck p2 des Hauptbremszylinders 1, das Fahrzeug noch mit der gesetzlich vorgeschriebenen Notfallmindestverzögerung zum Stehen gebracht werden kann, ist dem ein- und ausschaltbaren Hydraulikventil 7 ein Rückschlagventil 9 parallelgeschaltet, welches in diesem Falle, d. h. dann und solange der Hydraulikdruck p2 der elektrohydraulischen Servoeinrichtung 6 unter den Ausgangsdruck pl des Hauptbremszylinders 1 sinkt, selbsttätig öffnet, so daß der vom Hauptbremszylinder 1 erzeugte Ausgangs druck pl unmittelbar auf die Radbremszylinder 4 und 5 einwirken kann. In dieser Ausnahmesituation wirkt der im Normalbetrieb nur als Führungsgrößen-Ceber fungierende Hauptbremszylinder 1 wie bei herkömmlichen Bremssystemen als Arbeitszylinder.
Nach Beendigung des Bremsvorganges, d. h. wenn die Fußkraft F = 0 wird, wird das Hydraulikventil 7 - insbesondere auch während des Normalbetriebes wieder in seinen eingeschalteten (durchlässigen) ersten Schaltzustand umgeschaltet, so daß der in seine Grundstellung zurückgehende Hauptbremszylinder 1 das aus den Radbremszylindern 4 und 5 zurückströmende Hydraulikölvolumen aufnimmt. In dieser Grundstellung ist das Bremssystem über Ausgleichsbohrungen, Bodenventile u. ä. des Hauptbremszylinders 1 in üblicher Weise mit einem Ausgleichsbehälter verbunden, so daß der Kolben 65 der Kolben-Zylinder-Einheit 61 der Servoeinrichtung 6 dann ebenfalls ohne Auswirkung auf die Bremsen in seine Grundstellung zurückgestellt werden kann.
Anstelle der im Ausführungsbeispiel dargestellten Motorspindel-Servozylindereinheit kann auch eine kleine elektrohydraulische Pumpe, z. B.
eine Zahnradpumpe oder eine Flügelzellenpumpe zum Aufbringen des erforderlichen Bremsdruckes eingesetzt werden. Die Regeleinrichtung 8 muß dann zum Erfüllen der Beziehung k pl - p2 = 0 durch Regelung der Drehzahl des Elektromotors die Pumpendrehzahl regeln.
Das Prinzip der Erfindung ist anhand des einen Bremskreises einer diagonal aufgeteilten Zweikreis-Bremsanlage erläutert worden. Demzufolge sind in der schematischen Darstellung zeichnerisch auch nur Einfach-Zylinder dargestellt. Es versteht sich, daß bei Zweikreis- oder Mehrkreis-Bremsanlagen sowohl für den Hauptbremszylinder 1 als auch für die Kolben-Zylinder-Einheit der elektrohydraulischen Servoeinrichtung 6 geeignete Zweikreis- bzw. Mehrkreis-Elemente, z. B. Tandem-Hauptbremszylinder etc.
eingesetzt werden müssen.

Claims

A N S P R Ü C H E 1. Hydraulisches, mit einer Servoeinrichtung versehenes Bremssystem für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem Radbremszylinder enthaltenden Bremskreis und einem vom Fahrzeuglenker betätigbaren, die Größe des Bremsdrucks im Bremskreis bestimmenden Hauptbremszylin der, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung (8), mittels der sobald und solange der Ausgangsdruck (pl) des Hauptbremszylinders (1) oberhalb eines vorbestimmten (niedrigen) Mindestdruckwertes liegt, einerseits die druckmäßige Verbindung zwischen Hauptbremszylinder (1) und Bremskreis (3) selbsttätig unterbrochen wird, und andererseits der Ausgangsdruck (p2) einer unmittelbar auf den Bremskreis (3) einwirkenden elektrohydraulischen Servoeinrichtung (6) auf einen Wert geregelt wird, der dem Ausgangsdruck (pl) des Hauptbremszylinders (6) proportional, aber höher als dieser ist.
2. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbremszylinder (1) mit dem Bremskreis (3) unter Zwischenschaltung eines durch die Steuer- und Regeleinrichtung (8) ein- und ausschaltbaren Hydraulikventils (7), vorzugsweise eines Magnetventils verbunden ist.
3. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hydpaulikventil (7) ein Rückschlagventil (9) parallelgeschaltet ist, welches selbsttätig aus einem sperrenden in einen durchlässigen Zustand umschaltet, sobald und solange der Ausgangsdruck (p2) der hydraulischen Servoeinrichtung (6) unter den Ausgangsdruck (pl) des Hauptbremszylinders (1) sinkt.
4. Hydraulisches Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrohydraulische Servoeinrichtung (6) als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit (61) ausgebildet ist, deren Arbeitsraum (64) unmittelbar mit dem Bremskreis (3) in Verbindung steht und deren Kolben (65) mittels einer elektrischen Antriebsvorrichtung (Elektromotor 62) - den Ausgangsdruck (p2) und damit den Druck des Bremskreises (3) je nach Wirkrichtung erhöhend oder senkend - axial verstellbar ist.
5. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrische Antriebsvorrichtung ein Elektromotor (62) vorgesehen ist, dessen Drehbewegung über eine mit dem Kolben (65) verbundene Spindel (63) in eine Längsbewegung des Kolbens (65) umgesetzt wird.
6. Hydraulisches Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrohydraulische Servoeinrichtung (6) als elektrohydraulische Pumpe, vorzugsweise als Zahnrad-oder Flügelzellenpumpe ausgebildet ist.