DE3408306A1

DE3408306A1 - Bremsanlage fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3408306A1
Application number: DE19843408306
Authority: DE
Inventors: Hans 7120 Bietigheim-Bissingen Prohaska
Original assignee: SWF Auto Electric GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1984-03-07
Filing date: 1984-03-07
Publication date: 1985-09-12

Description

Bremsanlage für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit mehreren Bremskreisen für die Radbremszylinder, wobei der Bremsdruck in Abhängigkeit von der Stellung eines Bremspedals veränderbar ist.
Bei bekannten Bremsanlagen für Kraftfahrzeuge wird die Fußkraft des Fahrers beim Durchdrücken des Bremspedal es auf einen Hauptbremszylinder übertragen, dessen Kolben eine Bremsflüssigkeit ueber Bremsleitungen in die einzelnen Radbremszylinder drückt.
Der Hauptbremszylinder ist zentral meist in der Nähe des Bremspedales im Fahrzeug angeordnet, so daß bei den bekannten Anlagen lange Bremsleitungen, die einem hohen Bremsdruck standhalten müssen, notwendig sind. Dies gilt insbesondere dann, wenn man einen zentralen Bremskraftverstärker vorsieht, der den Bremsdruck aufbaut.
Nachteilig bei diesen bekannten Ausführungen mit einem zentralen Hauptbremszylinder bzw. einem zentralen Bremskraftverstärker ist der verhältnismäßig hohe Leistungs- und Platzbedarf. Auch sind hochdruckbelastbare Bremsleitungen in der Herstellung teuer und zudem störanfällig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsan-Zage fiir Kraftfahrzeuge zu vereinfachen und zugleich betriebssicherer zu machen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jedem Bremskreis ein elektromotorischer Bremskraftverstärker eingebaut ist, der den Bremsdruck in diesem Bremskreis steuert.
Anstelle eines zentralen Bremskraftverstärkers wird also nun in jeden Bremskreis ein separater Bremskraftverstärker eingebaut, der damit unmittelbar in der Nähe des zugeordneten Radbremszylinders angebracht werden kann. Dadurch entfallen die langen hochdruckbelasteten Bremsleitungen.
Durch die Verwendung je eines separaten elektromotorischen Bremskraftverstärkers in jedem Bremskreis ergibt sich nun auf einfache Weise die Möglichkeit, durch Änderung etwa des Verstärkungsfaktors dieses Bremskraftverstärkers die Bremskraft elektrisch zu steuern. Dazu könnte man mit dem Bremspedal ein Potentiometer koppeln, dessen Abgriffspannung einem Schaltkreis zugeführt wird, der die elektromotorischen Bremskraftverstärker in geeigneter Weise steuert.
Bevorzugt wird jedoch eine Ausführung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 mit einer mechanischen Bremsdrucksteuerung, weil dann der Aufbau herkömmlicher Bremsanlagen nur geringfügig geändert werden muß. Der Bremskraftverstärker weist also ein vom Bremspedal betätigbares Eingangselement sowie einen verstellbaren Kolben im Bremskreis zum Radbremszylinder auf, wobei die Drehbewegung des Elektromotors über ein Getriebe und eine Kupplung mit einem vom Bremspedaldruck abhängigen Kuppluxgsmoment in eine axiale Verstellung des Kolbens in der einen oder anderen Verstellrichtung umgewandelt wird. Dabei könnte die Kraftübertragung zwischen dem Bremspedal und dem Eingangselement des Bremskraftverstärkers über mechanische Gestänge, Seilzüge oder ähnliches erfolgen, doch wird einer Ausführung der Vorzug gegeben, bei der diese Kraftübertragung hydraulisch durchgeführt wird. Der Druck in diesen Bremsleitungsabschnitten zwischen einem Hauptbremszylinder und den Bremskraftverstärkern ist dabei jedoch wesentlich geringer als bei den bekannten Systemen.
Denkbar sind Ausführungen, bei denen der Elektromotor des Bremskraftverstärkers in einer Drehrichtung umläuft und dabei den Bremsdruck aufbaut, Zur Druckentlastung könnte dann der Kolben durch Federkraft zurückgestellt werden. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführung, bei der der Elektromotor zum Bremsdruckuckaufbau bzw. Bremsdruckentlastung in unterschiedlicher Drehrichtung angesteuert wird. Dieses System ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Bremsanlage zu einer Antiblockierregelanlage ausgebaut wird. Dabei wird dann der Elektromotor des Bremskraftverstärkers durch Schaltsignale eines Schaltkreises gesteuert, dem wenigstens ein einer Fahrzustandsgröße entsprechender Meßwert eines Sensors zugeführt wird. Durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors in der einen oder anderen Drehrichtung kann dann der Bremsdruck in einem Bremskreis in an sich bekannter Weise so gesteuert werden, daß das abgebremste Rad nicht blockiert. In diesem Zusammellhangg muß darauf hingewiesen werden, daß sich die Bremsanlage nach der vorliegenden Erfindung von bekannten Anlagen mit einem Antiblockierregler prinzipiell dadurch unterscheidet, daß durch den Bremskraftverstärker in jedem Bremskreis selbständig der jeweilige Bremsdruck aufgebaut bzw. abgesenkt wird, während bei den bekannten Systemen durch die Einlaß- und Auslaßventile in jedem Bremskreis der von dem zentralen Bremskraftverstärker erzeugte Bremsdruck moduliert wird.
Bei einer solchen Weiterbildung zu einem Antibockierregler wird man bei der erfindungsgemäßen Ausführung durch ein Stellglied die Druckübertragung zwischen dem Bremspedal und dem Eingangs element des Bremskraftverstärkers während der Druckentlastungsphase im Bremskreis unterbrechen, damit eine schnelle Druckentlastung gegeben ist und der Elektromotor nicht gegen den Pedaldruck arbeiten muß. Dazu könnte man an sich ein separates elektromechanisches Stellglied verwenden, doch wird bei einer bevorzugten Ausführung als Stellglied direkt der Elektromotor des Bremskraftverstärkers ausgenutzt, damit der Aufwand möglichst gering bleibt.
Bei Ausführungen, bei denen der Bremspedaldruck über einen Hauptbremszylinder und einen Bremsleitungsabschnitt auf das Eingangselement des Bremskraftverstärkers übertragen wird, wird man diesen Bremsleitungsabschnitt während der Druckentlastungsphase im Bremskreis durch ein Ventil absperren. Damit können Bremsdruckänderungen in einem Radbremskreis nicht auf die Bremspedal stellung zurückwirken.
Eine konstruktiv sehr einfache Ausbildung eines solchen Bremskraftverstärkers mit integriertem Ventil ist durch die Merkmale des Anspruchs 8 gekennzeichnet. Dabei ist in besonders einfacher Weise die Verstellbewegung des Kolbens des Bremskraftverstärkers mit der Verstellbewegung des Ventils gekoppelt.
Dabei ist Wert darauf gelegt, daß das Ventil zunächst im Bremsleitungsabschnitt zum Hauptbremszylinder absperrt, bevor der Kolben einen Hub zur Bremsdruckabsenkung ausführt. Natürlich sind auch andere konstruktive Lösungen denkbar, insbesondere solche, bei denen von der Abtriebswelle des Motors direkt das Ventil und über einen zweiten unabhängigen Kraftübertragungsweg der Kolben verstellt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Übersichtsbild einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges und Fig. 2 einen elektromotorischen Bremskraftverstärker.
In Fig. 1 sind mit 10 und 11 das linke bzw. rechte Vorderrad und mit 12 und 13 das linke bzw. rechte Hinterrad eines Kraftfahrzeuges bezeichnet. Jedem dieser Räder ist ein Radbremszylinder 14,15,16 bzw. 17 zugeordnet. Mit 20 ist ein Bremspedal bezeichnet, das in herkömmlicher Weise einen Hauptbremszylinder 22 ohne Bremskraftverstärker beeinflußt. Von diesem Hauptbremszylinder 22 gehen mehrere Bremskreise zu den einzelnen Radbremszylindern aus, wobei je zwei Bremskreise miteinander gekoppelt sind. In jeden Bremskreis ist ein elektromotorischer Bremskraftverstärker 30 eingebaut, der von Schaltsignalen eines ScZIal1,kreises 31 gesteuert wird. Diesem Schaltkreis 31 Iiinollen in bekannter Weise Signale von Sensoren zugeführt werden, die beispielsweise das Bewegungsverhalten eines Fahrzeugrades abtasten. Der Bremsdruck in den einzelnen Bremskreisen kann damit nach Art bekannter Antiblockierregler gesteuert werden.
Fig. 2 zeigt nun schematisch einen Schnitt durch einen solchen Bremskraftverstärker 30. Zu jedem Bremskraftverstärker gehört ein Elektromotor 40, der in beidenDrehrichtungen ein Schneckenrad 41 antreiben kann. Dieses Schneckenrad ist als Hülse ausgebildet, in der eine Spindel 42 axial verschiebbar gelagert it.Mft<iieser Spindel 42 ist die erste Hälfte 43 einer Kupplung drehfest verbunden. Die zweite Hälfte 44 der insgesamt mit 45 bezeichneten Kupplung ist an einem topfförmigen Bauteil 46 drehfest gehalten, das um einen bestimmten Winkelbereich schwenkbar ist. Dieser Winkelbereich ist durch Anschläge begrenzt. Die Spindel 42 betätigt einen Kolben 47 in dem zu dem entsprechenden Radbremszylinder führenden Bremskreis. An den Stutzen 48 ist also die zum Radbremszylinder führende Bremsleitung angescllossen.
Vom Hauptbremszylinder 22 führt eine Bremsleitung zu dem Stutzen 49, der in ein Ventilgehäuse 50 mündet. In diesem Ventilgehäuse 50 ist eine Kolbenstange 51 mit einer Längsnut 52 drehbeweglich und axial verstellbar. An dieser Kolbenstange 51 ist ein Kolben 53 fixiert. Außerdem ist die Kolbenstange 51 mit dem topfförmigen Bauteil 46 starr gekoppelt.
Damit kann die Wirkungsweise dieses Bremskraftverstärkers bereits erläutert werden, wobei davon auszugehen ist, daß Fig. 2 die Ruhelage zeigt.
Wenn das Bremspedal 20 betätigt wird, wird vom Hauptbremszylinder 22 Bremsflüssigkeit verdrängt, die über den Stutzen 49 und die Längsnut 52 auf den Kolben 53 wirkt. Damit wird die Kolbenstange 51 in Längsrichtung verstellt und die beiden Kupplungshälften 43 und 44 kommen miteinander in Eingriff.
Wird nun über den Schaltkreis 31 der Elektromotor aktiviert und damit das Schneckenrad 41 in einer bestimmten Drehrichtung gedreht, wird die Spindel 42 in Achsrichtung nach rechts verstellt, da eine Drehbewegung der Spindel durch die ineinandergreifenden Kupplungsteile 43 und 44 gehemmt wird. Damit wird auch der Kolben 47 verstellt und ein Bremsdruck in dem Bremsleitungsabschnitt zum Radbremszylinder erzeugt. Die Wirkungsweise dieses Bremskraftverstärkers ist sehr eingehend in der Patentanmeldung P 30 31 643.9 beschrieben, so daß sich weitere Hinweise erübrigen.
Wird nun aufgrund des auf einem Radbremszylinder ausgeübten Bremsdruckes durch einen Sensor die Blockierneigung eines Rades festgestellt, wird die Drehrichtung des Elektromotors 40 über ein Signal des Schaltkreises 31 geändert. Da die beiden Kupplungshälften 43 und 44 noch miteinander in Eingriff sind, wird zunächst die Spindel 42 und damit auch das topfförmige Bauteil 46 um einen bestimmten Schwenkwinkel verschwenkt, der durch Anschläge begrenzt ist. Dieser Schwenkwinkel ist so bemessen, daß über die Kolbenstange 51 ein Ventil 55 verstellt wird, das den Bremsleitungsabschnitt zum Hauptbremszylinder 22 absperrt. Im vorliegenden Fall ist dieses Ventil 55 ein Drehventil mit dem Ventilgehäuse 50 und dem linken Endabschnitt der Kolbenstange 51 mit der Längsnut 52. Sobald nun das topfförmige Bauteil 46 an dem Anschlag anliegt und damit dessen Drehbewegung gehemmt wird, wird über das Schneckenrad 41 die Spindel 42 und damit auch der Kolben 47 derart verstellt, daß der Bremsleitungsabschnitt zum Radbremszylinder entastet wird. Sobald das Rad wieder eine vorgegebene Drehzahl erreicht hat, wird die Drehrichtung des Elektromotors 40 erneut geändert, wobei dann zunächst wieder das Ventil 55 öffnet und erst anschließend die Spindel 42 und damit auch der Kolben 47 im Sinne einer Bremsdruckerhöhung verstellt wird.
Insgesamt kann daher zu dieser Ausführung folgendes ausgesagt werden: In jedem Bremskreis ist ein elektromotorischer Bremskraftverstärker gemäß Fig. 2 eingebaut. Dieser Bremskraftverstärker steuert den Bremsdruck in dem entsprechenden Bremskreis. Der Bremskraftverstärker hat ein vom Bremspedal betätigbares Eingangselement. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dient als Eingangselement der Kolben 53 mit der Kolbenstange 51 und dem topfförmigen Bauteil 46, das drehfest mit der einen Hälfte 44 der Kupplung 45 gekoppelt ist. Dieses Eingangselement wird vom Bremspedal 20 betätigt, denn der vom Hauptbremszylinder ausgeübte Druck wirkt auf den Kolben 53. Außerdem gehört zu dem Bremskraftverstärker ein verstellbarer Kolben 47 im Bremskreis zu den entsprechenden Radbremszylindern. Die Drehbeweguiig des Elektromotors 40 wird über ein Getriebe, zu dem das Schneckenrad 41 gehört und eine Kupplung 45 in eine axiale Verstellung des Kolbens 47 umgewandelt. Die Verstellbewegung ist dabei abhängig von dem Kupplungsmoment und dieses wiederum hängt vom Bremspedaldruck ab. Zum Druckaufbau bzw. zur Druckentlastung wird der Elektromotor 40 in unterschiedlicher Drehrichtung angetrieben.
Während der Druckentlastungsphase im Bremskreis wird die Druckübertragung zwischen dem Bremspedal bzw. dem Hauptbremszylinder und dem Eingangselement, nämlich dem Kolben 53 unterbrochen, weil das Ventil 55 zunächst umgestellt wird. Dabei dient als Stellglied für dieses Ventil 55 zugleich der Elektromotor 40 und es ist kein separater Antrieb notwendig.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird verallgemeinert von dem Elektromotor das erste Element eines Schraubschubgetriebes, nämlich das hülsenförmige Schneckenrad 41 angetrieben.
Das zweite Element des Schraubschubgetriebes ist die Spindel 42, die auf den Kolben 47 im Bremskreis wirkt. Die erste Hälfte 43 der Kupplung ist drehfest mit diesem zweiten Element des Schraubschubgetriebes gekoppelt und eine zweite Hälfte 44 der Kupplung ist um einen durch Anschläge begrenzten Winkelbereich schwenkbar. Durch diese Schwenkbewegung wird das die Bremsleitung zum Hauptbremszylinder absperrende Ventil gesteuert.
Im vorliegenden Fall erfolgt dies über die Kolbenstange 51 und die Längsnut 52.Der Bremspedaldruck wird auf die zweite Kupplungshälfte 44 durch die Bewegung der Kolbenstange 51 bzw. des Kolbens 53 übertragen, so daß in der Arbeitsstellung der Kupplung eine Drehbewegung des zweiten Elements des Schraubschubgetriebes, nämlich der Spindel 42 gehemmt wird. Damit wird in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Elektromotors eine Axialverschiebung des Kolbens 47 zum Bremsdruckaufbau bzw. zur Bremsdruckentlastung erfolgen.
Verwendet man einen solchen Bremskraftverstärker nach Fig. 2 bei bekannten Bremsanlagen mit einem Antiblockierregler anstelle der Einlaß- und Auslaßventile, kann der Steuerungsaufwand beträchtlich reduziert werden und ein zentraler Bremskraftverstärker kann entfallen.
Abschließend wird darauf hingewiesen, daß natürlich nicht notwendigerweise jedem Radbremszylinder ein eigener elektromotorischer Bremskraftverstärker zugeordnet werden muß. Vielmehr könnte man über einen ersten Bremskraftverstärker zugleich den Bremsdruck für die Radbremszylinder des linken Vorderrades und des rechten Hinterrades und über einen zweiten Bremskraftverstärker den Bremsdruck für die Radbremszylinder der übrigen Räder steuern.

Claims

Bremsanlage für Kraftfahrzeuge Patentansprüche: Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit mehreren Bremskreisen fü<iie Radbremszylinder, wobei der Bremsdruck in Abhängigkeit von der Stellung eines Bremspedals veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Bremskreis ein elektromotorischer Bremskraftverstärker (30) eingebaut ist, der den Bremsdruck in diesem Bremskreis steuert.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskraftverstärker (30) ein vom Bremspedal betätigbares Eingangselement (53,51,46) sowie einen verstellbaren Kolben (47) im Bremskreis zum Radbremszylinder aufweist und daß die Drehbewegung des Elektromotors (50) über ein Getriebe und eine Kupplung (45) mit einem vom Bremspedaldruck abhängigen Kupplungsmoment in eine axiale Verstellung des Kolbens (47) in der einen oder anderen Verstellrichtung umgewandelt wird.
3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (40) zum Druckaufbau bzw. zur Druckentlastungin unterschiedlicher Drehrichtung umläuft.
4. Bremsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (40) des Bremskraftverstärkers (30) durch Schaltsignale eines Schaltkreises (31) gesteuert wird, dem wenigstens ein einer Fahrzustandsgröße entsprechender Meßwert eines Sensors zugeführt wird und damit der Bremsdruck in einem Bremskreis veränderbar ist.
5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Stellglied die Druckübertragung zwischen dem Bremspedal (20) und dem Eingangselement (53,51,46) während der Druckentlastungsphase im Bremskreis unterbrochen wird.
6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied der Elektromotor (40) ist.
7. Bremsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremspedaldruck über einen Hauptbremszylinder (22) und eine Bremsleitungsabschnitt auf das Eingangselement (53,51,46) des Bremskraftverstärkers (30) übertragen wird und daß dieser Bremsleitungsabschnitt zum Hauptbremszylinder (22) während der Druckentlastungsphase im Bremskreis durch ein Ventil (55) absperrbar ist.
8. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vom Elektromotor (40) das erste Element (41) eines Schraubschubgetriebes antreibbar ist, dessen zweites Element (42) auf den Kolben (47) im Bremskreis wirkt, daß eine erste Hälfte (43) der Kupplung (45) drehfest mit diesem zweiten Element (42) des Schraubschubgetriebes gekoppelt ist und daß eine zweite Hälfte (44) der Kupplung (45) um einen durch Anschläge begrenzten Winkelbereich schwenkbar ist, wobei durch diese Schwenkbewegung das den Bremsleitungsabschnitt zum Hauptbremszylinder (22) absperrende Ventil (55) gesteuert wird, daß diese zweite Kupplungshälfte (44) durch eine Bewegung des Eingangselementes (53,51,46) gegen die erste Kupplungshälfte (43) gedrückt wird und so in ihrer Arbeitsstellung eine Drehbewegung des zweiten Elements (42) des Schraubschubgetriebes hemmt, was in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Elektromotors (40) eine Axialverschiebung des Kolbens (47) zum Druckaufbau bzw. zur Druckentlastung im Bremskreis zur Folge hat.
9. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit der zweiten Kupplungshälfte (44) drehfest eine Kolbenstange (51) verbunden ist, die in einem Ventilgehäuse (50) axial und schwenkbar geführt ist, und daß diese Kolbenstange (51) zugleich als Drehventilkörper ausgebildet ist.