DE3626751A1

DE3626751A1 - Elektro-hydraulische bremsanlage

Info

Publication number: DE3626751A1
Application number: DE19863626751
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Ahner; Helmut Dr Ing Haerer; Michael Dipl Ing Friedow; Siegfried Dr Ing Schustek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-03-22
Filing date: 1986-08-07
Publication date: 1987-09-24

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektro-hydraulischen Bremsanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Bremsanlage ist bekannt (DE-OS 25 27 478).

Bei dieser bekannten Bremsanlage sitzt auf der Bremspedalwelle ein Elektromotor, dessen Kraft als Servokraft in das Pedal einleitbar ist, wobei die Drehrichtung des Servogliedes mit der Drehrichtung des Pedals beim Bremsen übereinstimmt. Für eine solche Bauart ist aber eine besondere Kupplung notwendig, die störanfällig und sperrig ist. Außerdem ist mit einer derartigen Konstruktion eine Bremsdruck minderung, wie sie z.B. bei einer Blockierschutzbremsung notwendig ist, nicht möglich.

Vorteile der Erfindung

Die eingangs genannte elektro-hydraulische Bremsanlage mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vor teil, daß keine Kupplung gebraucht wird, daß ein kleinbauender Motor verwendbar ist und daß mit einfachen Mitteln eine zusätzliche Brems kraftsteuerung oder -regelung einrichtbar ist.

Durch die Zeitschrift Motorrad 5/1986, Seiten 45, 47 und 50 ist es bereits bekannt, einen elektromotorisch angetriebenen zusätzlichen Druckerzeuger an die vom Hauptzylinder zu den Bremszylindern führen de Bremsleitung anzuschließen. Dabei ist aber zur Trennung der bei den Druckerzeuger ein besonderes Elektromagnetventil verwendet, das die Einrichtung umständlich und teuer macht.

Demgegenüber besteht der Vorteil der erfindungsgemäßen Bremsanlage darin, daß zur Trennung zwischen den beiden Druckerzeugern ein Trennkolben Verwendung findet, der rein druckabhängig, also ohne weitere Hilfsmittel bewegbar ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Einkreis-Bremsanlage,

Fig. 2 eine Zwei kreis-Bremsanlage,

Fig. 3 eine Zweikreis-Bremsanlage mit Vier kreis-Blockierschutz und

Fig. 4 eine Variante einer Einzelheit von Fig. 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine Einkreis-Bremsanlage hat einen über ein Pedal 1 betätigbaren Hauptzylinder 2 und einen Nachfüllbehälter 3, der in der Ausgangs stellung des Hauptzylinders an einen Druckraum 4 des Hauptzylinders 2 angeschlossen ist. Dieser Druckraum 4 wird von einem Kolben 5 be grenzt, der mit dem Pedal 1 verbunden ist und der von einer Rückhol feder 6 in seiner Ausgangsstellung gehalten ist.

Vom Hauptzylinder 2 nimmt eine Bremsleitung 7 ihren Ausgang, in die - nahe am Hauptzylinder - ein Volumenaufnehmer 8 in Form eines hydropneumatischen Speichers und ein elektrischer Bremsdrucksensor 9 eingesetzt sind. Die Bremsleitung 7 führt über ein Trennkolben-Glied 10 mit Trennkolben 11 und Rückführfeder 12 zu einem Radbremszylinder 13. In die Leitung 7 zu dem Radbremszylinder 13 ist ein 2/2-We ge-Ventil 51 eingesetzt, das stromlos offen ist.

Parallel zum druckerzeugenden Hauptzylinder 2 ist ein Elektromotor 14 als Stellmotor mit einer Vorrichtung zum Umsetzen einer rotatori schen in eine axiale Bewegung angeordnet. Diese Vorrichtung ist beim Ausführungsbeispiel eine Gewindespindel 15. Vom freien Spindelende wird ein Kolben 16 getragen, der in einem Servo-Zylinder 17 angeord net ist. An den Zylinder 17 sind ein elektrischer Drucksensor 18 und eine Bremsleitung 19 angeschlossen, die Verbindung mit der Brems leitung 7 hat.

Schließlich führt noch eine Rückführleitung 20 von der Leitung 19 zum Nachfüllbehälter 3 zurück.

Der als Stellmotor arbeitende Elektromotor 14 kann als dauermagnet erregter Motor ausgebildet sein und ist an ein elektronisches Steu ergerät 21 angeschlossen. Dieses hat auch Verbindung mit den beiden Sensoren 9 und 18, deren elektrische Signale es verarbeitet. Ein kraftbetätigter Pedalkraftsensor 22 ist am Pedal 1 angebracht.

Wirkungsweise

Beim Betätigen des Pedals 1 wird zunächst vom Hauptzylinderkolben 5 die Verbindung zum Nachfüllbehälter 3 überfahren und damit dieser vom übrigen Bremssystem abgetrennt. Der Volumenaufnehmer 8 dient nun als Wegfeder für das Bremspedal 1. Unmittelbar anschließend spricht der Pedalkraftsensor 22 an, worauf der Elektromotor 14 anläuft und über die Gewindespindel 15 den Kolben 16 in den Zylinder 17 hinein treibt. Das Einschalten des Elektromotors 14 kann anstatt über den Pedalkraftsensor 22 im Bremsgestänge auch durch den Bremsdrucksensor 9 mit Hilfe des Steuergerätes 21 bewirkt werden. Über das Steuerge rät 21 und den Elektromotor 14 wird der Kolben 16 so lange bewegt, bis am Drucksensor 18 die gewünschte Verstärkung gegenüber dem Sig nal des Bremsdrucksensors 9 eintritt.

Normal wird also mit der Servokraft des Elektromotors 14 gebremst. Der Trennkolben 11 bleibt an seinem Ruhe-Anschlag liegen. Beim Los lassen des Pedals 1 führt der Elektromotor 14 den Kolben 16 wieder zurück.

Fällt die elektrische Servokraft aus, dann bewegt der Fahrer das Pe dal 1 weiter und erzeugt mit dem Kolben 5 im Hauptzylinder 2 einen Druck, der sich über die Bremsleitung 7 zum Trennkolben 11 fort pflanzt. Der Trennkolben 11 bewegt sich gegen die Kraft der Feder 12 nach links und verschiebt die Flüssigkeit von ihm zu dem Bremszylin der 13. Damit wird dann rein mechanisch, d.h. ohne Hilfskraft ge bremst.

Wenn bei intakter Anlage die Bremsen blockieren, erhält das elektro nische Steuergerät 21 über Radsensoren entsprechende Signale. Das 2/2-Wege-Ventil 51 schaltet in seine Abschlußstellung, damit in der Druckabsenkphase das Trennkolben-Glied 10 von dem Bremszylinder 13 abkoppelbar ist. Der Elektromotor 21 erhält dann elektrische Strom stöße in der Art, daß er - bei abwechselnder Drehrichtungsum kehr - kleine Schaltschritte in Richtung Entlastungs- und Druckan stiegs-Steuerung durchführt. Damit ist ein wirksamer Blockierschutz möglich.

Damit bei einem längeren Halt, z.B. vor einer Ampel, der Elektromotor 21 nicht ständig unter Strom steht und eventuell durchbrennt, sollte bei Fahrzeugstillstand der Elektromotor 21 abgeschaltet werden. Die se Hilfskraft-Abschaltung ist auch durchaus gerechtfertigt, da bei Fahrzeugstillstand die notwendige Bremskraft gering ist. Damit der Fahrer durch das Abschalten der Hilfskraft nicht irritiert ist, kann es auch vorteilhaft sein, bei Fahrzeugstillstand die Betriebszu stände des Elektromotors 21 in kurzen Zeitintervallen wechseln zu lassen, wobei als Wechsel ein Übergang vom betätigten in den unbetätigten Zustand oder umgekehrt zu verstehen ist.

Auch ist es möglich, eine Steuerung vorzusehen, die den Elektromotor 21 nur dann aktiviert, wenn im Bremssystem der Druck geändert werden soll. Eine längerdauernde, gleichbleibende Anforderung an die Brems leitung (konstantes Druckniveau) bedarf keiner Einschaltung des Elektromotors 21. Eine solche Aktivierung könnte z.B. über ein Getriebe mit Selbsthemmung oder eine Klemmung oder dergleichen durchgeführt werden.

Schließlich ist es auch wichtig, daß die durch den Elektromotor 14 erzeugte Hilfskraft so ausgelegt wird, daß seine Verstärkungslei stung und seine Drucküberhöhung denen eines herkömmlichen Brems kraftverstärkers entsprechen. Es sollte also einerseits die Pe dal-Bremscharakteristik eines gewöhnlichen Bremskraftverstärkers er halten bleiben und andererseits die Verstärkungsleistung wie üblich begrenzt werden.

Diese Forderungen sind dadurch zu erfüllen, daß ein Bremsdruck schwellwert S 1 festgelegt wird, bei dem der Aussteuerpunkt des Ver stärkers erreicht ist und nur noch parallel mit konstanter Druck überhöhung verstärkt wird. Desweiteren wird ein Bremsdruckschwell wert S 1 (S 1 < S 2) bestimmt, ab dem der Radzylinderdruck trotz Erhö hung des Hauptzylinderdruckes nicht mehr ansteigt. Der Druck S 2 ist ausreichend, um bei allen Straßenverhältnissen ein Blockieren der Räder herbeizuführen, andererseits ist er aber genügend weit von der Aussteuergrenze des Bremssystems von ≈ 50 bar entfernt.

Zur Steigerung der Dynamik könnte bei der Einleitung eines Regelvor ganges bzw. bei jedem Motoranlauf der Elektromotor kurzzeitig mit einem erhöhten Motorstrom beschickt werden. Das ist besonders vor teilhaft beim (Erst)-Anlauf des Elektromotors, weil dabei das Last moment gering ist. Das Motormoment kann dann fast vollständig zur Beschleunigung herangezogen werden.

Die Fig. 2 zeigt eine ähnliche Bauart wie die Fig. 1, für eine Zweikreisbremse. Entsprechende Teile tragen deshalb die gleichen Be zugszahlen. Hier sind jedoch ein Tandem-Hauptbremszylinder 23 und ein Tandem-Servozylinder 24, ferner zwei Trennkolbenglieder 25 und 26 und zwei Volumenaufnehmer 27 und 28, schließlich auch zwei Druck sensoren 29 und 30 und zwei Bremsleitungen 31 und 32 mit je einem Bremszylinder 33 bzw. 34 vorgesehen. Ein kraftbetätigter Ein- und Ausschalter 35 für den Elektromotor 14 ist bei dieser Bauart in ei nen Pedalstößel 36, also in das Bremsgestänge eingesetzt. Dieser einzige Schalter 35 kann die beiden Drucksensoren 29 und 30 erset zen, wenn eine Motorstrommessung zur Ermittlung des Motormoments de ren Funktion übernimmt. Dies deshalb, weil die Rückmeldung des Ser vodruckes gebraucht wird, um die vom Pedal vorgegebene, gewünschte Verstärkung einzustellen.

Die Wirkungsweise dieser Zweikreis-Bremsanlage ist weitgehend die gleiche wie die nach der Fig. 1, nur daß hier die Zweikreis-Auftei lung eine weitere Sicherheit gewährleistet.

Die Fig. 3 zeigt eine Zweikreis-Bremsen-Bauart mit vier einzelnen Bremsleitungsausgängen, die durch je einen eigenen Servozylinder 37, 38, 39, 40 und eigene Trennkolbenglieder 41, 42, 43, 44 beschickbar sind. Jedem Servozylinder 37, 38, 39, 40 ist ein elektronisches Steuergerät 45, 46, 47, 48 zugeordnet, die an eine gemeinsame Steu erelektronik 49 angeschlossen sind.

Eine derartige Bauart eignet sich besonders für eine Blockier schutz-Bremsanlage, weil sie die Einzelüberwachung jedes Bremslei tungsausganges also von vier Kreisen, bzw. Kanälen erlaubt.

Bei Kombination der erfindungsgemäßen Bremsanlage mit einer Blockierschutzeinrichtung muß eine sorgfältige Abstimmung der Trenn kolbenfeder 12 und des Volumenaufnehmers 8 im Hinblick auf die Fre quenz des Blockierschutzes durchgeführt werden, um zu vermeiden, daß beim Bremsdruckminderer der vom Servozylinder 17 zurückgenommene Bremsdruck nicht sofort wieder über den Trennkolben 11 aufgebaut wird.

Die Fig. 4 zeigt eine Variante der Bauart nach Fig. 1; entspre chende Teile tragen deshalb die gleichen Bezugszahlen. Hier ist ein besonderes, in Ausgangsstellung des Kolbens 5 aufgestoßenes Nach füllventil 50 verwendet, um eine Beschädigung der Dichtung des Hauptzylinderkolbens beim Überfahren des Schnüffelloches (bzw. der Schnüffellöcher) zu vermeiden.

Claims

1. Elektro-hydraulische Bremsanlage mit einem Bremspedal, das sowohl einen hydraulischen Hauptzylinder betätigt als auch ein Servogerät in Form eines elektromotorisch angetriebenen Druckerzeugers ein schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromotorisch angetrie bene Druckerzeuger (Servozylinder 17; 24) und der Hauptzylinder (2; 23) in an sich bekannter Weise an die gleiche, zu den Radzylindern (13; 33, 34) führende Bremsleitung (7; 31, 32) angeschlossen sind und daß zwischen den beiden Druckerzeugern Servozylinder (17, 24) und Hauptzylinder (2, 23) ein Trennkolbenglied (10; 25, 26) vorge sehen ist, das bei Druckerzeugung durch den Elektromotor (14) mit tels eines Anschlags festgelegt ist, bei der Arbeit des hydrauli schen Hauptzylinders (2, 23) aber als Druckübertrager zum Bremsbetä tigen wirksam ist.

2. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß in eine vom Hauptzylinder zum Trennkolben führende Bremsleitung (7) ein Volumen-Aufnehmer (8; 27, 28) eingesetzt ist.

3. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromotorische Druckerzeuger (Servozylin der 17, 24) einen Elektromotor (14) hat mit einer Vorrichtung zum Umsetzen einer rotatorischen in eine axiale Bewegung (15), die mit einem Kolben (16) versehen ist, der in einem Zylinder (17, 24) be weglich ist, der dem Hauptzylinder (2, 23) parallel geschaltet ist.

4. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß am hydraulischen Bremssystem vorzugsweise in der Nähe des Hauptzylinders (2, 23) ein Bremsdrucksensor (9; 29, 30) angeord net ist, dessen Signale vorzugsweise über ein elektronisches Steuer gerät (21) an den Elektromotor (14) abgebbar sind.

5. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß am Bremspedal (1) ein Pedalkraftsensor (22, 35) ange ordnet ist, dessen Signale vorzugsweise über ein elektronisches Steuergerät an den Elektromotor (14) abgebbar sind.

6. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Pedalkraftsensor (35) in einen Betätigungsstößel (36) des Hauptzylinders eingesetzt ist.

7. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (14) als Stellmotor ausgebildet ist und nur antreibbar ist, wenn im Bremssystem eine Druckänderung gefordert ist.

8. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor mit einem nicht selbsthemmenden Getriebe zusammengebaut ist.

9. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (14) ein dauermag neterregter Motor ist.

10. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor in seiner Drehrich tung umkehrbar ist.

11. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit Zweikreis-Aufteilung, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Hauptzylinder (23) als auch der elektromotorisch angetriebene Druck erzeuger (Servozylinder 24) als Zweikreis-Druckerzeuger ausgebildet sind und daß jeder Bremskreis sein eigenes Trennkolbenglied (25, 26) hat.

12. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Trennkolbenglied (10; 25, 26) ein 2/2-Wege-Magnetventil (51) in die zu dem Bremszylinder (13) führende Leitung (7) eingebaut ist.

13. Elektro-hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Elektromotor (14) er zeugte Hilfskraft so ausgelegt ist, daß seine Verstärkungsleistung und Drucküberhöhung denen eines herkömmlichen Bremskraftverstärkers gleichzusetzen ist.