DE3731603A1 - Bremsanlage - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage, insbesondere für
Kraftfahrzeuge, mit einem Hauptzylinder, Radzylindern und
einer Vorrichtung zur Antiblockierregelung.
Es sind Bremsanlagen bekannt geworden, siehe beispielsweise
die Deutsche Patentanmeldung P 36 41 712.2, die mit einem
Antiblockierregelsystem ausgerüstet sind und Hilfspumpen
aufweisen. Diese Hilfspumpen fördern während des Anti
blockierregelmodus Druckmittel in die Arbeitskammern des
Hauptzylinders und in die Radzylinder. Entsprechend dem
Regelalgorithmus werden die Radzylindervolumina in der
Druckreduzierungsphase in den drucklosen Vorratsbehälter
abgelassen. Zur Druckmodulation in den Radzylindern werden
Einlaß- und Auslaßventile, die den Radzylindern zugeordnet
sind, eingesetzt. Diese Ein- und Auslaßventile bilden den
sogenannten Druckmodulator des Antiblockierregelsystems.
Im Regelmodus kann es dazu kommen, daß durch den Druckmodu
lator, das heißt durch die Auslaßventile für die druckmodu
lierten Radzylinder so viel Druckmittel abgelassen wird,
daß die Druckmittelpumpe nicht mehr in der Lage ist, den
Druckmittelabfluß durch ein vergrößertes Fördervolumen zu
kompensieren. In den bekannten Systemen sind Pumpe, Druck
modulator und der Druckraum des Hauptzylinders derart hydrau
lisch miteinander verbunden, daß Druckmittel aus dem Druck
raum des Hauptzylinders durch den Druckmodulator in den
drucklosen Vorratsraum abfließen kann. Wenn die Förderlei
stung der Pumpe nicht mehr ausreicht, den Druckmittelabfluß
zu kompensieren, fließt zu viel Druckmittel aus dem Druckraum
des Hauptzylinders ab. Unter der Wirkung der
Bremspedalkraft oder der Kraft des Bremskraftverstärkers
kommt es dann zu einer unerwünschten Bewegung des Kolbens
des Hauptzylinders in Richtung auf den Boden des Hauptzy
linders. Im Extremfall bewegt sich der Kolben in seine linke
Endstellung. Da Kolben und Bremspedal wirkungsmäßig verbunden
sind, kann es so dazu kommen, daß das Bremspedal durchfällt.
Die Antiblockierregelung würde aus Sicherheitsgründen
ausgeschaltet werden, da nicht genug Volumen zur Durchführung
des Antiblockierregelmodus zur Verfügung steht.
Schon wenn das Bremspedal aus der für den Regelmodus vorge
sehenen Soll-Positon verstellt wird, vermindert sich der
Betätigungskomfort.
Der Erfindung liegt folgender generelle Aufgabenkomplex
zugrunde, der weiter unten durch drei spezielle Aufgaben
komplexe, die dem generellen Aufgabenkomplex untergeordnet
sind, ergänzt wird.
Im Regelmodus soll das Pedal eine vorbestimmte Soll-Position
beibehalten, und zwar unabhängig von dem Druckmittelvolumen,
das durch den Druckmodulator abfließt. Ziel der Erfindung
ist es insbesondere, den Kolben des Hauptzylinders und damit
das Bremspedal in einer gewünschten Stellung zwischen der
linken Endstellung und der rechten Endstellung zu positio
nieren.
Die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik sollen
vermieden werden. Außerdem sollen die weiter unten beschrie
benen Vorteile erreicht werden.
Weiterhin soll eine maximale Reserve an Druckmittel im Druck
raum des Hauptzylinders und in den sich daran anschließenden
Teilen des hydraulischen Systems bei Ausfall der Pumpe vor
handen sein.
Es soll ein Regelkreis geschaffen werden, der sicherstellt,
daß die Pumpe genügend Volumen fördert, um den Kolben des
Hauptzylinders beziehungsweise das Bremspedal in seiner
Soll-Stellung zu positionieren.
Ein wesentlicher Teil des generellen Aufgabenkomplexes
besteht darin, mit einfachen aber wirksamen Mitteln das
ordnungsgemäße Funktionieren der Bremsanlage, insbesondere
der Antiblockierregelung zu überwachen.
Die Erfindung macht sich weiterhin zur Aufgabe, das Pedal
gefühl zu verbessern und eine Reduzierung des gesamten Bau
aufwands zu erzielen. Weiterhin soll eine hohe
Ausfallsicherheit erreicht werden.
Der gestellte generelle Aufgabenkomplex wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß im Antiblockierregelmodus zur
Positionierung des Kolbens des Hauptzylinders in einer
gewünschten Position eine Druckmittelquelle, insbesondere
eine Pumpe, vorgesehen ist, deren Fördervolumen variierbar
ist, die durch eine hydraulische Leitung mit dem Hauptzy
linder verbunden ist, und die durch ihre Fördervolumina
den Kolben positioniert. Es wird weiterhin ein Verfahren
zur Überwachung der Bremsanlage mit Antiblockierregelung
vorgeschlagen, bei dem insbesondere während des
Antiblockierregelmodus die Position mindestens eines Kolbens
des Hauptzylinders sensiert wird und als Indiz für das
ordnungsgemäße Funktionieren der Bremsanlage mit
Antiblockierregelung genutzt wird.
Ein weiteres Verfahren besteht darin, daß zur Überwachung
die Bewegungsrichtung mindestens eines Kolbens sensiert
wird und als Indiz für das ordnungsgemäße Funktionieren
genutzt wird. Es kann auch während des Antiblockierregelmodus
die Geschwindigkeit des Kolbens sensiert werden und als
Indiz für das ordnungsgemäße Funktionieren der Bremsanlage
mit Antiblockierregelung herangezogen werden.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Überwachung einer Brems
anlage mit einem Hauptzylinder und Radzylindern vorgeschla
gen, bei dem während des Antiblockierregelmodus die Geschwin
digkeit mindestens eines Kolbens des Hauptzylinders sensiert
wird und als Indiz für das ordnungsgemäße Funktionieren
der Bremsanlage mit Antiblockierregelung genutzt wird.
Es kann eine Sensiervorrichtung für die Position und/oder
Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit und/oder Beschleu
nigung, beziehungsweise Verzögerung, mindestens eines Kolbens
des Hauptzylinders eingesetzt werden.
Für den Fall, daß die Bremsanlage mit einem pneumatischen
Bremskraftverstärker ausgerüstet ist, kann dessen bewegliche
Wand einen Teil der Sensiervorrichtung darstellen. Bei einer
Bremsanlage mit einem hydraulischen Bremskraftverstärker
kann ein bewegliches Teil dieses Verstärkers, insbesondere
der Übersetzerkolben/Verstärkerkolben als ein Teil der
Sensiervorrichtung dienen. In Erweiterung dieses Gedankens
kann vorgesehen werden, daß ein im Bereich des Steuergehäuses
des Verstärkers angeordnetes, bewegliches Bauteil ein Teil
der Sensiervorrichtung darstellt. Weiterhin kann ein im
Bereich des Pedalwerks angeordnetes, bewegliches Bauteil
eine Komponente der Sensiervorrichtung sein. Auch ein am
Tandemhauptzylinder angeordnetes bewegliches
Bauteil kann als Komponente für die Sensiervorrichtung heran
gezogen werden. Die im Tandemhauptzylinder angeordneten
beweglichen Bauteile können ebenfalls als Teile der Sensier
vorrichtung dienen. So kann ein an der Druckstange angeord
netes Bauteil gleichzeitig ein Teil der Sensiervorrichtung
sein. Die Sensiervorrichtung kann eine Magnetkodierung
umfassen, die an einem beweglichen Bauteil, insbesondere
an einem Kolben, angebracht ist. Weiterhin ist es möglich,
daß die Sensiervorrichtung oder ein Bauteil derselben als
Bremslichtschalter oder als eine Komponente des Bremslicht
schalters ausgebildet ist.
Es kann vorgesehen werden, daß die Positionierung mindestens
eines Kolbens des Hautpzylinders durch einen Regelkreis
mit kreisförmigem Wirkungsablauf erfolgt, bestehend aus
einer Sensiervorrichtung als regelungstechnischem Meßglied
für die Ist-Position des Kolbens, einer Druckmittelquelle,
insbesondere einer Pumpe, mit veränderbarem Fördervolumen
als regelungstechnischem Stellglied und einer Regeleinrich
tung, die als elektronischer Regler mit einer gespeicherten
Führungsgröße für die Sollposition des Kolbens ausgestattet
ist.
Die Vorrichtung für die Antiblockierregelung kann so ausge
bildet sein, daß bei Erreichen eines bestimmten Restvolumens
des Druckmittels im Druckraum des Hauptzylinders und einer
dadurch bedingten bestimmten Entfernung des Kolbens von
seiner Soll-Position durch die Sensiervorrichtung die Anti
blockierregelung abgeschaltet wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung
für die Antiblockierregelung so ausgebildet sein, daß bei
Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit der Reduzierung
des Volumens des Druckmittels im Druckraum des
Hauptzylinders und einer dadurch bedingten bestimmten
Geschwindigkeit des Kolbens durch die Sensiervorrichtung
die Antiblockiervorrichtung abgeschaltet wird.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Regeleinrichtung
die an ihrem Eingang über eine Signalleitung angelieferten
Sensorsignale der Sensiervorrichtung entsprechend der
Führungsgröße verarbeitet und an ihrem Ausgang Stellsignale
für die Druckmittelquelle über eine Signalleitung zur Verfü
gung stellt.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Führungsgröße so ausge
staltet ist, daß die anzustrebende Soll-Position des Kolbens
zwischen der linken und rechten Endposition des Kolbens
angeordnet ist.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel wird vorgesehen,
daß der elektronische Regler mit einem Regelalgorithmus
ausgestattet ist, nach dem die am Eingang des elektronischen
Reglers angelieferten Sensorsignale zu am Ausgang des elek
tronischen Reglers zur Verfügung stehenden Stellsignale
für die Steuerung des Fördervolumens der Druckmittelquelle
verarbeitet werden.
Der Regelalgorithmus kann so ausgestaltet sein, daß der
Regler die aufgrund der Sensorsignale erkennbare Position,
Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit des Kolbens
erfaßt und für die Erarbeitung des Stellsignals mit einbe
zieht.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Regelalgorithmus
so ausgestaltet ist, daß der Regler den aufgrund der Sensor
signale erkennbare Geschwindigkeitsvektor des Kolbens durch
mathematische Ableitung des Ortsvektors des
Kolbens nach der Zeit erfaßt und für die Erarbeitung der
Stellsignale mit einbezieht.
Weiterhin kann der Regelalgorithmus so ausgestaltet sein,
daß der Regler den aufgrund der Sensorsignale erkennbaren
Beschleunigungsvektors des Kolbens durch mathematische
Ableitung des Geschwindigkeitsvektors des Kolbens nach der
Zeit erfaßt und für die Erarbeitung der Stellsignale mit
einbezieht.
In einer weiteren Ausbildung dieses Gedankens kann der
Regelalgorithmus so ausgestaltet sein, daß der Regler die
aufgrund der Sensorsignale erkennbaren ungleichmäßig
beschleunigten und ungleichmäßig verzögerten Bewegungen
des Kolbens erfaßt und für die Erarbeitung der Stellsignale
mit einbezieht (Änderung der Beschleunigung/Verzögerung
als mathematische Funktion der Zeit).
In vorteilhafter Weise kann, wenn bereits für die Anti
blockierregelung ein elektronischer Regler eingesetzt wird,
dieser für den Regelkreis für die Positionierung des Kolbens
angepaßt werden.
Bei Bremsanlagen mit einem elektronichen Regler, einem Druck
modulator zur Veränderung des Drucks in den Radzylindern
während des Antiblockierregelmodus, einem Hauptzylinder,
einer Druckmittelpumpe und Leitungen, die die Druckmittel
pumpe mit dem Druckmodulator und dem Hauptzylinder verbinden,
kann vorgesehen sein, daß im elektronischen Regler ein Regel
algorithmus installiert ist, der Bewegungen des Hauptzy
linderkolbens durch Druckmittelabflüsse, die während des
Antiblockierregelmodus auftreten, durch Stellsignale für
die Druckmittelquelle kompensiert.
In entsprechender Weise kann vorgesehen werden, daß im elek
tronischen Regler ein Regelalgorithmus installiert ist,
der Bewegungen des Hauptzylinders durch zu hohes Fördervo
lumen der Pumpe während des Antiblockierregelmodus durch
Stellsignale für die Druckmittelquelle kompensiert.
Bei einer Bremsanlage mit einem Druckmodulator, bestehend
aus Ein- und Auslaßventilen zur Modulation des Drucks in
den Radzylindern, wird vorgeschlagen, daß der im elektrischen
Regler installierte Regelalgorithmus Druckmittelabflüsse
durch ein oder mehrere Auslaßventile in den Vorratsbehälter
des Bremssystems durch Stellsignale für die Druckmittelquelle
kompensiert.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen
werden, daß als Druckmittelquelle eine Pumpe vorgesehen
ist, deren Fördervolumen durch Veränderung der Drehzahl
des Antriebsmotors gesteuert wird.
Ein erster spezieller Aufgabenkomplex im Rahmen des oben
beschriebenen generellen Aufgabenkomplexes besteht in der
Verbesserung der nachfolgenden Bremsanlage des Standes der
Technik:
Es handelt sich um eine blockiergeschützte Bremsanlage,
bestehend im wesentlichen aus einem pedalbetätigten Brems
druckgeber mit Bremskraftverstärker, einem Hauptzylinder,
an den über Haupt-Bremsleitungen die Radbremsen angeschlossen
sind, aus einer hydraulischen Hilfsdruck-Pumpe, sowie aus
Radsensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung
des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen
Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen zur Schlupfregelung
in die Druckmittelleitungen eingefügte elektromagnetisch
betätigbare Druckmittel-Einlaßventile und
Auslaßventile steuerbar sind, wobei die Bremsleitungen über
Einströmleitungen mit der motorisch angetriebenen Pumpe
in Verbindung stehen, deren Sauganschluß über eine Sauglei
tung mit dem Nachlaufbehälter in Verbindung steht. Bei
bekannten Bremsanlagen dieser Art (DE-OS 30 40 561, DE-OS
30 40 562) wird als Bremsdruckgeber ein Hauptzylinder mit
vorgeschaltetem hydraulischem Bremskraftverstärker ange
wendet. Das Hilfsdruck-Versorgungssystem enthält eine Hydrau
likpumpe und einen Hydraulikspeicher, aus dem bei Bremsbe
tätigung mit Hilfe eines Regelventils ein fußkraftpropor
tionaler Hilfsdruck eingeleitet wird. Dieser dynamische
Druck wird einerseits über den Hauptzylinder auf die an
den Hauptzylinder angeschlossenen statischen Bremskreise
übertragen. Zum anderen sind an die Druckkammer, in der
der fußkraftproportionale Druck über das Regelventil einge
leitet wird, die Radbremsen einer Achse, vorzugsweise der
Hinterachse direkt angeschlossen. Zur Schlupfregelung sind
außerdem sowohl in den statischen Kreisen als auch in dem
dynamischen Kreis Einlaßventile eingefügt, die normalerweise
auf Durchlaß geschaltet sind und mit denen bei drohendem
Blockieren eines Rades der Druckmittelzufluß zu der betref
fenden Radbremse gesperrt werden kann.
Des weiteren sind Auslaßventile vorhanden, über die, wenn
erforderlich, Druckmittel von der Radbremse zu dem Druckaus
gleichsbehälter hin abgeleitet werden kann. Beim Einsetzen
der Schlupfregelung wird über ein sogenanntes Hauptventil
der Verstärkerraum, in der der aus dem Hilfsdruck-Versor
gungssystem eingeleitete, geregelte Druck herrscht, mit
den statischen Bremskreisen des Hauptzylinders verbunden,
um die über die Auslaßventile entnommene Druckmittelmenge
wieder in die statischen Kreise einspeisen zu können.
Außerdem werden aus Sicherheitsgründen mit Hilfe einer
Positionierungseinrichtung der (oder die) Kolben im (Tandem-)
Hauptzylinder zurückgestellt oder arretiert. Der zum Erzeu
gen, Speichern und Steuern des hydraulischen Hilfsdrucks,
zum dynamischen Einströmen in die statischen Kreise und
zum Sicherstellen der Bremsenfunktionen beim Ausfall
einzelner Kreise erforderliche Konstruktionsaufwand ist
beträchtlich.
Die Steuersignale für die Einlaß- und Auslaßventile werden
bei Bremsanlagen dieser Art mit Hilfe von elektronischen
Schaltkreisen erzeugt, deren Eingänge mit Radsensoren, zum
Beispiel induktiven Meßwertaufnehmern, verbunden sind und
die dadurch auf eine Änderung des Raddrehverhaltens, das
Blockiergefahr anzeigt, durch Konstanthalten, Abbau und
erneutem Wiederaufbau des Drucks an dem entsprechenden Rad
reagieren können.
Der Erfindung liegt der spezielle Aufgabenkomplex zugrunde,
die Bremsanlage der soeben geschilderten Art so auszubilden,
daß bei jeder Schlupf-Regelung die Hauptzylinderkolben
kontrolliert zurückgestellt werden, damit eine maximale
Reserve für eine Bremsung bei Störungen der Pumpe oder
Pumpenausfall garantiert ist. Schließlich soll ein für den
Fahrer des Fahrzeugs besonders angenehmes Pedalgefühl bewirkt
werden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die
bewegliche Wand des Bremskraftverstärkers mit einem weg
gesteuerten elektrischen Schalter zusammenwirkt, der ein
von der Stellung der beweglichen Wand bestimmtes elektrisches
Signal an die Signalverarbeitungsschaltung gibt und über
diese die Drehzahl des Motors der Pumpe regelt.
Dabei kann weiter vorgesehen sein, daß der am Verstärker
gehäuse gehaltene, weggesteuerte, elektrische Schalter ein
an der beweglichen Wand des Verstärkers anliegendes Wegsen
sorglied vorzugsweise mit Reedkontakten aufweist.
Der Motor der Pumpe kann als elektronisch kommutierter
Gleichstrommotor ausgebildet sein und von der Signalver
arbeitungsschaltung im Pulsbetrieb angesteuert werden.
Der elektrische Schalter kann als kapazitiver-, indukti
ver-, optoelektrischer- oder magnetfeldsensitiver Weggeber
ausgebildet sein.
Weiterhin kann der elektrische Schalter durch mindestens
eine axial verschiebbare Baukomponente des Verstärkers oder
Pedalwerks betätigbar angeordnet sein.
Das vom als Weggeber ausgebildeten elektrischen Schalter
erzeugte elektrische Signal kann als ein Maß für die Pedal
geschwindigkeit von der Signalverarbeitungsanlage gelesen
werden, die danach den Strom für den Betrieb des Pumpenmotors
bestimmt.
Der Wegschalter kann in einem der Druckräume des Bremskraft
verstärkers angeordnet sein, wobei das Wegsensorglied mit
der verstellbaren Wand gekoppelt ist oder als ein Teil der
verstellbaren Wand ausgebildet ist.
Bei Vorhandensein von zwei Bremsbetätigungskreisen kann
jedem Bremskreis eine eigene Pumpe zugeordnet sein, wobei
die Druck- bzw. Einströmleitungen unmittelbar mit den Druck
kammern des Hauptzylinders oder den an die
Druckkammern angeschlossenen Hauptbremsleitungen verbunden
sind und der die beiden Pumpen antreibende Motor von der
Signalverarbeitungsanlage ein- und ausgeschaltet wird.
An die Rücklaufleitung, die die Auslaßventile mit dem Nach
laufbehälter verbindet, kann die Saugleitung der Pumpen
angeschlossen sein.
Die Kolben des Hauptzylinders können gemäß einem weiteren
Vorschlag Zentral-Regel-Ventile aufweisen, deren in einer
Ausnehmung längsverschiebbare Ventilkörper jeweils mit einem
Öffnungsglied, beispielsweise einem Stößel, zusammenwirkt,
und zwar derart, daß der Stößel den Ventilkörper in seine
Öffnungsstellung bewegt, wenn der Kolben sich in der Löse
stellung befindet, wobei sich der Stößel an einem ortsfesten
Zapfen, Querglied oder Bolzen abstützt.
Der Ventilkörper des Zentralregelventils kann im Schließsinne
von einer Feder beaufschlagt werden und mit einem Ventilsitz
zusammenwirken, der fest am Kolben des Hauptzylinders ange
ordnet ist, und an den sich die Längsbohrung des Kolbens
für den Druckmitteldurchfluß anschließt.
Ein zweiter spezieller Aufgabenkomplex im Rahmen des eingangs
beschriebenen generellen Aufgabenkomplexes besteht in der
Verbesserung einer Bremsanlage des Standes der Technik,
die nachfolgend beschrieben wird:
Es handelt sich um eine blockiergeschützte Bremsanlage,
bestehend im wesentlichen aus einem Hauptbremszylinder,
an den über Druckleitungen die Radbremsen angeschlossen
sind, und dem vorzugsweise ein Bremskraftverstärker vorge
schaltet ist,
aus einer hydraulischen Pumpe, sowie aus Radsensoren und
elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Raddrehver
haltens und zur Erzeugung von elektrischen Bremsdrucksteu
ersignalen, mit denen zur Schlupfregelung in die Drucklei
tungen eingefügte, elektromagnetisch betätigbare
Druckmitteleinlaßventile und in die Entlastungsleitung
eingefügte, elektromagnetisch betätigbare Auslaßventile
steuerbar sind, wobei der Hauptbremszylinder über
Einströmleitungen mit der motorisch angetriebenen Pumpe
in Verbindung steht, deren Sauganschluß über eine Saugleitung
mit dem Nachlaufbehälter in Verbindung steht.
Eine derartige Bremsanlage ist z.B. in der Offenlegungs
schrift P 36 01 914 beschrieben. Die Bremsanlage weist einen
Hauptbremszylinder mit zwei Arbeitskammern, die an die Rad
bremsen angeschlossen sind, auf, wobei in den Kolben, die
die Arbeitsräume begrenzen, Ventile angeordnet sind, die
in der Grundstellung der Kolben (Bremslösestellung) eine
Druckmittelverbindung zwischen den Arbeitsräumen und dem
Ausgleichsbehälter herstellen. Die Schließkörper der Ventile
werden in der Grundstellung der Kolben in einem Abstand
zum Ventilsitz gehalten. Beim Betätigen der Bremse schließen
zunächst die Ventile, so daß in den Arbeitskammern ein Druck
aufgebaut werden kann. Wird während einer Bremsung von der
Schlupfregeleinrichtung festgestellt, daß eines der Räder
droht zu blockieren, so wird der Pumpenantrieb eingeschaltet
und der Förderstrom der Pumpe wird sowohl zu den Radbremsen,
als auch in die Arbeitskammern des Hauptbremszylinders
geleitet. Die Arbeitskolben werden in Richtung auf ihre
Grundposition verschoben. Beim Erreichen der Grundposition
öffnen die Ventile, wodurch sich der Druck in den Arbeits
räumen zum Vorratsbehälter hin abbaut. Da die Kolben aber
weiterhin fußkraftbelastet sind, werden sie
wieder derart verschoben, daß die Ventile schließen.
Letztlich resultiert auf diese Weise ein Regelvorgang, der
bewirkt, daß in den Arbeitsräumen ein fußkraftproportionaler
Druck herrscht.
Die Bremsanlage zeichnet sich dadurch aus, daß mit wenigen
Ventilen eine hydraulische Bremsanlage verwirklicht ist,
die in befriedigender Weise eine Bremsschlupfregelung ermög
licht. Als Nachteil wird allerdings empfunden, daß im Falle
einer Bremsschlupfregelung das Bremspedal zusammen mit einem
Arbeitskolben, nämlich dem Druckstangenkolben, in seine
Grundposition zurückgeschoben wird. Da eine Bremsschlupf
regelung nur bei sehr wenigen Bremsungen notwendig wird,
ist es nicht ausgeschlossen, daß, zumindestens bei einigen
Fahrern, das zurückfahrende Pedal Verwirrungen auslöst;
auf jeden Fall wird dieses Verhalten als unangenehm und
störend empfunden.
Der zweite spezielle Aufgabenkomplex im Rahmen des eingangs
beschriebenen generellen Aufgabenkomplexes besteht nunmehr
darin, mit einfachen Mitteln die vollständige Rückstellung
des Pedals zu verhindern, wobei gleichzeitig die Funktions
weise der Bremsschlupfregelanlage gemäß dem Stand der Technik
erhalten bleiben soll.
Dieser zweite spezielle Aufgabenkomplex im Rahmen des oben
beschriebenen generellen Aufgabenkomplexes wird dadurch
gelöst, daß die Pumpe in Abhängigkeit von der Position des
Arbeitskolbens des Hauptbremszylinders ein- und ausschaltbar
ist.
Der Begriff "Ein- und Ausschalten" soll sehr allgemein
verstanden werden. Eine einfache Lösung besteht darin, den
Pumpenantrieb
ein-und auszuschalten, wie es weiter unten in der Beschrei
bung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 gezeigt wird.
Es kann aber auch eine Bypassleitung vom Pumpenausgang zum
Pumpeneingang vorgesehen werden. Wenn diese Leitung geöffnet
ist, kann am Pumpenausgang kein Druck mehr aufgebaut werden.
Die Pumpe ist nicht mehr wirksam.
Mittel zum Schalten der Pumpe können in vielfältiger Weise
zur Verfügung gestellt werden. Zum Beispiel kann ein elek
trischer Schalter vorgesehen sein, der vom Druckstangenkolben
des Hauptbremszylinders oder von einem mit dem Druckstangen
kolben in definierter Weise verbundenen Teil, zum Beispiel
dem Pedalwerk betätigt wird.
Ist ein hydraulischer oder ein pneumatischer Verstärker
vorgesehen, so kann der Schalter auch vom Verstärkerkolben
beziehungsweise der Wand des Verstärkers, die vom Druckmittel
bewegt wird, betätigt werden.
Es kann weiterhin vorgesehen werden, daß der Schaltzustand
des Schalters von den elektronischen Schaltkreisen zur
Erzeugung der Bremsschlupfregelsignale registriert wird.
Der Schalter selbst kann in vielfältiger Weise realisiert
werden. Zum Beispiel kann die Schaltbetätigung durch eine
Rampe am Arbeitskolben des Hauptzylinders erfolgen.
Es kann vorgesehen werden, daß der Schalter induktiv,
kapazitiv, optoelektronisch oder magnetfeldintensiv arbeitet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Schalter
unter
Verwendung eines Reedkontaktes betätigt werden, wobei der
Reedkontakt durch eine punktuell magnetisierte Stelle am
Kolben aktiviert wird.
Um im Regelfall ein zu häufiges Ein- und Ausschalten der
Pumpe zu unterbinden, kann es sinnvoll sein, Mittel vorzu
sehen, die eine Hysterese in der Ein- und Ausschaltphase
erzeugen.
Dies kann entweder durch zwei Schalter, die in verschiedenen
Positionen des Druckstangenkolbens betätigt werden, reali
siert werden oder durch eine Zeitverzögerungsschaltung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen
werden, daß der Hauptbremszylinder von einem Tandemhaupt
zylinder gebildet wird, dessen Arbeitsräume jeweils einer
Pumpe zugeordnet sind. Diese Pumpen können von einem gemein
samen elektrischen Motor angetrieben werden. Jedem Kolben
des Tandemhauptzylinders kann ein Schalter zugeordnet sein.
Der Antrieb der Pumpe kann ein- und ausschaltbar sein.
Der dritte spezielle Aufgabenkomplex im Rahmen des eingangs
beschriebenen generellen Aufgabenkomplexes besteht darin,
eine Veränderung des Fördervolumens der Druckmittelquelle
der Bremsanlage mit einfachen Mitteln zu erreichen.
Die Lösung dieses dritten speziellen Aufgabenkomplexes
besteht darin, daß als Druckmittelquelle eine Pumpe mit
Hubelementen, vorzugsweise mit durch einen Exzenter bewegte
Kolben, vorgesehen ist, wobei zur Änderung des Fördervolumens
die Hübe der Hubelemente veränderbar ausgebildet sind.
So kann vorgesehen werden, daß die Welle der Pumpe axial
verschiebbar angeordnet ist und einen Exzenter aufweist,
der bei axialer Verschiebung der Welle radial angeordnete
Pumpenkolben bewegt.
Dabei kann die Welle durch einen Zugmagneten axial verschieb
bar ausgebildet sein, der durch das Ausgangssignal des elek
tronischen Reglers aktivierbar ist.
Ein kostengünstiger Aufbau ergibt sich dadurch, daß der
elektrische Antriebsmotor für die Pumpe und der Rotor der
Pumpe eine gemeinsame Welle aufweisen. Dabei kann die Welle
einen Mehrfachexzenter aufweisen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann auf der Welle
ein axial verschiebbarer Nockenkörper angeordnet sein.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß ein Verschiebemagnet
vorgesehen ist, der über ein Drucklager den Rotor beziehungs
weise Welle der Pumpe in axiale Richtung bewegen kann.
Die Erfindung kann auch dadurch verkörpert werden, daß eine
oder mehrere Kupplungen vorgesehen sind, die je nach Förder
volumenbedarf, entsprechend dem Stellsignal des
elektronischen Reglers eine oder mehrere Pumpen,
Pumpenstufen, Pumpenkolben wirkungsmäßig mit dem
Antriebsmotor verbinden.
Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:
Die eingangs geschilderten Nachteile des Standes der Technik
werden vermieden. Der Kolben des Hauptzylinders wird während
des Regelmodus eindeutig in der gewünschten Stellung posi
tioniert.
Es wird ein Verfahren zur Überwachung des ordnungsgemäßen
Funktionierens der Bremsanlage und des Antiblockiersystems
geschaffen, das die Betriebssicherheit des gesamten Systems
erhöht.
Das Pedalgefühl wird verbessert. Es wird eine Reduzierung
des Bauaufwands erreicht. Für die Erfüllung der Aufgaben
stellung werden keine zusätzlichen Bremsleitungen oder
Ventile benötigt. Der Elektromotor läuft während der gesamten
Antiblockierregelung. Dies erhöht die Sicherheit. Es ist
kein mehrmaliges Hochlaufen des Motors notwendig. Damit
werden Stromspitzen vermieden. Der Bauaufwand ist gering.
Es wird eine hohe Ausfallsicherheit erreicht. Bei Tandem
hauptzylindern wird der Schwimmkolben bis zur Zentralventil
regelposition zurückgestellt, da der Schwimmkolben nicht
sensiert ist. Es wird nur der Druckstangenkolben sensiert.
Die Verschiebung der Welle mit Exzenter oder Nocken kann
durch den elektrischen Anschluß des Elektromotors erfolgen.
Zusätzliche Kabel und Stecker sind daher nicht notwendig.
Bei der Benutzung von Exzentern ist ein mehrfaches Um
schalten der Förderleistung möglich. Den in den Ausführungs
beispielen beschriebenen Weggeber kann so zur Sensierung
im Antiblockierregelmodus eingesetzt werden, daß zusätzliche
Druckschalter in vorteilhafter Weise entfallen können.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und aus der folgenden
Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele hervor. Die Aus
führungsbeispiele werden anhand von 6 Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt in einer Prinzipdarstellung den Gegenstand
der Erfindung.
Fig. 2 zeigt anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
Einzelheiten der Prinzipdarstellung nach Fig. 1.
Die Fig. 3 bis 6 zeigen weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
In Fig. 1 ist schematisch ein Hauptzylinder mit einem Kolben
dargestellt. Gezeigt ist ein Monohauptzylinder. Bei einem
Tandemhauptzylinder gelten die nachfolgend geschilderten
Sachverhalte in entsprechender Weise für den Druckstangen
kolben.
Der Kolben 80 wird im Normalbremsmodus durch das Bremspedal
81 und die Kolbenstange 82 aus der Ruhelage A nach links
bewegt. Mit 83, 84, 85 sind in Fig. 1 Komponenten einer
Sensiervorrichtung dargestellt, die die Positionen, die
Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit des Kolbens 82
feststellt und als elektrische Sensorsignale an einen elek
trischen Regler, der in Fig. 2 mit 28 bezeichnet ist,
weitergibt. Weitere Einzelheiten der Sensiervorrichtung
sind der Fig. 2 zu entnehmen.
In Fig. 1 sind drei Positionen A, B, C des Kolbens darge
stellt, die von der Sensiervorrichtung im Rahmen der oben
geschilderten Aufgabe der Sensiervorrichtung erfaßt werden.
Die Position A ist die rechte Endstellung des Kolbens. Die
Positon B ist die regelungstechnisch angestrebte Soll-Stel
lung des Kolbens, während des Antiblockierregelmodus. Posi
tion C ist die linke Endstellung des Kolbens.
Mit 86 ist eine hydraulische Pumpe bezeichnet, die vom elek
trischen Motor 87 angetrieben wird. Die Pumpe hat ein
veränderbares Fördervolumen. Die Veränderung des Fördervo
lumens kann mit elektrischen Mitteln erfolgen, wie dies
beispielsweise im Rahmen der Beschreibung des Ausführungsbei
spiels nach Fig. 2 dargestellt wird. Es kann aber auch
eine Steuerung des Fördervolumens mit mechanischen Mitteln
erfolgen, wie dies anhand der Ausführungsbeispiele nach
den Fig. 3 bis 6 erläutert wird. Schließlich kann eine
Steuerung des Fördervolumens der Pumpe durch Betätigung
einer oder mehrerer Kupplungen erfolgen, die zwischen dem
Antriebsmotor und der Pumpe oder die innerhalb der Pumpe
angeordnet sind und die von den Ausgangssignalen des elek
tronischen Reglers geschaltet werden.
Die Pumpe 86 ist durch die Leitungen 88, 89 mit dem Haupt
zylinder 90 und durch die Leitungen 88, 91 mit dem Einlaß
ventil 92 und durch die Leitung 93 mit dem Radzylinder 94
der Radbremse 95 verbunden.
Der Radzylinder 94 ist durch ein Auslaßventil 96 während
des Antiblockierregelmodus zeitweise, und zwar wie vom
Regelalgorithmus diktiert, mit einem drucklosen Vorratsbe
hälter 97 verbindbar. Der Vorratsbehälter 97 und der pumpen
ansaugseitige Vorratsbehälter 98 können baulich eine Einheit
bilden.
Das Einlaßentil 92 und das Auslaßventil 96 sind elektromag
netisch schaltbare Ventile. Das Einlaßventil ist bei Strom
losigkeit des Betätigungsmagneten offen. Es wird daher als
"Stromlos-Offen-Ventil" oder "SO-Ventil" bezeichnet. Das
Auslaßventil ist bei Stromlosigkeit des Betätigungsmagneten
geschlossen. Es wird daher als "Stromlos-Geschlos
sen-Ventil" oder "SG-Ventil" bezeichnet.
Die Schaltung dieser Ventile erfolgt durch Ausgangssignale
des elektronischen Reglers 28 (Fig. 2).
Im elektronischen Regler 28 ist der erwähnte Regelalgorithmus
gespeichert, der, wie weiter unten noch genauer erläutert
werden wird, das Schalten der SO- und SG-Ventile bestimmt.
Durch die Schaltungen der SO- und SG-Ventile werden die
für den Antiblockierregelmodus wichtigen Phasen: Druckabbau,
Druckkonstanthaltung und Wiederaufbau des Drucks im Radzy
linder durchgeführt.
Druckabbau wird erreicht durch Schließen des Einlaßventils
und Öffnen des Auslaßventils. Druckkonstanthaltung wird
erzielt durch Schließen des Einlaßventils und Geschlossen
halten des Auslaßventils. Druckaufbau wird erreicht durch
ein offenes Einlaßventil und ein geschlossenes Auslaßventil.
Während der Phase des Druckabbaus wird regelungsbedingt
aus dem Leitungssystem und aus dem Hauptzylinder, der am
Leitungssystem angeschlossen ist, Volumen entnommen, das
durch das offene SG-Ventil abfließt. Das abfließende Volumen
kann so groß sein, daß die Förderleistung der Pumpe nicht
ausreicht, um das abfließende Volumen zu kompensieren. Der
Kolben und das mit dem Kolben verbundene Bremspedal werden
unter der Wirkung der Pedalkraft in unerwünschter Weise
nach links bewegt. Im Extremfall kann das Bremspedal
"durchfallen". Der Kolben steht dann in der in Fig. 1
dargestellten linken Endstellung C.
Die Sensiervorrichtung erfaßt die Ist-Position des Kolbens
und, wie bereits erwähnt, seine Bewegungsrichtung und seine
Geschwindigkeit. Über eine Signalleitung, siehe Fig. 2,
werden diese Informationen dem elektronischen
Regler 28 als Eingangssignale mitgeteilt. Nach Verarbeitung
dieser Eingangssignale stellt der elektronische Regler Aus
gangssignale zur Verfügung für die Steuerung des Fördervo
lumens der Pumpe 86. Die Steuerung des Fördervolumens kann,
wie erwähnt, elektrisch über den elektrischen Antrieb
erfolgen oder mit Hilfe von mechanischen Mitteln.
Das so eingeregelte, erhöhte Fördervolumen gelangt während
des Regelmodus zumindest teilweise durch die Leitung 89
in den Druckraum 99 des Hauptzylinders. Hierdurch wird der
Kolben aus seiner Iststellung, beispielsweise der uner
wünschten Endstellung C, in die gewünschte Soll-Stellung
B verschoben.
In entsprechender Weise kann, wenn dies zum Beispiel durch
den Kunden, den Automobilhersteller, gewünscht wird, der
Arbeitskolben aus der extrem rechten Position, Position
A, in die gewünschte mittlere Position, Position B, gebracht
werden. Hierzu ist das Fördervolumen entsprechend zu redu
zieren. Auch hier werden von der Sensiervorrichtung ent
sprechende elektrische Signale an den elektronischen Regler
weitergegeben. Dieser verarbeitet die Signale aufgrund eines,
den Wünschen des Kunden angepaßten, Regelalgorithmus zu
Stellsignalen für die Fördermenge der Pumpe.
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich, handelt
es sich um einen kreisförmigen Wirkungsablauf im Sinne eines
Regelkreises. Die Sensiervorrichtung ist das Meßglied des
Regelkreises, das am Ende der Regelstrecke: Pumpe/ Hauptzy
linderkolben angeordnet ist. Die Sensorsignale der Sensier
vorrichtung sind regelungstechnisch Eingangssignale einer
Regeleinrichtung, die im vorliegenden Fall als elektronischer
Regler ausgeführt ist. In dieser Regeleinrichtung ist eine
regelungstechnische
Führungsgröße in Form eines Regelalgorithmus zur Erzielung
einer Soll-Stellung des Kolbens installiert. Die Verarbeitung
der Eingangssignale gemäß dem Algorithmus führt zu Stell
größen am Ausgang der Regeleinrichtung. Diese Stellgrößen
beziehungsweis Ausgangssignale stellen das Fördervolumen
ein, das zur Positionierung des Kolbens in der Soll-Stellung
notwendig ist. Die Pumpe ist mit ihrem variablen Fördervo
lumen regelungstechnisch als ein Stellglied anzusehen.
Der beschriebene Regelkreis sorgt also für ein Gleichgewicht
zwischen dem Volumen, das aus dem Druckraum des Hauptzy
linders abfließt und der Fördermenge der Pumpe.
Aus dem vorangegangen ist erkennbar, daß die Stellung des
Arbeitskolben im Hauptzylinder als ein Indiz für das
ordnungsgemäße oder fehlerhafte Arbeiten des gesamten Anti
blockierregelsystems ausgenutzt werden kann.
Neben der von der Sensiervorrichtung festgestellten Ist-
Position sind auch die von der Sensiervorrichtung festge
stellten Bewegungstendenzen des Kolbens nach links oder
rechts und die von der Sensiervorrichtung festgestellten
Geschwindigkeiten des Kolbens Indizien für ein ordnungs
gemäßes oder fehlerhaftes Arbeiten des Antiblockiersystems.
Eine Bewegung des Kolbens nach links bedeutet beispielsweise,
daß ein Defekt vorhanden sein kann. Ein schnelle Bewegung
nach links kann bedeuten, daß es sich um einen größeren
Defekt, beispielsweise um einen Rohrbruch oder um eine uner
wünschte Drosselung des Flüssigkeitsstroms pumpenansaugseitig
handelt.
Die soeben beschriebenen Verfahren zur Überwachung der Brems
anlage mit Antiblockierregelung durch Sensierung
der Position, der Bewegungsrichtung und/oder der Geschwin
digkeit des Kolbens sind die Lösung einer wichtigen Teilauf
gabe, die sich die Erfindung stellt, nämlich, die Kontrolle
und die Sicherheit des Brems- und Antiblockiersystems zu
erhöhen.
Es folgt die Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß
Fig. 2.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die erfin
dungsgemäße Bremsanlage als Bremsdruckgeber 1 ein im wesent
lichen aus einem Tandem-Hauptzylinder 2 und einem vorge
schalteten Unterdruck-Verstärker 3 bestehendes hydraulisches
Aggregat. Uber eine Druckstange 4 wird in bekannter Weise
die auf ein Bremspedal 5 ausgeübte Pedalkraft F auf den
Unterdruck-Verstärker 3 und von diesem hilfskraftunterstützt
auf die Arbeitskolben 6 und 7 des Tandem-Hauptzylinders
2 übertragen.
In der gezeigten Lösestellung der Bremse sind die Druckkam
mern 8, 9 des Hauptzylinders 2 über offene Zentral-Regel-Ven
tile 10, 11, über Anschlußkanäle 12, 13 im Inneren der Kolben
6, 7 sowie schließlich über Ringkammern 14, 15 über Anschluß
bohrungen 16, 17 und über hydraulische Leitungen 18, 19
mit einem Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter
20 verbunden.
Die beiden Bremskreise I, II des Hauptzylinders 2 sind über
elektromagnetisch betätigbare, in der Grundstellung auf
Durchlaß geschaltete Ventile, nämlich sogenannte SO-Ventile
oder Einlaßventile 24, 25 beziehungsweise 29, 30, mit den
Radbremsen 31, 32, 33, 34 verbunden. Die parallel geschal
teten Radbremsen 31, 32 beziehungsweise 33, 34 sind den
Diagonalen zugeordnet.
Die Radbremsen 31, 32, 33, 34 sind außerdem an elektromag
netisch betätigbare, in der Grundstellung gesperrte Auslaß
ventile 22, 23 beziehungsweise 35, 36, sogenannte SG-Ventile
angeschlossen, die über eine hydraulische Rückflußleitung
37 einerseits mit dem Druckausgleichsbehälter 20 und anderer
seits über die Saugleitung 61 mit den Saugseiten der Pumpen
21, 26 in Verbindung stehen. Es handelt sich um elektro
motorisch (Motor M) angetriebene Hydraulikpumpen. Die elek
trischen Anschlüsse "m" und "Masse" sind ebenfalls symbolisch
angedeutet. Außerdem ist eine elektrisch arbeitende Funk
tions-Überwachungsvorrichtung beziehungsweise Überwachungs
schaltung 40 vorgesehen, mit der die Arbeitsweise des Motors
M überprüfbar ist.
Die Fahrzeugräder sind mit induktiven Sensoren S 1 bis S 4
ausgerüstet, die mit einer synchron zur Radumdrehung
mitlaufenden Zahnscheibe zusammenwirken und elektrische
Signale erzeugen, die das Raddrehverhalten, das heißt die
Radgeschwindigkeit und Änderungen, erkennen lassen. Diese
Signale werden über die Eingänge S 1 bis S 4 einer elektro
nischen Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung 28
zugeführt, die Bremsdruck-Steuersignale erzeugt, mit denen
beim Erkennen einer Blockiertendenz die Einlaß- und Auslaß
ventile 22, 23, 24, 25, 29, 30, 35, 36 zeitweise umgeschaltet
und dadurch der Bremsdruck konstant gehalten, abgebaut und
zur gegebenen Zeit wieder erhöht wird. Über die Ausgänge
A 1 bis A 4 werden hierzu die Betätigungsmagnete der Einlaß-
und Auslaßventile angesteuert; die elektrischen Verbindungs
leitungen zwichen den Anschlüsen A 1 bis A 4 und den Wicklungen
der Ventile 22, 23, 24, 25, 29, 30, 35, 36 sind der Einfach
heit halber nicht dargestellt.
Die Schaltung beziehungsweise der elektronische Regler 28
kann in bekannter Weise durch festverdrahtete
Schaltkreise oder durch programmierbare elektronische Bau
steine, wie Microcomputer oder Microcontroller, realisiert
werden.
Mit der Schaltung beziehungsweise dem elektronischen Regler
28 ist über eine Signalleitung 77 ein Wegschalter 74,
beispielsweise ein Potentiometer, verbunden, der an der
Gehäuseschale 78 des Unterdruckverstärkers 3 befestigt ist
und dessen Wegsensorglied 75 am Membranteller 73 anliegt.
Der Motor M der beiden Pumpen 21, 26 ist über ein Relais
79 ein- und ausschaltbar, das seinerseits über ein nicht
dargestelltes Kabel an die Schaltung 28 angeschlossen ist.
Die Bremsanlage gemäß Fig. 2 arbeitet wie folgt:
Bei Bremsbetätigung wird die Pedalkraft F, unterstützt durch
den Unterdruck im Verstärker 3, auf die Hauptzylinderkolben
6, 7 übertragen. Die Zentral- Regel-Ventile 10, 11 schließen,
so daß sich nunmehr in den Druckkammern 8, 9 und damit in
den Bremskreisen I, II Bremsdruck aufbauen kann, der über
die Ventile 24, 25 beziehungsweise 29, 30 zu den Radbremsen
31, 32 beziehungsweise 33, 34 gelangt.
Wird nun mit Hilfe der Sensoren S 1 bis S 4 und der Schaltung
28 eine Blockiertendenz an einem oder an mehreren Rädern
erkannt, setzt die Schlupfregelung ein. Der Antriebsmotor
M der Pumpen 21, 26 schaltet sich unter Berücksichtigung
des vom Wegschalter erzeugten Signals ein, wobei sich in
den beiden Einströmleitungen 45, 46 ein Druck äufbaut, der
einerseits über die Rückschlagventile 38, 39 und die Zweig
leitungen 47, 48 beziehungsweise 49, 50 und über die Einlaß
ventile 25, 26 beziehungsweise 29, 30 auf die Radzylinder
der Radbremsen 31 bis 34 einwirkt und andererseits die
Druckkammern 8, 9 des
Hauptzylinders 2 beaufschlagt.
Ein Signal der Schaltung beziehungsweise des elektronischen
Reglers 28 führt zur Umschaltung der elektromagnetisch
betätigbaren Einlaß-Ventile 24, 25 beziehungsweise 29, 30
und damit zum Absperren der Bremskreise I, II beziehungsweise
der Zweigleitungen 47 bis 50. Eine weitere Verschiebung
der Hauptzylinderkolben 6, 7 in Richtung der Pedalkraft
F sowie eine Entleerung der Druckkammern 8, 9 wird verhin
dert, da nunmehr das Druckmittel von den Pumpen 21, 26 über
die Versorgungsleitungen 45, 46, die geöffneten Rückschlag
ventile 38, 39 und die Haupt-Bremsleitungen 62, 63 in die
Druckkammern 8, 9 einströmt und die Kolben 6, 7 in ihre
Ausgangsstellungen zurückdrückt. Der tatsächliche Brems
druckverlauf in den Radbremsen 31 bis 34 wird durch die
Einlaß- und Auslaßventile 29, 30, 35, 36 festgelegt, denen
über die Leitungen A 1 bis A 4 weitere schlupfregelnde Brems
drucksteuersignale zugeführt werden.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Einlaßventile
24, 25 beziehungsweise 29, 30 noch durch parallel geschaltete
Rückschlagventile 41, 42 beziehungsweise 43, 44 abgesichert.
Diese Rückschlagventile 41, 42 ermöglichen in besonderen
Fällen eine Beendigung der Bremsdruckregelung beziehungsweise
ein Lösen der Radbremsen, da bei noch geschlossenen Einlaß
ventilen 24, 25 beziehungsweise 29, 30 und Auslaßventilen
22, 23 beziehungsweise 35, 36 eine geringe Menge Druckmittel
aus den Radbremsen 31 bis 34 in die Druckkammern 8, 9
zurückströmen kann, wenn die Kolben 6, 7 des Hauptzylinders
2 in die Ausgangsstellung zurückgeschoben sind und sich
die Zentral-Regel-Ventile 10, 11 in der Offen-Stellung
befinden.
Jedes Zentral-Regel-Ventil 10, 11 besteht aus einem in einer
Längsbohrung des Kolbens 6 beziehungsweise 7 verschiebbar
gelagerten Stößels, dessen pedalseitiges Ende an einem
ortsfesten Bolzen 53 beziehungsweise 54 anstößt, der sich
quer durch die Kolbenbohrung 55 des Hauptzylinders 2
hindurcherstreckt und der jeweils die Ventilkugel in der
Lösestellung von ihrem Ventilsitz abhebt. Jede Ventilkugel
ist dazu in einem Käfig gehalten und ist gegen die Kraft
einer Schließfeder verschiebbar. Das Druckmittel kann in
der gezeigten Ventilstellung aus der Druckkammer 8 durch
den Ringspalt zwischen Ventilkugel und Ventilsitz vorbei,
durch die Längsbohrung und die Quernut in den Ringraum 14
und von hier aus über den Kanal 16 in den Druckmittel-Vor
ratsbehälter 20 zurückströmen. sobald die Kolben 6, 7 von
der Fußkraft F in Pfeilrichtung aus der dargestellten
Position verschoben werden, setzen sich die Ventilkugeln
auf den Ventilsitz auf und verschließen damit die jeweilige
Längsbohrung. Je nach Größe der Fußkraft F können die
Zentral-Regel-Ventile 10, 11 eine Schnüffel-Stellung ein
nehmen, wobei die Kolben 6, 7 zumindest teilweise von den
Quergliedern beziehungsweise Bolzen 53, 54 abheben.
Um zu verhindern, daß die Kolben 6, 7 beim Anlauf der Pumpen
21, 26 zu rasch zurückgestellt werden, ist der Anlaufstrom
oder die Frequenz des Motors M bestimmt von der jeweiligen
Lage des Wegsensorglieds 75 des Wegschalters 74. Hat sich
nämlich der Membranteller 73 bis zu dieser Phase relativ
weit in Pfeilrichtung F bewegt, das heißt, sind die beiden
Kolben 6, 7 in Betätigungsrichtung um einen größeren Teil
ihres Gesamthubs verschoben worden, dann läuft der Motor
mit einer vergleichsweise hohen Drehzahl an. Befindet sich
dagegen der Membranteller nahezu in seiner Ruhestellung
beziehungsweise Ausgangsstellung, dann wird der
Motor M so angesteuert, daß er mit einer vergleichsweise
geringen Drehzahl läuft.
Anstelle eines über ein Relais 79 geschalteten Elektromotors
M, ohne die Möglichkeit einer Drehzahlsteuerung, zum Beispiel
eines Synchronmotors, kann auch ein Motor mit mehreren Dreh
zahlstufen oder ein solcher mit stufenloser Drehzahlsteue
rung, beispielsweise ein Reihenschlußmotor, dessen Drehzahl
durch Feldschwächung verändert werden kann, verwendet werden.
Als besonders geeignet hat sich ein elektronisch kommutierter
Gleichstrommotor, der im Ruhebetrieb betrieben wird, erwie
sen.
Es ist klar, daß auch der Regelverbrauch (Verbrauch an Druck
mittel im Falle einer Radschlupfregelung) einen unmittelbaren
Einfluß auf den Anlauf des Pumpenmotors M ausübt. Ein plötz
liches beziehungsweise schlagartiges Zurückfahren des Brems
pedals 5 wird dann vermieden, wenn die Drehzahl der Pumpe
dem jeweiligen Regelverbrauch angepaßt ist. Schließlich
sei auch noch darauf hingewiesen, daß der Motor M auch so
ausgewählt werden kann, daß er über eine Phasen- beziehungs
weise Frequenz-Ansteuerung verfügt, wobei entsprechende
Impulse beziehungsweise Steuerströme über den Regler 28
erzeugt werden.
Anhand des in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels
soll eine weitere Variante des Erfindungsgedankens näher
dargelegt werden.
Die Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Bremsanlage, bestehend
aus einem Tandemhauptzylinder 128 mit zwei getrennten
Arbeitskammern 131 und 132, die durch einen Betätigungshub
der Hauptzylinderkolben 133 und 134 (Schwimmkolben 133 und
Druckstangenkolben 134) verkleinerbar sind.
Die Arbeitskammern 131, 132 sind über Zentralventile 135,
136, die in der dargestellten Grundstellung offen sind,
mit Nachlaufräumen 137, 138 verbindbar, die an einem druck
losen Nachlaufbehälter 139 angeschlossen sind. Von den
Arbeitskammern 131, 132 des Tandemhauptzylinders 128 führen
Druckleitungen 140, 141 zu stromlos offenen Magnetventilen
142, 143 einer Bremsschlupfregeleinrichtung, die in einem
Ventilblock 144 angeordnet sind. An den Magnetventilen
142,143 sind je zwei Radbremsen 145 bzw. 146 angeschlossen,
von denen jeweils eine der Radbremsen 145 bzw. 146 einem
Vorderrad eines Fahrzeugs und die andere der Radbremsen
145 bzw. 146 einem diagonal zum Vorderrad liegenden Hinterrad
eines Fahrzeugs zugeordnet ist. Es handelt sich somit um
eine Zweikreisbremsanlage mit diagonaler Kreisaufteilung,
wobei andere Kreisaufteilungen ebenfalls möglich sind.
Die Radbremsen 145, 146 sind weiterhin an zwei stromlos
geschlossenen Magnetventilen 147, 148 des Ventilblocks 144
angeschlossen, deren Eingangsseite über eine Entlastungs
leitung 149 mit dem Nachlaufbehälter 139 verbunden ist.
Von jeder Bremsleitung 140, 141 zweigt eine Einströmleitung
150, 151 ab. Jede Einströmleitung 150, 151 führt zu einem
separaten, in der Grundstellung geschlossenen Rückschlag
ventil 152, 153, das ebenfalls im Ventilblock 144 unterge
bracht ist. Die Rückschlagventile 152, 153 sind so angeord
net, daß sie nur zu den Einströmleitungen 150, 151 hin
öffnen. Zu den Rückschlagventilen 152, 153 führt eine Leitung
154 zu dem Auslaß eines Pumpenaggregats 155. Dem Druck
stangenkolben 134 ist ein Schalter 158 zugeordnet. Der
Schalter 158 wird von einem Betätigungsstift 159 betätigt,
der mit einer Rampe 160 am Druckstangenkolben 134 zusammen
wirkt.
Das Pumpenaggregat kann aus einer Einzelpumpe, aber auch
aus einer Doppelpumpe bestehen, die von einem Motor M
angetrieben werden.
Die beschriebene Bremsanlage arbeitet wie folgt:
Zur Einleitung eines Bremsvorganges wird das Bremspedal
130 in Richtung des Pfeils 157 betätigt und der Vakuumbrems
kraftverstärker 129 angesteuert. Der Vakuumbremskraftver
stärker 129 bewegt dadurch die beiden Hauptzylinderkolben
133, 134 in den Hauptzylinder 128 hinein, wodurch zunächst
die Zentralventile 135, 136 geschlossen und die Arbeitskammer
131, 132 von den Nachlaufräumen 137, 138 getrennt werden.
Durch weitere Verschiebung des Hauptzylinderkolbens 133,
134 wird anschließend in den Arbeitskammern 131, 132 ein
Druck aufgebaut, der sich über die Druckleitungen 140, 141
und die offenen Magnetventile 142, 143 zu den Radbremsen
145, 146 fortpflanzt und diese entsprechend der an dem
Bremspedal 130 ausgeübte Betätigungskraft betätigt. Das
Pumpenaggregat 155 ist in dieser Betätigungsphase nicht
eingeschaltet, so daß in der Leitung 154 kein Druck aufgebaut
wird. Die Rückschlagventile 152, 153 sind geschlossen und
werden von dem Druck in den an die Druckleitung 140, 141
angeschlossenen Einströmleitungen 150, 151 zusätzlich in
Schließstellung gehalten.
Je nachdem, wie weit der Druckstangenkolben 134 in den
Bremshauptzylinder 128 hinein verschoben wurde, ist der
Schalter 158 geschlossen oder geöffnet. Wird der Kolben
nur
wenig verschoben, so befindet sich der Schalter in der darge
stellten offenen Position. Ist der Kolben so weit verschoben,
daß der Betätigungsstift 159 am Fußpunkt der Rampe 160
angelangt ist, so erfolgt eine Betätigung des Schalters
in die Schließstellung.
Wird nun während eines Bremsvorgangs von der Bremsschlupf
regeleinrichtung eine Blockierneigung eines Fahrzeugrades
registriert, und ist der Schalter 159 geschlossen, so wird
die Pumpe 155 mit voller Leistung angetrieben. Hierdurch
baut sich in der Leitung 154 ein Druck auf, der über den
Betätigungsdruck in den Druckleitungen 140, 141 bzw. den
Einströmleitungen 150, 151 liegt, so daß die Rückschlag
ventile 152, 153 öffnen und die von der Pumpe 155 geförderte
Druckmittelmenge über die Einströmleitung 150, 151 in die
Druckleitungen 140, 141 eingespeist wird. Durch das ein
strömende Druckmittel werden die Hauptzylinderkolben 133,
134 bei gleichbleibender Betätigungskraft am Bremspedal
in Bremslöserichtung zurückgeschoben.
Im folgenden sind nun zwei Fälle zu unterscheiden: Wenn
der Schalter beim Einsetzen der Bremsschlupfregelung noch
nicht in seine Schließstellung geschaltet worden ist. Dies
ist zum Beispiel dann möglich, wenn eine Bremsung bei
niedrigen Reibwerten erfolgt, wird zu Beginn der
Bremsschlupfregelung der Pumpenmotor nicht eingeschaltet.
Das aus den Radbremszylindern abgelassene Druckmittel wird
aus dem Hauptbremszylinder nachgefördert, so daß die Arbeits
kolben und das Pedal mit jedem Regelzylinder weiter in den
Hauptbremszylinder hingeschoben werden. Sobald aber der
Stift 159 vor der Rampe 160 beaufschlagt wird, beginnt die
Pumpenförderung, und das benötigte Druckmittel wird nicht
mehr aus dem Hauptbremszylinder gefördert. Das Pedal ver
bleibt in einer Position entsprechend der Lage der Rampe
am Druckstangenkolben 134.
Untersucht man nun den zweiten Fall, daß nämlich bei der
Bremsbetätigung der Schalter 158 in seine Schließstellung
geschaltet wurde, so ergibt sich das folgende Bild. Zu Beginn
der Bremsschlupfregelung wird von der Pumpe 155 Druckmittel
zu den Arbeitskammern 131, 132 gefördert, wodurch die Kolben
133 und 134 in Richtung auf ihre Grundstellung verschoben
werden. Dabei gelangt der Betätigungsstift 159 an den Fuß
der Rampe 160, so daß der Schalter 158 öffnet. Dies veranlaßt
die Schlupfregeleinrichtung, den Pumpenmotor M auszuschalten,
so daß die Druckmittelförderung aus der Pumpe 155 unter
brochen wird. Der Druck in den Arbeitskammern 131 und 132
entspricht der Kraft auf das Pedal 130. Wird zum erneuten
Druckaufbau in den Radbremsen eine Druckmittelentnahme aus
den Arbeitsräumen 131, 132 notwendig, so werden die Kolben
133 und 134 verschoben und, da der Betätigungsstift 159
die Rampe 160 hinaufläuft, der Schalter 158 geschlossen.
Dadurch wird der Pumpenmotor M in Betrieb gesetzt und es
erfolgt eine Druckmittelförderung aus der Pumpe 155.
Auf diese Weise wird erreicht, daß das Pedal 130 nicht
vollständig zurückgestellt wird, sondern in eine Position
entsprechend der Schaltposition des Druckstangenkolbens
134.
Mit dem Einschalten des Pumpenaggregats 155 werden von den
Bremsschlupfregeleinrichtungen die Magnetventile 142, 143
und 147, 148, entsprechend der vorgegebenen Regelcharak
teristik angesteuert, um durch periodischen Auf- und Abbau
des Drucks in den Radbremsen 145, 146 ein Blockieren
der Fahrzeugräder zu verhindern. Das für diese Druckregel
vorgänge erforderliche Druckmittelvolumen wird dabei dem
Pumpenstrom entnommen, wenn die Hauptzylinderkolben 133,
134 in die Regelstellung gelangt sind.
Als Alternative zu der beschriebenen Pumpensteuerung kann
auch eine Steuerung vorgesehen werden, wobei der Pumpen
antrieb nur in der Regelposition (entsprechend der Lage
der Rampe) ausgeschaltet ist. Dies bedeutet, daß bei einer
Bremsdruckregelung bei kleinem Reibwert, der Hauptzylinder
kolben in der Grundposition verschoben werden kann und eine
Pumpendruckregelung mittels der Zentralventile erfolgt,
wie dies im Stand der Technik beschrieben ist. Bei einer
Bremsung auf hohem Reibwert erfolgt die Rückstellung der
Kolben entsprechend dem oben beschriebenen Mechanismus.
Abschließend sei angemerkt, daß, falls die Bremsanlage durch
eine Antriebsschlupfregelung (ASR) erweitert wird, der
Schalter im ASR-Modus überbrückt werden muß.
In Fig. 4 ist der Ausschnitt einer Pumpe mit Radialkolben
gezeigt.
Das Pumpengehäuse trägt das Bezugszeichen 100. Die Kolben
sind mit 101, 102 bezeichnet. In Fig. 4 ist eine Welle
103 dargestellt, die dem Elektromotor 104 und der Pumpe
105 gemeinsam ist. Mit 106, 107 sind die Bürsten des Elek
tromotors bezeichnet. Mit 109 ist die Gesamtheit eines
Zugmagneten bezeichnet.
Bei entsprechenden Stellsignalen des elektronischen Reglers
wird die Welle durch den Magneten bewegt und zwar entgegen
der Kraft der Feder 108.
Die Welle ist bei 110, 111 gelagert. An ihrem linken Ende
weist sie einen Exzenter 112 auf.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß in der dort gezeigten Posi
tion der Exzenter 112 die Pumpenkolben 101, 102 bewegt.
Es wird also Druckmittelvolumen von beiden Pumpenkolben
während des Regelmodus in den Hauptzylinder und in den
Druckmodulator gefördert.
Wird die Welle weiter nach links verschoben, stellt sich
zunächst ein Nullhub für den ersten Kolben 101 ein. Bei
weiterer Verschiebung der Welle nach links stellt sich auch
für den zweiten Kolben 102 ein Nullhub ein.
Fig. 6 zeigt eine Welle mit zwei Exzenterstufen. Die
Exzenter tragen die Bezeichnung 113, 114. In der darge
stellten Situation führen die beiden Kolben 115, 116 den
Maximalhub aus. Nach der ersten Phase der Verschiebung der
Welle nach links führt der Kolben 116 weiterhin den Maximal
hub aus, während der Kolben 115 einen reduzierten Hub
ausführt.
Nach der zweiten Phase der Verschiebung der Welle nach links
führt der Kolben 116 einen reduzierten Hub aus, während
der Kolben 115 keinen Hub mehr ausführt.
Nach der dritten Phase der Verschiebung der Welle nach links
führen beide Kolben keinen Hub mehr aus.
Fig. 7 zeigt einen verschiebbaren Nocken 117. Der Nocken
kann nach rechts entgegen der Kraft der Feder 120 verschoben
werden. In der dargestellten Situation führen die beiden
Kolben 118, 119 einen Hub aus. Bei Verschiebung des hülsen
förmigen Nockens nach rechts führt zuerst der Kolben 119
keinen Hub mehr aus. Bei weiterer Verschiebung führt auch
der Kolben 118 keinen Hub mehr aus. Die Verschiebung des
Nockens 117 auf der Welle 121 ist durch axiale Gleitlagerung
möglich. Der Antrieb des verschiebbaren Nockens durch die
Welle erfolgt mittels einer Feder- und Nutanordnung 122.
Die Verschiebung des Nockens kann auch bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel durch einen Zugmagneten erfolgen.
Fig. 5 zeigt eine Variante für die axiale Verschiebung
der Welle 123. Der Verschiebemagnet 124 drückt mittels einer
Verlängerung des Magnetankers 125 die Welle 123 nach links.
Zwischen der Verlängerung 126 des Magnetankers und der Welle
123 ist ein Drucklager 127 angebracht.
Die Veränderung der Fördervolumina wird bei den in den
Fig. 4 bis 7 beschriebenen Ausführungsbeispielen durch
Hubveränderung der Arbeitskolben der hydraulischen Pumpe
erreicht.
Die Stellsignale des elektronischen Reglers können aber
auch dazu benutzt werden, Pumpen oder Pumpenstufen oder
Arbeitskolben von Pumpen durch Kupplungen zuzuschalten oder
abzuschalten, je nach dem, wieviel Fördervolumen verlangt
wird, um den Kolben des Hauptzylinders in seine Sollposition
zu bewegen.
Die axiale Verschiebung der Welle und damit die Stellung
des Exzenters oder Nockens sind abhängig von der
sensierten Position des Hauptzylinderkolbens und damit vom
Volumen im Druckraum des Hauptzylinders. Die Pumpe ist,
wie eingangs dargestellt, als Stellglied eines Regelkreises
anzusehen. Das heißt, daß bei einer unerwünschten Verschie
bung des Hauptzylinderkolbens nach links durch die Verstel
lung des Exzenters relativ zum Kolben die Hübe und damit
das Fördervolumen erhöht werden.
Im vorangegangenen wurden mehrere Ausführungsbeispiele
beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungs
beispiele beschränkt. Der für die Praxis wertvolle Gedanke,
eine sowieso im Antiblockierregelsystem vorhandene Pumpe
dazu zu benutzen, durch die Veränderung des Fördervolumens
den Arbeitskolben des Hauptzylinders in eine Soll-Position
zu bringen, läßt sich durch viele weitere Varianten verkör
pern. Ebenso sind zahlreiche Varianten für den grundsätz
lichen Gedanken, mit der Sensierung der Position, Bewegungs
richtung, Geschwindigkeit des Kolbens des Hauptzylinders
die Arbeitsweise des gesamten Antiblockiersystems zu über
wachen, möglich.
- Liste der Einzelteile
1 Bremsdruckgeber
2 Tandemhauptzylinder
3 Unterdruck-Verstärker
4 Druckstange
5 Bremspedal
6 Arbeitskolben
7 Arbeitskolben
8 Druckkammer
9 Druckkammer
10 Zentral-Regel-Ventil
11 Zentral-Regel-Ventil
12 Anschlußkanal
13 Anschlußkanal
14 Ringkammer
15 Ringkammer
16 Anschlußbohrung
17 Anschlußbohrung
18 hydraulische Leitung
19 hydraulische Leitung
20 Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter
21 Hydraulikpumpe
22 Auslaßventil, SG-Ventil
23 Auslaßventil, SG-Ventil
24 Einlaßventil, SO-Ventil
25 Einlaßventil, SO-Ventil
26 Hydraulikpumpe
27 Hydraulikleitung
28 Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung, elektronischer Regler
29 Einlaßventil, SO-Ventil
30 Einlaßventil, SO-Ventil
31 Radbremse
32 Radbremse
33 Radbremse
34 Radbremse
35 Auslaßventil, SG-Ventil
36 Auslaßventil, SG-Ventil
37 Rückflußleitung
38 Rückschlagventil
39 Rückschlagventil
40 Überwachungs-Schaltung
41 Einströmleitung
42 Einströmleitung
43 Einströmleitung
44 Einströmleitung
45 Einströmleitung
46 Einströmleitung
47 Zweigleitung
48 Zweigleitung
49 Zweigleitung
50 Zweigleitung
53 Bolzen
54 Bolzen
61 Saugleitung
62 Hauptbremsleitung
63 Hauptbremsleitung
64 Bypass-Leitung
65 Bypass-Leitung
67 Bypass-Leitung
68 Ausnehmung
69 Druckmitteldurchgang, Radialnut
70 Aussparung
71 Aussparung
72 Gummistopfen
73 bewegliche Wand, Kolben
74 weggesteuerter elektrischer Schalter
75 Wegsensorglied
76 Schaltergehäuse
77 Signalleitung
78 Gehäuseschale
79 Relais
80 Kolben
81 Bremspedal
82 Kolbenstange
83 Komponente der Sensiervorrichtung
84 Komponente der Sensiervorrichtung
85 Komponente der Sensiervorrichtung
86 Pumpe
87 Motor
88 Leitung
89 Leitung
90 Hauptzylinder
91 Leitung
92 Einlaßventil
93 Leitung
94 Radzylinder
95 Radbremse
96 Auslaßventil
97 Vorratsbehälter
98 Vorratsbehälter
99 Druckraum
100 Pumpengehäuse
101 Kolben
102 Kolben
103 Welle
104 Motor
105 Pumpe
106 Bürste
107 Bürste
108 Feder
109 Zugmagnet
110 Lager
111 Lager
112 Exzenter
113 Exzenter
114 Exzenter
115 Kolben
116 Kolben
117 Nocken
118 Kolben
119 Kolben
120 Feder
121 Welle
122 Feder-/Nutanordnung
123 Welle
124 Magnet
125 Magnetanker
126 Verlängerung
127 Drucklager
128 Tandem-Hauptzylinder
129 Vakuumverstärker
130 Bremspedal
131 Arbeitskammer
132 Arbeitskammer
133 Schwimmkolben
134 Druckstangenkolben
135 Zentralventil
136 Zentralventil
137 Nachlaufraum
138 Nachlaufraum
139 Nachlaufbehälter
140 Druckleitung
141 Druckleitung
142 Magnetventil
143 Magnetventil
144 Ventilblock
145 Radbremsen
146 Radbremsen
147 Magnetventil
148 Magnetventil
149 Entlastungsleitung
150 Einströmleitung
151 Einströmleitung
152 Rückschlagventil
153 Rückschlagventil
154 Leitung
155 Pumpe
156 Leitung
157 Pfeil
158 Schalter
159 Betätigungsstift
160 Rampe
M Pumpenmotor
Claims (65)
1. Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem
Hauptzylinder, Radzylindern und einer Vorrichtung zur Anti
blockierregelung dadurch gekennzeichnet, daß im Regelmodus
zur Positionierung des Kolbens (80) des Hauptzylinders (90)
in einer gewünschten Position eine Druckmittelquelle, insbe
sondere eine Pumpe (86), vorgesehen ist, deren Fördervolumen
variierbar ist, die durch eine hydraulische Leitung (89)
mit dem Hauptzylinder (90) verbunden ist und die durch ihr
Fördervolumen den Kolben (80) positioniert (Fig. 1).
2. Verfahren zur Überwachung einer Bremsanlage gemäß Anspruch
1 mit Antiblockierregelung für Kraftfahrzeuge, wobei die
Bremsanlage einen Hauptzylinder und Radzylinder umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere während des Anti
blockierregelmodus die Position mindestens eines Kolbens
des Hauptzylinders sensiert wird und als Indiz für das
ordnungsgemäße Funktionieren der Bremsanlage mit Anti
blockierregelung genutzt wird.
3. Verfahren zur Überwachung einer Bremsanlage gemäß Anspruch
1 mit Antiblockierregelung für Kraftfahrzeuge, wobei die
Bremsanlage einen Hauptzylinder und Radzylinder umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere während des Anti
blockierregelmodus die Bewegungsrichtung mindestens eines
Kolbens des Hauptzylinders sensiert wird und als Indiz für
das ordnungsgemäße Funktionieren der Bremsanlage mit Anti
blockierregelung genutzt wird.
4. Verfahren zur Überwachung einer Bremsanlage gemäß Anspruch
1 mit Antiblockierregelung für Kraftfahrzeuge, wobei die
Bremsanlage einen Hauptzylinder und Radzylinder umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere während des Anti
blockierregelmodus die Geschwindigkeit mindestens eines
Kolbens des Hauptzylinders sensiert wird und als Indiz für
das ordnungsgemäße Funktionieren der Bremsanlage mit Anti
blockierregelung genutzt wird.
5. Bremsanlage nach Anspruch 1, insbesondere für die Durch
führung der Verfahren nach den Ansprüchen 2, 3, 4, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Sensiervorrichtung (83, 84, 85)
für die Position und/oder Bewegungsrichtung und/oder Ge
schwindigkeit und/oder Beschleunigung beziehungsweise Ver
zögerung mindestens eines Kolbens (80) des Hauptzylinders
vorgesehen ist.
6. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein bewegliches Teil
eines pneumatischen Bremskraftverstärkers, insbesondere
die bewegliche Wand, ein Teil der Sensiervorrichtung ist.
7. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein bewegliches Teil
eines hydraulischen Bremskraftverstärkers, insbesondere
der Übersetzerkolben/Verstärkerkolben, ein Teil der Sen
siervorrichtung ist.
8. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Bereich des
Steuergehäuses des Verstärkers angeordnetes bewegliches
Bauteil ein Teil der Sensiervorrichtung ist.
9. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Bereich des
Pedalwerks angeordnetes bewegliches Bauteil ein Teil der
Sensiervorrichtung ist.
10. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Tandemhaupt
zylinderschaft angeordnetes bewegliches Bauteil ein Teil
der Sensiervorrichtung ist.
11. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Tandemhaupt
zylindergehäuse angeordnetes bewegliches Bauteil ein Teil
der Sensiervorrichtung ist.
12. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Druckstange
angeordnetes Bauteil ein Teil der Sensiervorrichtung ist.
13. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensiervorrichtung
eine Magnetkodierung umfaßt, die an einem beweglichen Bau
teil, insbesondere an einem Kolben, angebracht ist.
14. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensiervorrichtung
oder ein Bauteil derselben als Bremslichtschalter oder als
eine Komponente des Bremslichtschalters ausgebildet ist.
15. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung
mindestens eines Kolbens des Hauptzylinders durch einen
Regelkreis mit kreisförmigem Wirkungsablauf erfolgt, beste
hend aus einer Sensiervorrichtung als regelungstechnischem
Meßglied für die Ist-Position des Kolbens, einer Druckmit
telquelle, insbesondere einer Pumpe, mit veränderbarem
Fördervolumen als regelungstechnischem Stellglied und einer
Regeleinrichtung, die als elektronischer Regler mit einer
gespeicherten Führungsgröße für die Sollposition des Kolbens
ausgestattet ist.
16. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für
die Antiblockierregelung so ausgestaltet ist, daß sie bei
Erreichen eines bestimmten Restvolumens des Druckmittels
im Druckraum (99) des Hauptzylinders und einer dadurch be
dingten, bestimmten Entfernung des Kolbens (80) von seiner
Soll-Position (B) durch die Sensiervorrichtung (83, 84,
85) die Antiblockierregelung abschaltbar ausgebildet ist.
17. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für
die Antiblockierregelung so ausgestaltet ist, daß sie bei
Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit der Reduzierung
des Volumens des Druckmittels im Druckraum des Hauptzylinders
und einer dadurch bedingten bestimmten Geschwindigkeit des
Kolbens durch die Sensiervorrichtung die Antiblockiervor
richtung abschaltbar ausgebildet ist.
18. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung
(28) so ausgebildet ist, daß sie an ihrem Eingang über eine
Signalleitung (77) angelieferte Sensorsignale der Sensier
vorrichtung (74, 75, 76) entsprechend der Führungsgröße
verarbeitet und an ihrem Ausgang Stellsignale für die Druck
mittelquelle über eine Signalleitung zur Verfügung stellt.
19. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsgröße
so ausgestaltet ist, daß die anzustrebende Sollposition
(B) des Kolbens (80) zwischen der linken und rechten End
position (C beziehungsweise A) des Kolbens angeordnet ist.
20. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische
Regler (28) mit einem Regelalgorithmus ausgestattet ist,
nach dem die am Eingang des elektronischen Reglers ange
lieferten Sensorsignale zu am Ausgang des elektronischen
Reglers zur Verfügung stehenden Stellsignale für die Steue
rung des Fördervolumens der Druckmittelquelle (86, 21, 26)
verarbeitet werden.
21. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelalgorithmus
so ausgestaltet ist, daß der elektronische Regler die
aufgrund der Sensorsignale erkennbare Position des Kolbens
erfaßt und für die Erarbeitung der Stellsignale mit einbe
zieht.
22. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelalgorithmus
so ausgestaltet ist, daß der Regler die aufgrund der Sensor
signale erkennbare Bewegungsrichtung des Kolbens
erfaßt und für die Erarbeitung des Stellsignals mit einbe
zieht.
23. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelalgorithmus
so ausgestaltet ist, daß der Regler den aufgrund der Sensor
signale erkennbaren Geschwindigkeitsvektor des Kolbens durch
mathematische Ableitung des Ortsvektors des Kolbens nach
der Zeit erfaßt und für die Erarbeitung der Stellsignale
mit einbezieht.
24. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelalgorithmus
so ausgestaltet ist, daß der Regler den aufgrund der Sensor
signale erkennbaren Beschleunigungsvektor des Kolbens durch
mathematische Ableitung des Geschwindigkeitsvektors des
Kolbens nach der Zeit erfaßt und für die Erarbeitung der
Stellsignale mit einbezieht.
25. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der Regelalgorithmus
so ausgestaltet ist, daß der Regler die aufgrund der Sensor
signale erkennbaren ungleichmäßig beschleunigten und
ungleichmäßig verzögerten Bewegungen des Kolbens erfaßt
und für die Erarbeitung der Stellsignale mit einbezieht
(Änderung der Beschleunigung/Verzögerung als mathematische
Funktion der Zeit).
26. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche mit einem elektronischen Regler für die Anti
blockierregelung, dadurch gekennzeichnet, daß der elektro
nische Regler (28) für die Antiblockierregelung als Regel
einrichtung für den Regelkreis für die Positionierung des
Kolbens angepaßt ist.
27. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche mit einem elektronischen Regler, einem Druckmodu
lator zur Veränderung des Drucks in den Radzylindern während
des Antiblockierregelmodus, einem Hauptzylinder, einer
Druckmittelpumpe und Leitungen, die die Druckmittelpumpe
mit dem Druckmodulator und dem Hauptzylinder verbinden,
dadurch gekennzeichnet, daß im elektronischen Regler (28)
ein Regelalgorithmus installiert ist, der Bewegungen des
Hauptzylinderkolbens durch Druckmittelabflüsse, die während
des Antiblockierregelmodus auftreten, durch Stellsignale
für die Druckmittelquelle kompensiert.
28. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche mit einem elektronischen Regler, einem Druckmodu
lator zur Veränderung des Drucks in den Radzylindern während
des Antiblockierregelmodus, einem Hauptzylinder, einer Druck
mittelpumpe und Leitungen, die die Druckmittelpumpe mit
dem Druckmodulator und dem Hauptzylinder verbinden, dadurch
gekennzeichnet, daß im elektronischen Regler (28) ein Regel
algorithmus installiert ist, der Bewegungen des Hauptzy
linderkolbens durch zu hohe Fördervolumina der Pumpe während
des Antiblockierregelmodus durch Stellsignale für die Druck
mittelquelle kompensiert.
29. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche mit einem Druckmodulator, bestehend aus Ein- und
Auslaßventilen zur Modulation des Drucks in den Radzylindern,
dadurch gekennzeichnet, daß der im elektronischen Regler
(28) installierte Regelalgorithmus Druckmittelabflüsse durch
ein oder mehrere Auslaßventile (96) in den Vorratsbehälter
(97) des Bremssystems durch Stellsignale für die Druckmit
telquelle kompensiert.
30. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittelquelle
mindestens eine Pumpe (21, 26) vorgesehen ist, deren Förder
volumen durch Veränderung der Drehzahl des Antriebsmotors
gesteuert wird.
31. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, bestehend im wesentlichen aus einem pedalbe
tätigten Bremsdruckgeber mit Bremskraftverstärker und einem
Hauptzylinder, an den über Haupt-Bremsleitungen die Rad
bremsen angeschlossen sind, aus einer hydraulischen Hilfs
druck-Pumpe sowie aus Radsensoren und elektronischen Schalt
kreisen zur Ermittlung des Raddrehverhalten und zur Erzeugung
von elektrischen Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen zur
Schlupfregelung in die Druckmittelleitungen eingefügte
elektromagnetisch betätigbare Druckmittel-Einlaßventile
und -Auslaßventile steuerbar sind, wobei die Bremsleitungen
über Einströmleitungen mit der motorisch angetriebenen Pumpe
in Verbindung stehen, deren Sauganschluß über eine Sauglei
tung mit dem Nachlaufbehälter in Verbindung steht, dadurch
gekennzeichnet, daß die bewegliche Wand (73) des Bremskraft
verstärker (3) mit einem weggesteuerten elektrischen Schalter
(74) zusammmenwirkt, der ein von der Stellung der beweglichen
Wand (73) bestimmtes elektrisches Signal an die Signalver
arbeitungsschaltung (28) gibt und über diese die Drehzahl
des Motors (M) der Pumpe (21, 26) regelt.
32. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der am Verstärkerge
häuse gehaltene weggesteuerte elektrische Schalter (74)
ein an der beweglichen Wand (73) des Verstärkers (3) anlie
gendes Wegsensorglied (75), vorzugsweise mit Reed-Kontakten,
aufweist.
33. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (M) der
Pumpe (21, 26) als elektronisch kommutierter Gleichstrommotor
ausgebildet und von der Signalverarbeitungsschaltung (28)
im Pulsbetrieb angesteuert ist.
34. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische
Schalter (74) als kapazitiver-, induktiver-, optoelek
trischer- oder magnetfeldsensitiver Weggeber ausgebildet
ist.
35. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische
Schalter durch mindestens eine axial verschiebbare Baukom
ponente des Verstärkers oder Pedalwerks betätigbar angeordnet
ist.
36. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom als Weggeber
ausgebildeten elektrischen Schalter (74) erzeugte elektrische
Signal als ein Maß für die Pedalgeschwindigkeit von der
Signalverarbeitungsschaltung (28) gelesen wird, die danach
den Strom für den Betrieb des Pumpenmotors (M) bestimmt.
37. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegschalter in
einem der Druckräume des Bremskraftverstärkers angeordnet
ist, wobei das Wegsensorglied mit der verstellbaren Wand
gekoppelt ist oder als ein Teil der verstellbaren Wand
ausgebildet ist.
38. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Bremskreis
(1, 11) eine eigene Pumpe (21 beziehungsweise 26) zugeordnet
ist, wobei die Druck- beziehungsweise Einströmleitungen
(45, 46) unmittelbar mit den Druckkammern (8 beziehungsweise
9) des Hauptzylinders (2) oder den an die Druckkammern
angeschlossenen Haupt-Bremsleitungen (62 beziehungsweise
63) verbunden sind und der die beiden Pumpen (21, 26)
antreibende Motor (M) von der Signalverarbeitungsanlage
ein- und ausgeschaltet wird.
39. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Rücklaufleitung
(37), die die Auslaßventile (22, 23 beziehungsweise 35,
36) mit dem Nachlaufbehälter (20) verbindet, die Saugleitung
(61) der Pumpen (21, 26) angeschlossen ist.
40. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (6 bezie
hungsweise 7) des Hauptzylinders (2) Zentral-Regel-Ventile
(10, 11) aufweisen, deren in einer Ausnehmung längsver
schiebbare Ventilkörper jeweils mit einem Öffnungsglied,
beispielsweise einem Stößel, zusammenwirken, derart, daß
der Stößel den Ventilkörper in seine Öffnungsstellung bewegt,
wenn der Kolben (6, 7) sich in der Lösestellung befindet,
wobei sich der Stößel an einem ortsfesten Zapfen, Querglied
oder Bolzen (53, 54) abstützt.
41. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper
des Zentral-Regel-Ventils (10, 11) im Schließsinne von einer
Feder beaufschlagt ist und mit einem Ventilsitz
zusammenwirkt, der fest am Kolben (6, 7) des Hauptzylinders
(2) angeordnet ist und an den sich die Längsbohrung des
Kolbens (6, 7) für den Druckmitteldurchfluß anschließt.
42. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, bestehend im wesentlichen aus einem Hauptbrems
zylinder, an den über Druckleitungen die Radbremsen ange
schlossen sind, und dem vorzugsweise ein Bremskraftverstärker
vorgeschaltet ist, aus einer hydraulischen Pumpe, sowie
aus Radsensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermitt
lung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen
Bremsdrucksteuersignalen, mit denen zur Schlupfregelung
in die Druckleitungen eingefügte, elektromagnetisch betätig
bare Druckmitteleinlaßventile und in die Entlastungsleitung
eingefügte, elektromagnetisch betätigbare Auslaßventile
steuerbar sind, wobei der Hauptbremszylinder über Einström
leitungen mit der motorisch angetriebenen Pumpe in Verbindung
steht, deren Sauganschluß über eine Saugleitung mit dem
Nachlaufbehälter in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpe (155) in Abhängigkeit von der Position des
Arbeitskolbens (129) des Hauptbremszylinders (128) ein-
und ausschaltbar ist.
43. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bypassleitung
vom Pumpenausgang zum Pumpeneingang vorgesehen ist, die
durch einen Schalter geöffnet werden kann und damit die
Pumpe unwirksam macht.
44. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (158)
durch den Druckstangenkolben (134) oder durch ein mit dem
Druckstangenkolben (134) in definierter Weise verbundenes
Teil, z.B. des Pedalwerks, betätigbar ausgebildet ist.
45. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche mit einem hydraulischen Bremskraftverstärker,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe durch einen Schalter
ein- und ausschaltbar ist, der durch Teile des Verstärkers,
insbesondere durch den Verstärkerkolben, betätigbar ist.
46. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche mit einem pneumatischen Bremskraftverstärker,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe durch einen Schalter
ein- und ausschaltbar ist, der durch Teile des Verstärkers,
insbesondere durch die bewegliche Wand des pneumatischen
Verstärkers, betätigbar ist.
47. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzustand
des Schalters (158) von den elektronischen Schaltkreisen
zur Erzeugung der Bremsschlupfregelsignale registriert wird.
48. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (158)
von einer Rampe (160) am Druckstangenkolben (134) betätigt
wird.
49. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter induktiv,
kapazitiv, optoelektronisch oder magnetfeldsensitiv arbeitet.
50. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter unter
Verwendung eines Reed-Kontakts betätigbar ist, wobei der
Reed-Kontakt durch eine punktuell magnetisierte Stelle am
Kolben aktivierbar ist.
51. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen
sind, die eine Schalthysterese erzeugen, die entweder zeit-
oder wegabhängig, oder aufgrund des Druckmittelverbauchs
in den Radbremsen arbeiten.
52. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbremszylinder
(128) von einem Tandemhauptzylinder gebildet ist, dessen
Arbeitsräume (131, 132) jeweils einer Pumpe zugeordnet sind.
53. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen von einem
gemeinsamen elektrischen Motor M angetrieben werden.
54. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kolben des
Tandemhauptzylinders (128) ein Schalter (158) zugeordnet
ist.
55. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb M der
Pumpe (155) ein- und ausschaltbar ist.
56. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß Mittel zur Erzeugung
einer Hysterese in der Ein- und Ausschaltphase vorgesehen
sind, welche aus zwei Schaltern bestehen, die in verschie
denen Positionen des Druckstangenkolbens betätigt werden.
57. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitverzöge
rungsschaltung vorgesehen ist, die eine Hysterese in der
Ein- und Ausschaltphase erzeugt.
58. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittelquelle
eine Pumpe (105) mit Hubelementen (101, 102), vorzugsweise
mit durch einen Exzenter (112) bewegte Kolben, vorgesehen
ist, wobei zur Änderung des Fördervolumens die Hübe der
Hubelemente veränderbar ausgebildet sind.
59. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (103) der
Pumpe axial verschiebbar angeordnet ist und einen Exzenter
(112) aufweist, der bei axialer Verschiebung der Welle radial
angeordnete Pumpenkolben bewegt.
60. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle durch einen
Zugmagneten (109) axial verschiebbar ausgebildet ist, der
durch das Ausgangssignal des elektronischen Reglers akti
vierbar ist.
61. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische
Antriebsmotor (104) für die Pumpe und der Rotor der Pumpe
(105) eine gemeinsame Welle (103) aufweisen.
62. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle einen Mehr
fachexzenter (113, 114) aufweist.
63. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle ein
axial verschiebbarer Nockenkörper (117) angeordnet ist.
64. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verschiebemagnet
(124) vorgesehen ist, der über ein Drucklager den Rotor
beziehungsweise Welle (123) der Pumpe in axiale Richtung
bewegen kann.
65. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere
Kupplungen vorgesehen sind, die je nach Fördervolumenbedarf,
entsprechend dem Stellsignal des elektronischen Reglers
eine oder mehrere Pumpen, Pumpenstufen, Pumpenkolben
wirkungsmäßig mit dem Antriebsmotor verbinden.
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