DE3735238A1

DE3735238A1 - Blockiergeschuetzte hydraulische bremsanlage

Info

Publication number: DE3735238A1
Application number: DE19873735238
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Reinartz; Helmut Steffes
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1987-10-17
Filing date: 1987-10-17
Publication date: 1989-04-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Bremsanlage ist z.B. in der DE-OS 36 01 914 beschrieben. Die Funktionsweise läßt sich wie folgt beschreiben. Durch Betätigen des Bremspe dals wird im Hauptbremszylinder ein Druck erzeugt, der sich über die Bremsleitungen zu den Radbremszylindern fortpflanzt. Dabei kann der Bremsdruck Werte annehmen, die Kräften entsprechen, die größer sind als die Kräfte zwischen Reifen und Fahrbahn. Wenn dieser Fall eintritt, dann blockieren die Räder und es treten die bekannten Nachteile für die Fahrdynamik des Fahrzeugs auf. Damit ein derartiger Zustand vermieden wird, wurde schon vor geschlagen, die Radbremse des blockiergefährdeten Rades vom Bremsdruckgeber zu trennen und das Druckmittel aus dem Radbremszylinder in einen drucklosen Vorratsbehälter abzulassen. Auf diese Weise ist die Radbremse nicht län ger druckbeaufschlagt und das blockiergefährdete Rad kann wieder beschleunigen. Die Ventile, die die Verbin dung zum Bremsdruckgeber und zum drucklosen Vorratsbe hälter herstellen, werden Druckmodulationsventile ge nannt. Sie werden von einer Elektronik angesteuert, die das Drehverhalten der Räder auswertet.

Sobald ein erneuter Druckaufbau in der Radbremse notwen dig wird, wird die Druckmittelverbindung der Radbremse zum drucklosen Ausgleichsbehälter unterbunden und dieje nige zum Bremsdruckgeber wieder geöffnet. Das aus der Radbremse abgelassene Druckmittel wird aus dem Brems druckgeber ersetzt, wodurch dessen Druckmittelvorrat nach und nach abgegeben wird und bald erschöpft ist. Es wurde daher schon vorgeschlagen, mittels einer hydrau lischen Pumpe während einer Bremsschlupfregelung der oben beschriebenen Art Druckmittel in den Hauptbrems zylinder zu leiten. Die Förderleistung der Pumpe muß so ausgelegt sein, daß in zeitlichen Mitteln zumindestens das Druckmittelvolumen zur Verfügung gestellt wird, das aus den Radbremsen während der Regelzyklen nach und nach abgelassen wird. Das überschüssige Fördervolumen gelangt in den Hauptbremszylinder und schiebt die Kolben in Richtung auf ihre Grundposition zurück. Sobald die Kol ben ihre Grundposition erreicht haben, öffnen die Zen tralventile, so daß die Pumpe das überschüssige Druck mittelvolumen nun in den Vorratsbehälter fördert. Die Zentralventile wirken dabei als Regelventile, so daß der Pumpendruck sich proportional zur Fußkraft entwickelt.

Durch die direkte Verbindung zwischen dem Pumpenaggregat und dem Hauptbremszylinder, sowie deren gemeinsamen An schluß an die Radbremsen, besteht eine sehr starke Ab hängigkeit zwischen diesen Funktionsteilen, was zur Fol ge hat, daß sich eine starke Rückwirkung am Bremspedal einstellt. Dies soll im folgenden näher erläutert wer den.

Besonders deutlich wird diese Rückwirkung bei einer Bremsung auf einer Fahrbahn mit stark unterschiedlichem Reibungskoeffizienten. Zum Beispiel ist die folgende Situation denkbar. Zunächst erfolgt die Bremsung auf ho hem Reibniveau. In den Radbremsen ist mittels der Druck modulatoren ein Bremsdruck eingesteuert, der diesen Reibverhältnssen entspricht. Wenn nun das Rad in einen Bereich geringen Reibwerts gelangt, dann wird das Aus laßventil über eine längere als sonst in Regelzyklen üb lichen Dauer geöffnet. Die Radbremse wird vom Druckmit tel fast vollständig entleert. Als nächstes wird von der Steuerelektronik das Einlaßventil geöffnet, damit in der Radbremse ein Druck aufgebaut werden kann, der den neuen Reibungsverhältnissen entspricht. In diesem Moment ist ein sehr hoher Druckmittelbedarf vorhanden, da die Radbremse zunächst wieder mit Druckmittel gefüllt werden muß. Die Förderleistung der Pumpe ist aber auf einen derartigen Spitzenbedarf nicht ausgelegt, so daß zusätz lich Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder zur Verfü gung gestellt werden muß. Dies hat aber zur Folge, daß das Pedal um einen Weg entsprechend der entnommenen Druckmittelmenge aus dem Hauptzylinder durchgetreten wird. Sobald der Spitzenbedarf ausgeglichen ist, stellt die Pumpe wieder überflüssiges Druckmittelvolumen zur Verfügung, wodurch der Bremshauptzylinder und damit das Bremspedal in die Grundposition zurückgesetzt wird. Die se Form der Rückwirkung des Regelvorgangs auf das Pedal gefühl tritt aber nicht nur in diesem krassen Beispiel auf, sondern eigentlich bei jedem Regelvorgang, da beim Öffnen des Einlaßventils stets momentan ein hoher Druck mittelbedarf besteht, der nicht allein von der Pumpe ge liefert werden kann, sondern vom Hauptzylinder mit aus geglichen werden muß.

Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, die Rückwir kung des Regelvorganges auf das Bremspedal zu verklei nern. Zur Lösung dieser Aufgabe wurde zwar schon vorge schlagen, elektromagnetische Sperrventile dem Haupt bremszylinder nachzuschalten, und diese während einer Bremsschlupfregelung hydraulisch zu sperren. Da diese Ventile aber während der gesamten Bremsschlupfregelung in ihrer Sperrposition gehalten werden müssen, weisen sie einen hohen Energiebedarf auf und sind gleichzeitig störanfällig.

Die Erfindungsaufgabe kann daher dahingehend präzisiert werden, daß zur Lösung der Primäraufgabe nur einfach wirkende Mittel einzusetzen sind, die wenig störanfäl lig sind und einen geringen Energiebedarf aufweisen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in die Leitung zwi schen dem Einlaßventil und dem Hauptbremszylinder eine Querschnittsverengung vorgesehen ist und daß parallel zu dieser Verengung ein Rückschlagventil geschaltet ist, das zum Hauptzylinder hin sperrt.

Auf diese Weise wird erreicht, daß Druckmittel aus dem Pumpenaggregat nur über die Querschnittsverengung dem Hauptbremszylinder zugeführt werden kann. Auf diese Wei se wird eine Pedalpulsation zwar nicht vollständig un terbunden, sie kann aber stark gedämpft werden, so daß sie vom Fahrer nicht als unangenehm empfunden wird. Durch das parallel geschaltete Rückschlagventil wird er reicht, daß bei einer konventionellen Bremsung, d.h. bei einer Bremsung ohne Bremsschlupfregelung, die Quer schnittsverengung den raschen Druckaufbau in den Rad bremszylindern nicht behindert.

Bei der Ausgestaltung der Querschnittsverengung sind die Einsatzbedingungen eines derartigen Bremsgeräts im Fahr zeug zu beachten. Sie sind insbesondere starken Tem peraturschwankungen unterworfen. Damit ändert sich auch Drosselwirkung der Querschnittsverengung. Eine weitere Erfindungsaufgabe besteht daher darin, diese Einfluß größe zu eliminieren. Es wird dazu vorgeschlagen, die Querschnittsverengung als Teil eines Stromregelventils auszubilden, bei der die Querschnittsverengung die Funktion einer Meßblende übernimmt. Weitere Ausgestal tungsmöglichkeiten des Stromregelventils sind in Unter ansprüchen beschrieben.

Zum Schluß sei darauf hingewiesen, daß die vorgeschla gene Lösung vor allem auch für eine zweikreisige Brems anlage eingesetzt werden kann.

Der Erfindungsgedanke soll anhand eines konkreten Aus führungsbeispiels näher verdeutlicht werden. Das Aus führungsbeispiel kann anhand der Fig. 1 und 2 beschrie ben werden, wobei die

Fig. 1 die Bremsanlage skizziert und die

Fig. 2 ein Stromregelventil darstellt.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel be sitzt die erfindungsgemäße Bremsanlage als Bremsdruckge ber 1 ein im wesentlichen aus einem Tandemhauptzylinder 2 und einem vorgeschalteten Unterdruck-Verstärker 3 be stehendes hydraulisches Aggregat. Über eine Druckstange 4 wird in bekannter Weise die auf ein Bremspedal 5 aus geübte Pedalkraft F auf den Unterdruck-Verstärker 3 und von diesem hilfskraftunterstützt auf die Arbeitskolben 6 und 7 des Tandemhauptzylinders 2 übertragen.

In der gezeigten Lösestellung der Bremse sind die Druck kammern 8, 9 des Hauptzylinders 2 über offene Zentral-Regel-Ventile 10, 11, über Anschlußkanäle 12, 13 im Inneren der Kolben 6, 7 sowie schließlich über Ring kammern 14, 15, über Anschlußbohrungen 16, 17 und über hydraulische Leitungen 18, 19 mit einem Druckaus gleichs- 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 bzw. 29, 30, mit den Radbremsen 31, 32; 33, 34 verbunden. Die parallel geschalteten Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 sind den Dia gonalen zugeordnet.

Die Radbremsen 31, 32, 33, 34 sind außerdem an elektro magnetisch betätigbare, in der Grundstellung gesperrte Auslaßventile 22, 23 bzw. 35, 36, sogenannte SG-Ventile angeschlossen, die über eine hydraulische Rückflußlei tung 37 einerseits mit dem Druckausgleichsbehälter 20 und andererseits über die Saugleitung 61 mit den Saug seiten der Pumpen 21, 21′ in Verbindung stehen. Es han delt sich um elektromotorisch (Motor M) angetriebene Hy draulikpumpen. Die elektrischen Anschlüsse "m" und "Masse" sind ebenfalls symbolisch angedeutet. Außerdem ist eine elektrisch arbeitende Funktions-Überwachungs vorrichtung bzw. Überwachungsschaltung 40 vorgesehen, mit der die Arbeitsweise des Motors M überprüfbar ist.

Die Fahrzeugräder sind mit induktiven Sensoren S ₁ bis S₄ ausgerüstet, die mit einer synchron zur Radumdre hung mitlaufenden Zahnscheibe zusammenwirken und elektrische Signale erzeugen, die das Raddrehverhalten, d.h. die Radgeschwindigkeit und Änderungen, erkennen lassen. Diese Signale werden über die Eingänge S ₁ bis S ₄ einer elektronischen Signalverarbeitungs- und Ver knüpfungsschaltung 28 zugeführt, die Bremsdruck-Steuer signale erzeugt, mit denen beim Erkennen einer Blockier tendenz die Einlaß- und Auslaßventile 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 zwischen den Anschlüssen A ₁ bis A ₄ und den Wicklungen der Ventile 22, 23, 24, 25, 29, 30, 35, 36 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Die Schaltung 28 kann in bekannter Weise durch festver drahtete Schaltkreise oder durch programmierbare elektronische Bausteine, wie Microcomputer oder Micro controller, realisiert werden.

Das Einschaltsignal zum Inbetriebsetzen des Antriebs motors M der Hydraulikpumpen 21, 21′, der während einer Schlupfregelung laufen muß, wird über den Anschluß m an den Motor M angelegt.

Die bisher beschriebene Ausführungsform entspricht im wesentlichen dem Stand der Technik. Zusätzlich wird noch vorgeschlagen, in die Bremsleitungen I und II Quer schnittsverengungen 80, 80′ einzufügen, die zum Rück schlagventil 81, 81′ parallel geschaltet sind. Die Rück schlagventile sperren in Richtung auf die Arbeitskammern 8 und 9.

Die Bremsanlage arbeitet wie folgt:

Bei Bremsbetätigung wird die Pedalkraft F, unterstützt durch den Unterdruck im Verstärker 3, auf die Hauptzy linderkolben 6, 7 übertragen. Die Zentral- Regel-Ventile 10, 11 schließen, so daß sich nunmehr in den Druckkam mern 8, 9 und damit in den Bremskreisen I, II Bremsdruck aufbauen kann, der über die Ventile 24, 25 bzw. 29, 30 zu den Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 gelangt.

Wird nun mit Hilfe der Sensoren S ₁ bis S ₄ und der Schaltung 28 eine Blockiertendenz an einem oder an meh reren Rädern erkannt, setzt die Schlupfregelung ein. Der Antriebsmotor M der Pumpen 21, 21′ schaltet sich ein, wobei sich in den beiden Einströmleitungen 45, 46 ein Druck aufbaut, der einerseits über die Rückschlagventile 38, 39 und die Zweigleitungen 47, 48 bzw. 49, 50 und über die Einlaßventile 25, 26 bzw. 29, 30 auf die Radzy linder der Radbremsen 31 bis 34 einwirkt und anderer seits die Druckkammern 8, 9 des Hauptzylinders 2 beauf schlagt.

Ein Signal der Schaltung 28 führt zur Umschaltung der elektromagnetisch betätigbaren Einlaß-Ventile 24, 25 bzw. 29, 30 und damit zum Absperren der Bremskreise I, II bzw. der Zweigleitungen 47 bis 50. Eine weitere Ver schiebung der Hauptzylinderkolben 6, 7 in Richtung der Pedalkraft F sowie eine Entleerung der Druckkammern 8, 9 wird verhindert, da nunmehr das Druckmittel von den Pum pen 21, 26 über die Versorgungsleitungen 45, 46, die ge öffneten Rückschlagventile 38, 39 und die Haupt-Brems leitungen 62, 63 in die Druckkammern 8, 9 einströmt und die Kolben 6, 7 in ihre Ausgangsstellungen zurückdrückt.

Der tatsächliche Bremsdruckverlauf 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 Bremsdrucksteuersignale zu geführt werden.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Einlaßven tile 24, 25 bzw. 29, 30 noch durch parallel geschaltete Rückschlagventile 41, 42 bzw. 43, 44 abgesichert. Diese Rückschlagventile 41, 42 ermöglichen in besonderen Fäl len eine Beendigung der Bremsdruckregelung bzw. ein Lö sen der Radbremsen, da bei noch geschlossenen Einlaßven tilen 24, 25 bzw. 29, 30, und Auslaßventilen 22, 23 bzw. 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 Aus gangsstellung zurückgeschoben sind und sich die Zen tral-Regel-Ventile 10, 11 in der Offen-Stellung befinden.

Dies ist die Funktionsweise der Bremsanlage gemäß dem Stand der Technik. Durch die Einfügung der Querschnitts verengung 80, 80′ und der Rückschlagventile 81, 81′ erge ben sich folgende Änderungen. Während einer kon ventionellen Bremsung, d.h. einer Bremsung ohne Brems schlupfregelung, erfolgt die Druckmittelzuführung zu den Radbremszylindern aus dem Hauptbremszylinder über die Rückschlagventile 81, 81′. Diese werden vom sich aufbau enden Druck im Hauptbremszylinder geöffnet. Während ei ner konventionellen Bremsung werden somit die Quer schnittsverengungen 80, 80′ umgangen.

Während einer Bremsschlupfregelung fördern die Pumpen 21, 21′, wie erläutert, nicht nur zu den Radbremszylin dern, sondern auch in den Hauptbremszylinder 1. Der Druckmittelweg über die Rückschlagventile 81, 81′ ist ge sperrt. Die Druckmittelförderung über die Querschnitts verengung 80, 80′ erfolgt gedämpft, so daß das Bremspedal nur langsam in seine Grundposition zurückgeführt wird.

Wenn während einer Bremsschlupfregelung Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder nachgefüllt werden muß, so er folgt dies wie bei einer konventionellen Bremsung über die Rückschlagventile 81, 81′. Für die Bremsschlupfrege lung steht somit stets ein ausreichendes Druckmittel zur Verfügung, wobei die Rückwirkung der Schlupfregelung auf das Bremspedal zwar nicht vollständig unterbunden werden kann. Da das Auffüllen der Hauptzylinder aber über die Querschnittsverengung 80, 80′ erfolgt, ist zumindest die se Phase der Bremsbetätigung gedämpft, so daß die Rück wirkungen auf das Pedal als nicht so unangenehm empfun den werden.

Vorteilhaft ist insbesondere eine Erweiterung der Quer schnittsverengung 80, 80′ zu einem Stromregelventil, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist.

Zwischen den Knotenpunkten A und B in den Bremsleitungen I, II ist das in der Fig. 2 dargestellte Ventil einge schaltet. Der Querschnittsverengung 80 nachgeschaltet ist eine zweite Verengung 88, die von einer Druckwaage bestimmt ist. Die Druckwaage 83 besteht aus einem Kolben 84, der in einer Bohrung derart geführt ist, daß die zweite Drosselstelle 88 sperrbar ist.

Der Kolben weist zwei Stirnflächen 86, 87 auf, die vom Druck vor und hinter der Blende 80 beaufschlagt sind.

Gleichzeitig wirkt die Kraft der Feder 85 auf den Kol ben, wodurch sich stets eine Druckdifferenz am Kolben 84 einstellt, die der Federkraft entspricht: Zunächst ist der Druckmittelweg 88 geöffnet, da die Feder 85 den Kol ben 84 in der Darstellung gemäß der Fig. 2 nach rechts drückt. Sobald ein Drchfluß durch die Blende 80 provo ziert wird, entsteht ein Druckgefälle zwischen der Kam mer links vom Kolben 84 und der Kammer rechts vom Kolben 84. Sobald die Druckdifferenz in der Lage ist, die Kraft der Feder 85 zu überwinden, schließt der Druckmittelweg 88 und sperrt die Druckmittelverbindung. Da die Druck mittelverbindung unterbrochen ist, gleichen sich die Drücke links und rechts des Kolbens 84 wieder an, so daß der Druckmittelweg 88 wieder geöffnet wird. Letztlich stellt sich somit ein Druckmittelstrom durch die Meß blende 80 und den Druckmittelweg 88 ein, der der Feder kraft entspricht.

Auf diese Weise wird erreicht, daß der Druckmittelstrom im wesentlichen konstant ist, und zwar unabhängig von Temperaturschwankungen. Es wird somit eine gleichmäßige Rückstellgeschwindigkeit erreicht, auf die sich der Fahrer einstellen kann.

Bezugszeichenliste:

1 Bremsdruckgeber
2 Tandemhauptzylinder
3 Unterdruck-Verstärker
4 Druckstange
5 Bremspedal
6, 7 Arbeitskolben
8, 9 Druckkammer
10, 11 Zentral-Regel-Ventile
12, 13 Anschlußkanal
14, 15 Ringkammer
16, 17 Anschlußbohrung
18, 19 hydraulische Leitung
20 Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter
21, 21′ Hydraulikpumpe
22, 23 Auslaßventil, SG-Ventil
24, 25 Einlaßventil, SO-Ventil
28 Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung
29, 30 Einlaßventil, SO-Ventil
31 bis 34 Radbremse
35, 36 Auslaßventil, SG-Ventil
37 Rückflußleitung
38, 39 Rückschlagventil
40 Überwachungs-Schaltung
41 bis 44 Rückschlagventile
45, 46 Einströmleitung
47 bis 50 Zweigleitung
61 Saugleitung
62, 63 Hauptbremsleitung
80, 80′ Querschnittsverengung, Meßblende
81, 81′ Rückschlagventil
82 Stromregelventil
83 Druckwaage
84 Steuerkolben
85 Feder
86, 87 Stirnflächen
88 Druckmittelweg, Drossel

Claims

1. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage mit ei nem pedalbetätigten Hauptzylinder (2) und einem Pum penaggregat (21, 21′) mit einer Radbremse (31, 32, 33, 34), die mittels eines Einlaßventils (24, 25, 29, 30) an das Pumpenaggregat (21, 22) und an den Hauptzylinder (2) und mittels eines Auslaßventils (22, 23, 35, 36) an den drucklosen Vorratsbehälter (20) angeschlossen ist, dadurch gekennzeich net, daß in die Leitung (62, 63) zwischen dem Ein laßventil (24, 25, 29, 30) und dem Hauptbremszylinder eine Querschnittsverengung (80, 80′) vorgesehen ist und daß parallel zu dieser Verengung ein Rückschlag ventil (81, 81′) geschaltet ist, das zum Hauptzylinder (2) hin sperrt.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Querschnittsverengung (80, 80′) die Meßblende eines Stromregelventils (82, 82′) bildet.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Stromregelventil (82) als weiteres Element eine Druckwaage (83) enthält, die aus einem Steuerkolben (84) besteht, dessen Stirnflächen vom Druck vor und hinter der Meßblende (80) beaufschlagt sind und an dem eine Federkraft (Feder 85) angreift.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Druckdifferenz an den Stirn flächen (86, 87) gegen die Kraft der Feder (85) wirkt.

5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Druckwaage (83) einen Druck mittelweg (88) aufweist, der mittels des Steuerkol bens (84) sperrbar ist.

6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelweg (88) und der Druckmittelweg durch die Blende (80) in Reihe geschaltet sind.

7. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßblende (80) im Steuerkolben (84) angeordnet ist.

8. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese zweikreisig ausgelegt ist, wobei insbesondere der Hauptzylinder als Tandemhauptzylinder (2) und das Pumpenaggregat als Doppelpumpe (21, 21′) ausgebildet sind.

9. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Radbremsen diagonal gegenüberliegender Räder jeweils an einen Druckmittelkreis I, II angeschlossen sind.