DE3902131C2 - Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge

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Description

Die Erfindung betrifft eine blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem pedalbetätigten Bremsdruckgeber, an den über Bremsleitungen Radbremsen angeschlossen sind, aus mindestens einer hydraulischen, mit mindestens einem Einlaß- und Auslaßventil versehenen Hilfsdruckpumpe, sowie aus Radsensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und einer zentralen Regelelektronik zur Erzeugung von elektrischen Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen in einem Schlupfregelungsfall sowohl die Hilfsdruckpumpe als auch den einzelnen Radbremsen zugeordnete, elektromagnetisch betätigbare Druckmitteleinlaß- und -auslaßventile steuerbar sind, wobei die Hilfsdruckpumpe eine Dämpfungskammer in deren Gehäuse aufweist.
Eine derartige Bremsanlage ist aus der gattungsbildenden Schrift DE 26 43 860 A1 bekannt. Das Besondere an der vorbekannten Bremsanlage besteht darin, daß die Dämpfungskammer aus Metall und drucksteif ausgebildet ist und über den zur Leitungsverbindung notwendigen Leitungsinnenraum hinausgeht.
Durch die DE 37 16 515 A1 ist eine andere, blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage bekannt geworden. Die Überwachung der Funktion der hydraulischen Hilfsdruckpumpe erfolgt bei der bekannten Bremsanlage mittels eines an die Pumpe ange­ schlossenen Druckschalters, dessen Ausgangssignal von einem elektronischen Regler ausgewertet wird. Der in Frage kommende Druckschalter bzw. dessen Einbau ist jedoch mit erheblichem Aufwand verbunden.
In einer weiteren, nicht vorveröffentlichten, jedoch zum Stand der Technik zählenden Patentanmeldung DE 38 28 933 A1 werden zur Überwachung der Funktion der Hilfsdruckpumpe das Körperschallspektrum erfassende Sensoren vorgeschlagen, deren Einbau bzw. Befestigung einen zusätzlichen Bearbeitungs- bzw. Montageaufwand bedeuten kann.
Schließlich ist aus der nicht vorveröffentlichten DE 38 42 602 A1 eine Hydraulikpumpe bekannt, die eine Dämpfungskammer aufweist, die innerhalb eines Verschlußteiles ausgebildet ist. Durch das Verschlußteil wird eine im Pumpengehäuse ausgebildete Sackbohrung verschlossen, die über einen Kanal mit der Ausgangsseite eines Auslaßventils der Pumpe verbunden ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine sichere und kostengünstige Überwachung der Funktion der hydraulischen Hilfsdruckpumpe bei gleichzeitiger Erhöhung deren Betriebssicherheit ohne zusätzlichen Aufwand zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Bremsanlage erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dämpfungskammer von einer in das Gehäuse eingeschobenen Hülse gebildet wird, daß mindestens ein in der hydraulischen Hilfsdruckpumpe generierte hydraulische Druckstöße und/oder im Pumpenauslaßventil entstehende Vibrationen erfassender Körperschallsensor vorgesehen ist, der in einer Verlängerung des Pumpen-Auslaßventils oder der Hülse integriert ist.
Durch die Aufnahme des Körperschallsensors im Ventilkörper bzw. der ohnehin vorhandenen Hülse wird eine sehr kompakte und einfache Anordnung erreicht, die kostengünstig her­ stellbar ist und eine hohe Betriebssicherheit der hydrau­ lischen Anlage gewährleistet.
Eine zweite Lösung der vorhin erwähnten Aufgabe besteht bei einer gattungsgemäßen Bremsanlage darin, daß die Dämpfungskammer von einer in das Gehäuse eingeschobenen Hülse gebildet wird, daß mindestens ein in der hydraulischen Hilfsdruckpumpe generierte hydraulische Druckstöße und/oder im Pumpenauslaßventil entstehende Vibrationen erfassender Körperschallsensor vorgesehen ist, der durch ein mit einer seismischen Masse zusammenwirkendes, druckempfindliches Sensorelement gebildet ist und daß die seismische Masse durch einen Permanentmagneten gebildet ist, dessen Kraft das Sensorgehäuse auf dein Gehäuse der Hilfsdruckpumpe hält und den Permanentmagneten gegen das Sensorselement vorspannt.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen im Zusammen­ hang mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
Fig. 1 die wichtigsten Bauteile einer blockierge­ schützen Bremsanlage nach der Erfindung in vereinfachter Darstellung, teilweise im Schnitt, teilweise rein schematisch; und
Fig. 2 und 3 je eine Ausführung einer bei der schlupf­ geregelten Bremsanlage nach Fig. 1 verwen­ deten Hilfsdruckpumpe;
Fig. 4 einen bei einer Bremsanlage nach Fig. 1 verwendeten Körperschallsensor im Schnitt; und
Fig. 5 eine andere Ausführungsform des bei einer Bremsanlage nach Fig. 1 verwendeten Körper­ schallsensors im Schnitt.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel be­ sitzt die erfindungsgemäße Bremsanlage als Bremsdruckgeber 1 ein im wesentlichen aus einem Tandem-Hauptzylinder 2 und einem vorgeschalteten Unterdruck-Verstärker 3 bestehendes hydraulisches Aggregat. Über eine Druckstange 4 wird in bekannter Weise die auf ein Bremspedal 5 ausgeübte Pedal­ kraft F auf den Unterdruck-Verstärker 3 und von diesem hilfskraftunterstützt auf einen Primärkolben 6 und einen Sekundärkolben 7 des Tandem-Hauptzylinders 2 übertragen.
In der gezeigten Lösestellung der Bremse sind sowohl der Primär- als auch der Sekundärraum 8, 9 des Hauptzylinders 2 über offene Zentral-Regelventile 10, 11, deren Anschluß­ kanäle 12, 13, sowie schließlich über Nachlaufräume 14, 15, über Anschlußbohrungen 16, 17 und über hydraulische Leitungen 18, 19 mit einem Druckausgleichs- und Druck­ mittel-Vorratsbehälter 20 verbunden.
Die beiden Bremskreise 1,11 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 geschal­ teten Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 sind den Diagonalen zu­ geordnet.
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 Rückflußleitung 37 einerseits mit dem Druckausgleichsbehälter 20 und andererseits über die Saugleitung 61 und ein Einlaßventil mit der Saugseite einer Hilfsdruckpumpe 21, in Verbindung stehen. Es handelt sich um eine elektromotorisch (Notor 40) angetriebene Hydraulikpumpe, beispielsweise eine Radialkolbenpumpe. Die elektrischen Anschlüsse "m" und "Masse" sind ebenfalls symbolisch angedeutet. Die im Gehäuse der Hilfsdruckpumpe 21 integrierten Pumpen- Auslaßventile 38, 39 sind jeweils mit einem Körperschall­ sensor 26, 27 ausgerüstet, dessen Aufgabe im nachfolgenden Teil erläutert wird.
Die Ausgangssignale der beider Körperschallsensoren 26, 27 werden über lediglich schematisch dagestellte Leitungen s₁, s₂ einem elektronischen Regler 28 zugeführt, dessen Aufgabe weiter unten beschrieben wird.
Die Fahrzeugräder sind mit induktiven Sensoren S₁ bis S₄ ausgerüstet, die mit einer synchron zur Radumdrehung mitlaufenden Zahnscheibe zusammenwirken und elektrische Signale erzeugen, die das Raddrehverhalten, d. h. die Rad­ geschwindigkeit und deren Änderungen, erkennen lassen. Diese Signale werden über die Eingänge E₁ bis E₄ des elektronischen Reglers zugeführt, der 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 werden und dadurch der Bremsdruck konstant gehalten, abgebaut und zur gegebenen Zeit wieder erhöht wird. Über die Ausgänge A₁ bis A₄ werden hierzu die Betätigungsmagnete der Einlaß- und Aus­ laßventile angesteuert; die elektrischen Verbindungs­ leitungen zwischen den Anschlüssen A₁ bis A₄ und den Wicklungen der Ventile 22, 23, 24, 25, 29, 30, 35, 36 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Der elektronische Regler 28 kann in bekannter Weise durch festverdrahtete Schaltkreise oder durch programmierbare elektronische Bausteine, wie Microcomputer oder Micropro­ zessoren, realisiert werden.
Das Einschaltsignal zum Inbetriebsetzen des Antriebsmotors 40 der Hilfsdruckpumpe 21, der während einer Schlupf­ regelung laufen muß, wird über den Anschluß 13 an den Motor 40 angelegt.
Die Bremsanlage arbeitet wie folgt:
Bei Bremsbetätigung wird die Pedalkraft F, unterstützt durch die Druckdifferenz im Verstärker 3, auf die Haupt­ zylinderkolben 6, 7 übertragen. Die Zentral-Regelventile 10, 11 schließen, so daß sich nunmehr in den Druckräumen 8, 9 und damit in den Bremskreisen I, II Bremsdruck auf­ bauen 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 S₁ bis S₄ und des Reglers 28 eine Blockiertendenz an einem oder an mehreren Rädern erkannt, so setzt die Schlupfregelung ein. Der Antriebsmotor 40 der Hilfsdruckpumpe 21 wird eingeschal­ tet, wobei sich in den beiden Einströmleitungen 45, 46 ein Druck aufbaut, der einerseits über die Ventile 38, 39 und die Zweigleitungen 47, 48 bzw. 49, 50 und über die Einlaß­ ventile 25, 26 bzw. 29, 30 auf die Radzylinder der Rad­ bremsen 31 bis 34 einwirkt und andererseits die Druckräume 8, 9 des Hauptzylinders 2 beaufschlagt.
Ein Signal des Reglers 28 führt zur Umschaltung der elektromagnetisch betätigbaren Einlaß-Ventile 24, 25 bzw. 29, 30 und damit zum Absperren der Bremskreise I, 11 bzw. der Zweigleitungen 47 bis 50. Eine weitere Verschiebung der Hauptzylinderkolben 6, 7 in Betätigungsrichtung sowie eine Entleerung der Druckräume 8, 9 wird verhindert, da nunmehr das Druckmittel von der Hilfsdruckpumpe 21 über die Einströmleitungen 45, 46, die geöffneten Rückschlag­ ventile 38, 39 und die Hauptbremsleitungen 62, 63 in die Druckräume 8, 9 einströmt und die Hauptzylinderkolben 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 A₁ bis A₄ weitere schlupf­ regelnde Bremsdruck-Steuersignale zugeführt werden.
Die in der hydraulischen Hilfsdruckpumpe 21 generierten hydraulischen Druckstöße sowie die in ihren Auslaßventilen 38, 39 durch das Schlagen ihrer vorzugsweise als Kugeln ausgebildeten Schließkörper verursachten Vibrationen werden von den beiden Körperschallsensoren 26, 27 erfaßt, deren Ausgangssignale nach einer entsprechenden Auswertung durch den elektronischen Regler 28 zu der Aussage: "Pumpe fördert, fördert nicht bzw. fördert mit definiertem Volumenstrom" herangezogen werden können.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Einlaßventile 24, 25 bzw. 29, 30 noch durch in Bypass-Leitungen 64, 65, 66, 67 parallel geschaltete Rückschlagventile 41, 42 bzw. 43, 44 abgesichert. Diese Rückschlagventile 41, 42 bzw. 43, 44 ermöglichen in besonderen Fällen eine Beendi­ gung der Bremsdruckregelung bzw. ein Lösen der Radbremsen, da bei noch geschlossenen Einlaßventilen 24, 25 bzw. 29, 30, und Auslaßventilen 22, 23 bzw. 35, 36 Druckmittel aus den Radbremsen 31 bis 34 in die Druckräume 8, 9 zurück­ strömen kann, wenn die Kolben 6, 7 des Hauptzylinders 2 in die Ausgangsstellung zurückgeschoben sind und die Zentral-Regelventile 10, 11 sich in der Offenstellung befinden.
Wie den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, bestehen im Prinzip zwei vorteilhafte Möglichkeiten, die Körperschall­ sensoren 26, 27 in eine wirksame Verbindung mit der Hilfs­ druckpumpe 21 zu bringen. Bei der ersten, in Fig. 2 ge­ zeigten Ausführungsvariante wird das Gehäuse 61 des Körperschallsensors 26 durch eine axiale Verlängerung 62 des im Pumpengehäuse 51 eingesetzten Pumpenauslaßventils 38 gebildet, während bei der zweiten Ausführungsvariante nach Fig. 3 der Körperschallsensor 27 in einer axialen Verlängerung 63 einer im Pumpengehäuse 51 eingesetzten metallischen Hülse 64 untergebracht ist, die eine hydrau­ lische Dämpfungskammer 65 dargestellt. Die Aufgabe der Druckkammer 65 besteht in der Reduzierung der im Betrieb der Hilfsdruckpumpe 21 entstehenden Druck- und Förder­ strompulsationen bzw. -geräusche.
Bei der ersten, in Fig. 4 dargestellten Ausführungs­ variante des Körperschallsensors 26 ist im Gehäuse 61 eine Sackbohrung 52 vorgesehen, an deren Boden ein vorzugsweise aus Piezokeramik bestehendes Sensorelement 53 angeordnet ist. Das Sensorelement 53 wirkt mit einer daran anliegenden seismischen Masse 54 zusammen, wobei zwischen dem Boden der Sackbohrung 52 und dem Sensorelement 53 sowie zwischen dem Sensorelement 53 und der seismischen Masse 54 je eine Kontaktfläche 55 an­ geordnet ist. Die Kontaktfläche 55 wird durch eine ein­ seitig kupferkaschierte Kaptonfolie gebildet. Die seismische Masse 54 ist im dargestellten Beispiel als ein Stahlzylinder 56 ausgebildet, der gegen das piezokera­ mische Sensorelement 53 mittels einer Druckfeder, vorzugs­ weise einer Federscheibe 57, vorgespannt ist. Die Feder­ scheibe 57 stützt sich dabei an einem in einer Nut einge­ setzten Sicherungsring 58 ab. Die Vorspannung kann auch mit anderen federnden Elementen bewirkt werden und sie kann auch durch eine Ringmutter aufgebracht werden.
Nach außen hin ist die Sackbohrung 52 durch ein aus geeignetem Kunststoff bestehendes Verschlußstück 59 ver­ schlossen. Die zylindrische Innenwand 60 des Verschluß­ stücks 59 weist mehrere ringförmige umlaufende Vorsprünge 66 auf, die das Verschlußstück 59 am Gehäuse 61 fixieren und für eine Abdichtung zwischen den beiden Teilen sorgen. Mit den Kunststoff ist ein zweiadriges, abgeschirmtes Kabel 67 umspritzt, dessen Leiter 68 mittels Lötver­ bindungen (Kontaktfahnen) mit den beiden Kontaktflächen 55 verbunden sind. Die im Inneren des Gehäuses 61 vorhandenen Leerräume sind mit einer dämpfenden bzw. dichtenden Masse 69, beispielsweise Silikonkautschuk vergossen.
Bei der in Fig. 5 gezeigten zweiten Ausführungsvariante des bei der erfindungsgemäßen Bremsanlage verwendeten Körperschallsensors 27 wird dessen Sensorgehäuse 71 am Gehäuse 51 der hydraulischen Hilfsdruckpumpe durch die Kraft eines als seismische Masse verwendeten Permanent­ magneten 72 gehalten, wobei zwischen dem Sensorgehäuse 71 und dem Pumpengehäuse 51 zusätzlich eine Klebeschicht 73 vorgesehen sein kann. Der Permanentmagnet 72 wirkt mit einem piezoelektrischen Sensorelement 74 zusammen, das am Boden einer axialen Ausnehmung im Sensorgehäuse 71 unter Zwischenschaltung einer ersten Isolierschicht 75 ange­ ordnet ist. Eine zweite Isolierschicht 76 ist zwischen dem Sensorelement 74 und dein Permanentmagneten 72 vorgesehen, wobei die den Permanentmagneten 72 gegen das Sensorelement 74 vorspannende Kraft die magnetische Kraft ist, die aus dem Zusammenwirken des Permanentmagneten 72 mit der metallischen Oberfläche des Pumpengehäuses 51 resultiert. Der Permanentmagnet 72 kann vorzugsweise aus SeCo oder NdFe bestehen.
Die im Sensorgehäuse 71 vorhandenen Leerräume sind bei dieser Ausführung mit aushärtbarem Material 77, z. B. Epoxidharz, vergossen.
Das Sensorelement 53, 74 kann bei einer anderen denkbaren Ausführung auch durch eine Druckmeßkapsel gebildet werden, wobei dann durch einen kleinen Bohrungskanal die Druck­ schwankungen im hydraulischen Medium direkt erfaßt werden können, d. h. ohne Umwege über den Körperschall.

Claims (12)

1. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem pedalbetätigten Bremsdruckgeber, an den über Bremsleitungen Radbremsen angeschlossen sind, aus mindestens einer hydraulischen, mit mindestens einem Einlaß- und Auslaßventil versehenen Hilfsdruckpumpe, sowie aus Radsensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und einer zentralen Regelelektronik zur Erzeugung von elektrischen Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen in einem Schlupfregelungsfall sowohl die Hilfsdruckpumpe als auch den einzelnen Radbremsen zugeordnete, elektromagnetisch betätigbare Druckmitteleinlaß- und -auslaßventile steuerbar sind, wobei die Hilfsdruckpumpe eine Dämpfungskammer in deren Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskammer von einer in das Gehäuse eingeschobenen Hülse gebildet wird, daß mindestens ein in der hydraulischen Hilfsdruckpumpe generierte hydraulische Druckstöße und/oder im Pumpenauslaßventil entstehende Vibrationen erfassender Körperschallsensor (26, 27) vorgesehen ist, der in einer Verlängerung (62, 63) des Pumpen-Auslaßventils (38, 39) oder der Hülse (64) integriert ist.
2. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körperschallsensor (26, 27) durch ein mit einer seismischen Masse (54) zusammenwirkendes, druckkraftempfindliches Sensorelement (53) gebildet ist.
3. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seismische Masse (54) gegen das Sensorelement (53) vorgespannt ist.
4. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seismische Masse (54) durch einen am Sensorelement (53) anliegenden Stahlzylinder (56) gebildet ist, dessen Vorspannung mittels einer im Sensorgehäuse (61) abgestützten Federscheibe (57) aufgebracht wird.
5. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem pedalbetätigten Bremsdruckgeber, an den über Bremsleitungen Radbremsen angeschlossen sind, aus mindestens einer hydraulischen, mit mindestens einem Einlaß- und Auslaßventil versehenen Hilfsdruckpumpe, sowie aus Radsensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und einer zentralen Regelelektronik zur Erzeugung von elektrischen Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen in einem Schlupfregelungsfall sowohl die Hilfsdruckpumpe als auch den einzelnen Radbremsen zugeordnete, elektromagnetisch betätigbare Druckmitteleinlaß- und -auslaßventile steuerbar sind, wobei die Hilfsdruckpumpe eine Dämpfungskammer in deren Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskammer von einer in das Gehäuse eingeschobenen Hülse gebildet wird, daß mindestens ein in der hydraulischen Hilfsdruckpumpe generierte hydraulische Druckstöße und/oder im Pumpenauslaßventil entstehende Vibrationen erfassender Körperschallsensor vorgesehen ist, der durch ein mit einer seismischen Masse zu­ sammenwirkendes, druckempfindliches Sensorelement gebildet ist und daß die seismische Masse durch einen Permanentmagneten (72) gebildet ist, dessen Kraft das Sensorgehäuse (71) auf dem Gehäuse (51) der Hilfsdruckpumpe (21) hält und den Permanentmagneten (72) gegen das Sensorelement (74) vorspannt.
6. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (53, 74) aus einer Piezokeramik besteht.
7. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (53, 74) aus einer Piezofolie besteht.
8. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (53, 74) durch eine Druckmeßkapsel gebildet ist.
9. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Leerräume des Sensorgehäuses (61) mit einer dämpfenden Masse (69), beispielsweise Silikonkautschuk vergossen sind.
10. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Steuergehäuses (61) als Sechskant ausgebildet ist.
11. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (72) aus SeCo oder NdFe besteht.
12. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (74) zwischen zwei Isolierschichten (75, 76) angeordnet ist und die Leerräume des Sensorgehäuses (71) mit aushärtbarem Material (77), bzw. Epoxidharz, vergossen sind.
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