DE3908357A1 - Blockiergeschuetzte, hydraulische bremsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Derartige blockiergeschützte Bremsanlagen sind bereits hinreichend beschrieben und somit bekannt. Die DE-OS 34 28 869 offenbart exemplarisch eine hydraulische, blockierge­ schützte Bremsanlage mit einem Tandemhauptzylinder, dem ein Vakuumverstärker zur Pedalkraftunterstützung angeglie­ dert ist. In den Druckmittelwegen zwischen Tandemhauptzy­ linder und den Radbremsen sind elektromagnetische 2/2 Wegeventile angeordnet, die im stromlosen, nicht erregten Zustand ständig geöffnet sind. Die Ansteuerung der 2/2 Wegeventile erfolgt nach der Auswertung der gemessenen elektronischen Signale an den Radsensoren, wonach die Steuerelektronik nach Festlegung des Ventilöffnungssig­ nales nach dem Kriterium Zeitpunkt und Zeitdauer das je­ weilige 2/2 Wegeventil aktiviert.

Zur Erzeugung einer erforderlichen Fremdkraft zum Zwecke der Druckbeaufschlagung der Radbremsen dient zeitweise auch eine entgegengerichtete Fremdkraft, die die Reduzie­ rung des Druckanstieges im Tandemhauptzylinders ermög­ licht. Hierzu bedarf es einer äußerst aufwendigen Ausfüh­ rung des Vakuumbremskraftverstärkers. Hierzu ist der von einer Kolbenrückholfeder beaufschlagte Arbeitskolben fest mit dem Kolben des Hauptzylinders verbunden, während ein Hilfskolben auf das Gehäuse des Außenluftsteuerventiles einwirkt.

Hierbei ist dieser komplizierte Aufbau, insbesondere das Erfordernis eines in der Regel groß dimensionierten Ver­ stärkers zur Erzeugung einer pedalkraftunterstützenden, sowie reglungsfähigen Fremdkraft als nachteilig zu bewer­ ten. Insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Regelge­ schwindigkeit mit der während einer blockiergeschützten Bremsung der erforderliche Bremsdruck ab- und aufgebaut oder gehalten werden muß, ist der Aufbau des Regelkreises unter Berücksichtigung der Bereitstellungsweise von Fremd­ energie entsprechend aussagefähig. Ein weiterer Nachteil ist der verhältnismäßig hohe Bedarf an Hilfsenergie, der für die Pedalkraftverstärkung erforderlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die zuvor erwähnten, nachteiligen Erscheinungen maßgeblich zu redu­ zieren, um eine blockiergeschützte Bremsanlage zu schaf­ fen, die im Vergleich zu konventionellen Bremsanlagen ei­ nen vereinfachten und zugleich funktionsverbesserten Auf­ bau aufweist, sowie sich im besonderen durch einen gerin­ geren Hilfsenergiebedarf auszeichnet, so daß auf die Ver­ wendung der gebräuchlichen Vakuum- und Hydraulikverstärker verzichtet werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentan­ spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Damit ist eine blockiergeschützte Bremsanlage geschaffen, die sich durch einen vergleichsweise einfachen Aufbau un­ ter Wahrung der Funktionssicherheit und Einhaltung der er­ forderlichen Regelgüte auszeichnet. Hierbei werden zur Steuerung der Hilfsenergie jeweils in der Druckaufbauphase dem Bremssystem Druckwellen mit hoher Frequenz einge­ speist, die durch elektromagnetisch sperrbare Rückschlag­ ventile auf einfache Weise präzise über eine Steuerelek­ tronik beeinflußbar sind.

In vorteilhafter Weise läßt sich das im Arbeitsraum peri­ odisch veränderbare Volumen durch einen Kolben realisie­ ren, der in einer einseitig abgeschlossenen Bohrung dich­ tend eine taktweise oszillierende Bewegung ausführt.

Die hydraulisch sperrbare Verbindung der Rückschlagventile zwischen dem Hauptzylinder und den Radbremsen kann durch 2/2 Wegeventile realisiert werden, die in ihrer Grund­ stellung sowohl den Zulauf, wie auch den Druckmittelrück­ lauf geöffnet halten.

In einfacher, vorteilhafter Weise läßt sich das 2/2 Wege­ ventil elektromagnetisch ansteuern, wobei die Steuerein­ heit Signale der Radsensoren mit den Informationen über die Volumenänderung im Arbeitsraum des Druckwellenerzeu­ gers verarbeitet.

Weiterhin kann die Frequenz der Volumenveränderung an die notwendige Regelfrequenz, die zur Erreichung eines relativ konstanten Schlupfes des jeweiligen gebremsten Rades not­ wendig ist, angepaßt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile sind einer nachfolgend näher erläuterten, prinzipiellen Ausführungsform des Erfindungs­ gedankens zu entnehmen.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge­ mäßen, blockiergeschützten Bremsanlage, wonach ein dem Hauptzylinder 21 vorgeschalteter hydraulischer Druck­ wellengenerator 27 den Druck im Hauptzylinder 21 und den angegliederten, mittels Wegeventilen 5 bis 12 und Rück­ schlagventilen 13 bis 20 steuerbaren Druckmittelstrom an den Radbremsen 22 bis 25 mit hoher Frequenz moduliert. Eine den Radbremsen 22 bis 25 und dem Druckwellengenerator 27 zugeordnete Sensoreinheit 39 bis 42 leitet den Signal­ fluß S 1 bis S 4 bezüglich dem Raddrehverhalten und der Ak­ tivität des Druckwellengenerators 27 an eine Steuerelek­ tronik 28 und wird dort mit Hilfe elektronischer Schalt­ kreise ausgewertet. Hierdurch werden Bremsdrucksteuersig­ nale an den Ausgängen A 1 bis A 10 der Steuerelektronik 28 erzeugt, die abhängig von der periodischen Volumenänderung im Arbeitsraum 26 zu einer bedarfsgerechten, beispiels­ weise sequentiellen elektromagnetischen Erregung der Wege­ ventile 5 bis 12 führen und damit die Bremsdruckmodulation an den jeweiligen, schlupfgefährdeten Rädern ermöglichen. Die elektromagnetischen Wegeventile 5 bis 12 sind als 2/2 Wegeventile jeweils einem in Reihe nachgeschalteten Rück­ schlagventil 13 bis 20 zugeordnet, wobei jede Radbremse zwei parallel geschaltete Ventileinheiten, gebildet aus jeweils einer Kombination von Rückschlagventilen 13 bis 20 und in Reihe geschalteten Mehr-Wegeventilen 5 bis 12, zu­ geordnet sind. Die jeweils paarweise parallel zu jeder Radbremse 22 bis 25 jeweils paarweise zugeordneten Rück­ schlagventile 13 bis 20 sind mit jeweils entgegengesetzter Durchflußrichtung in den Druckmittelkreis integriert. Der hydraulische Druckwellengenerator 27 ist in dem beschrie­ benen Ausführungsbeispiel als Kolbenpumpe konzipiert, so daß auf einfache Weise über einen elektromotorisch ge­ steuerten Kurbeltrieb eine oszillierende, periodisch änderbare Druckänderung im Arbeitsraum 26 ermöglicht wird.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage unter­ scheidet sich bei konventionellem, schlupffreiem Betrieb zur schlupfgeregelten Bremsung durch den Stillstand des als Kolbenpumpe ausgebildeten Druckwellengenerators 27, so daß eine Druckmittelbeaufschlagung der Radbremsen 22 bis 25 lediglich durch die üblicherweise fußkraftproportionale Druckeinspeisung des Hauptzylinders 21 erfolgt. Dabei sind die den Rückschlagventilen 13 bis 20 vorgeschalteten elek­ tromagnetischen Wegeventile 5 bis 12 im stromlosen, elek­ trisch nicht erregten Zustand permanent geöffnet, so daß sich der hydraulische Druck vom Hauptzylinder 21 über die offenen Wegeventile 5 bis 12 auf die zugeordneten Rück­ schlagventile 13 bis 20 fortpflanzen kann, wobei durch die entgegengesetzte Durchlaßrichtung paarweise und parallel jedes der Radbremsen 22 bis 25 vorgeschalteten Rückschlag­ ventile 13 bis 20 das jeweils in Einströmrichtung betätig­ bare Rückschlagventil 13, 15, 17, 19 nach Überschreiten der Federvorspannkraft den Durchlaß zu den Radbremsen 22, 23, 24, 25 und damit den Bremsdruckaufbau ermöglicht, während beim Entlasten des Bremssystems zum Zwecke des Druckabbaus und Rückströmens das jeweils in umgekehrter Durchflußrichtung öffnende Rückschlagventil 14, 16, 18, 20 den Druckmittelrücklauf freigibt.

Bei schlupfgeregelter Bremsung hingegen wird der als Kol­ benpumpe aufgeführte Druckwellengenerator 27 über ein Aus­ gangssignal A 1 der Steuerelektronik 28 aktiviert, so daß proportional zur Drehzahl der Kolbenpumpe Druckmittel mit hoher Frequenz in den Hauptzylinder eingespeist wird. Durch den Signalfluß S 1, S 2, S 3, S 4 von den Radsensoren 39, 40, 41, 42 zur Steuerelektronik 28 werden durch die logische Datenverknüpfung und Auswertung im Zentralprozes­ sor der Steuerelektronik 28 bei Blockiertendenz Brems­ drucksteuersignale erzeugt, die als Steuergeräte Ausgangs­ signale A 2 bis A 10 die zugeordneten Wegeventile elektro­ magnetisch erregen. Tritt die Blockierneigung gleichzeitig an mehreren Rädern auf, oder ist es angebracht, die Brems­ kraft an mehreren Rädern zu reduzieren, so werden über die den in Einströmrichtung zu den Radbremsen 22, 23, 24, 25 öffnenden Rückschlagventile 13, 15, 17, 19 vorgelagerten elektromagnetischen Wegeventile 5, 7, 9, 11 geschlossen, so daß ein Druckabbau in den Radbremsen beim Eintreten des frequenzabhängigen Druckminimums im Hauptzylinder 21 über die in Rückströmrichtung öffnenden Rückschlagventile 14, 16, 18, 20 und den stromlos offenen Wegeventilen 6, 8, 10, 12 in Richtung des Hauptzylinders 21 erfolgt. Folglich kann durch die Phase der Volumenvergrößerung im Arbeits­ raum 26 der Druckwellengenerator 27 das Druckmittel rasch in den Radbremsen entspannen, so daß durch die nahezu ver­ zögerungsfreie Druckminderung die Radrehzahlen schnell wieder zunehmen können. Sobald die gefährdeten Räder wie­ der in den fahrstabilen Betriebsbereich beschleunigen, können zum Zwecke des Bremsdruckkonstanthaltens sowohl die zur Radbremse strömungsoffenen, wie auch die zum Hauptzy­ linder 21 öffnend wirkenden Rückschlagventile 13 bis 20 durch das Ansteuern der zugehörigen Wegeventile 5 bis 12 abgesperrt werden.

Zum Zwecke des Bremsdruckaufbaues ist der jeweilige Druck­ mittelrückfluß zum Hauptzylinder 21 mit Hilfe der den Rückschlagventilen 13 bis 20 in Reihe zugeordneten Wege­ ventilen 5 bis 12 zu sperren. Durch die unabhängig vonein­ ander ansteuerbaren Wegeventile 5 bis 12 kann eine indivi­ duelle Betätigung des Druckmittelzuflusses bzw. Rückflus­ ses erfolgen, ohne maßgebliche Verzögerungszeiten aufneh­ men zu müssen, und unabhängig von der Druckanstiegs- und der Druckabbaugeschwindigkeit im Hauptzylinder 21. Der Druckaufbau in der Druckmittelzuführleitung bei stromlos geöffneten Wegeventilen 5, 7, 9, 11 und in Einströmrich­ tung öffnenden Rückschlagventilen 13, 15, 17, 19 erfolgt nur dann, wenn der in dem Druckwellengenerator 27 erzeugte Druck durch die Volumenverkleinerung im Arbeitsraum 26 höher ist als der Druck in den Radbremsen 22, 23, 24, 25. Hierdurch erfolgt nach dem Prinzip der hochfrequenten Druckwellenaufladung eine Druckmitteleinspeisung in das nachgeschaltete Hydrauliksystem, so daß der fußkraftpro­ portionale Druck im Hydraulikkreis als impulsartige Schwingungserregung durch den Kompressions- und Expan­ sionszyklus des Druckwellengenerators über- oder unter­ schritten wird. Durch die Verknüpfung des Druckwellenge­ nerators 27 mittels dem Eingangssignal S 5 mit der Steuer­ elektronik 28 wird eine Schaltlogistik vorgegeben, die es gestattet, den Druckwellengenerator 27 bedarfsgerecht zu aktivieren und funktionsgerechte Schaltsignale zur Betä­ tigung der Wegeventile 5 bis 12 sicherzustellen.

Bezugszeichenliste:

 1 bis  4 Regelkreis
 5 bis 12 Wegeventil
13 bis 20 Rückschlagventil
21 Hauptzylinder
22 bis 25 Radbremse
26 Arbeitsraum
27 Druckwellengenerator
28 Steuerelektronik
29 Kolben
30 Verbindungskanal
31 bis 38 Druckleitung
39 bis 42 Sensoreinheit
A 1 bis A 10 Steuergeräte-Ausgangssignal
S 1 bis S 4 Steuergeräte-Signalfluß

Claims (10)

1. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage, be­ stehend aus einem pedalbetätigten Hauptzylinder, an dem über Druckmittelleitungen und Ventilmittel die Radbremsen verbunden sind, mit Anschlüssen für einen Druckmittelvorratsbehälter, sowie Radsensoren und einer Steuerelektronik zur Ermittlung des Raddreh­ verhaltens, mit denen zur Bremsschlupfregelung in die Druckmittelleitungen eingefügte, betätigbare Ventileinrichtungen jeweils einen einer Radbremse zugeordneten Regelkreis steuern, dadurch ge­ kennzeichnet, daß

• a) die Ventileinrichtungen eines jeden Regelkrei­ ses (1, 2, 3, 4) jeweils aus einer Parallel­ schaltung von zwei unabhängig voneinander steuerbaren, in der Ruhelage offenen Wegeven­ tilen (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) mit jeweils einem in Reihe zugeordneten Rückschlagventil (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) besteht, von denen je Regelkreis (1, 2, 3, 4) ein Rück­ schlagventil (14, 16, 18, 20) zum Hauptbrems­ zylinder (21) hin öffnet, das andere Rück­ schlagventil (13, 15, 17, 19) zur Radbremse (22, 23, 24, 25) hin öffnet,
• b) ein Arbeitsraum (26) eines Druckwellenerzeu­ gers (27) ein periodisch änderndes Volumen aufweist, wobei die Volumenänderung von der Steuerelektronik (28) registriert wird,
• c) zum Druckabbau in den Radbremsen (22, 23, 24, 25) die hydraulische Verbindung zum Arbeits­ raum (26) in einer Phase der Volumenver­ größerung, zum Druckaufbau in einer Phase der Volumenverkleinerung hergestellt ist.

2. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitsraum (26) ein Kolben (29) beweglich angeordnet ist, der dichtend in einer einseitig ge­ schlossenen Bohrung periodisch verschiebbar ist.

3. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Arbeitsraum (26) über einen Verbin­ dungskanal (30) mit dem Hauptbremszylinder (21) ver­ bunden ist.

4. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder (21) und den Rad­ bremsen (22, 23, 24, 25) mehrere 2/2 Wegeventile (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) geschaltet sind, die die Druckleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) ent­ weder öffnen oder sperren.

5. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedes Wegeventil (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) elektromagnetisch ansteuer­ bar ist, wobei die Steuerung mit der Hubbewegung des Kolbens (29) synchronisierbar ist.

6. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Frequenz der pe­ riodischen Volumenänderung des Druckwellenerzeugers (27) an die notwendige Regelfrequenz zur Regelung des Raddrehverhaltens in der Steuerelektronik (28) anpaßbar ist.

7. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kombination des Rückschlagventiles (13, 15, 17, 19) mit dem jeweils in Reihe und in Richtung der Radbremsen (22 bis 25) öffnenden, dem Rückschlagventil (13, 15, 17, 19) zu­ geordneten Wegeventil (5, 7, 9, 11) als Druckaufbau­ ventil wirksam ist.

8. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kombination des Rückschlagventiles (14, 16, 18, 20) mit dem jeweils in Reihe und in Richtung des Hauptzylinders (21) öffnenden, dem Rückschlagventil (14, 16, 18, 20) zu­ geordneten Wegeventil (6, 8, 10, 12) als Druckabbau­ ventil wirksam ist.

9. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die den Wegeventilen (5 bis 12) zugeordneten Rückschlagventile (13 bis 20) in den Wegeventilen (5 bis 12) integrierbar sind.

10. Verfahren zur Steuerung einer blockiergeschützten, hydraulischen Bremsanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während der Druckaufbauphase in den Radbremsen (22 bis 25) bei Volumenverklei­ nerung im Arbeitsraum (26) des Druckwellenerzeugers (27) die Druckaufbauventile geöffnet sind, während in der Druckabbauphase in den betreffenden Radbrem­ sen (22 bis 25) bei Volumenvergrößerung im Arbeits­ raum (26) die Druckabbauventile geöffnet sind.