DE3913352A1

DE3913352A1 - Schlupfgeregelte hydraulische bremsanlage, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3913352A1
Application number: DE19893913352
Authority: DE
Inventors: Frank Goehring
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1989-04-22
Filing date: 1989-04-22
Publication date: 1990-10-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit Schlupfre gelung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige schlupfgeregelte Bremsanlage für Kraftfahr zeuge ist bereits aus der DE OS 35 05 410 bekannt. Die da rin beschriebene hydraulische Bremsanlage offenbart einen als Bremsdruckgeber ausgebildeten Hauptzylinder mit vorge schaltetem Vakuumbremskraftverstärker. Das Hilfsdruckver sorgungssystem enthält eine Hydraulikpumpe, die bei schlupfgeregeltem Bremsvorgang nach passieren von in Reihe in den Druckmittelkreis integrierten Rückschlagventilen ein fußkraftproportionaler Hilfsdruck in den Radbremsen bei geöffneten, elektromagnetisch mittels Steuerelektronik erregbaren Einlaßventilen erzeugt. Dieser von der dyna mischen Pumpenfrequenz und Schaltfrequenz modulierte Druck wird über das Fluid und über das schwingungsfähige Lei tungssystem auf den Hauptzylinder übertragen, so daß ins besondere in Abhängigkeit von der Schaltfrequenz der Ein- und Auslaßventile während der Druckaufbau- Druckhal te- und Druckabbauphase alle dem Bremssystem zuzuordnen den, massebehafteten Teile einen Schwingkreis bilden, der zu Resonanzschwingungen angeregt werden kann, sowie eine zusätzliche mechanische Beanspruchung des Bremsensystems infolge der Druckpulsation unterschiedlicher Intensität ermöglichen, so daß ein als störend empfundener Geräusch pegel als nachteilige Begleiterscheinung während der schlupfgeregelten Bremsung auftreten kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage derart zu ver bessern, daß die zuvor beschriebene, nachteilig akustisch vernehmbare Geräuschentwicklung infolge der durch insta tionäre Strömungsvorgänge hervorgerufene Druckpulsation zu verringern, wobei gleichzeitig unter Wahrung des nahezu konventionellen Geräteaufbaus eine kostenminimierte Modi fikation der Bremsanlage ermöglicht ist.

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

Hierdurch ist eine schlupfgeregelte Bremsanlage ge schaffen, die sich durch vergleichsweise einfache Integra tion von elastomeren, geräuschdämpfenden Energiespeicher elementen zwischen den Ventilmitteln und der Hilfskraft versorgung des Hydrauliksystemes auszeichnet.

Die vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, das Energiespeicherelement aus heterogenen Werkstoffen herzustellen, so daß durch die Kombination verschiedener Werkstoffeigenschaften der Verformungsgrad abhängig von der hydraulischen Druckbeaufschlagung fest gelegt werden kann. Hierdurch läßt sich beispielsweise ein degressiver Druckanstieg verwirklichen, so daß die Volu menaufnahme des Hydraulikkreises während der ungeregelten Normalbremsung möglichst gering bleibt.

Durch die Verwendung von Naturkautschuk als Rohstoff zur Herstellung und Veredelung eines kunststoffartigen, ela stomeren Gefügekerns läßt sich auf einfache, billige Weise die gewünschte Eigenschaft des Energiespeicherelementes verwirklichen, wobei durch Umschließen des Gefügekerns mittels einer faserverstärkten Hülle eine ausreichende Steifigkeit im Gesamtverbund des Körpers gewährleistet ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und aus der fol genden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele hevor, die in vereinfachter Darstellung die hydraulische Schaltlogi stik und ein praktisches Ausführungsbeispiel zur Integra tion des Energiespeicherelementes in der Bremsanlage zei gen.

Es zeigen:

Fig. 1 Die schematische Anordnung des erfindungsgemäßen Energiespeicherelementes im Hydraulikkreis zwi schen den Hilfsdruckpumpen und Ventileinrichtung.

Fig. 2 Die konstruktive Integration von Energiespeicher elementen in einem an der Hilfsdruckversorgung angeschlossenen Ventilblock.

In dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel be steht die erfindungsgemäße Bremsanlage aus einem Tandem hauptzylinder 2 mit aus einem vorgeschalteten Unterdruck verstärker 3 bestehenden hydraulischen Aggregat bzw. Bremsdruckgeber 1. Über eine Druckstange 4 wird in be kannter Weise die auf ein Bremspedal 5 ausgeübte Pedal kraft F auf den Unterdruckverstärker 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 Zentralre gelventile 10, 11, über Anschlußkanäle 12, 13 im Inneren des Kolbens 6, 7 sowie schließlich über Ringkammern 14, 15, über Anschlußbohrungen 16, 17 und über hydraulische Leitungen 18, 19 mit einem Druckausgleichs- und Druckmit telvorratsbehälter 20 verbunden.

Die beiden Bremskreise I und II des Hauptzylinders 2 sind über elektromagnetisch betätigbare, in der Grundstellung auf Durchlaß geschaltete Einlaßventile 24, 25 bzw. 29, 30 mit den Radbremsen 31, 32, 33, 34 verbunden, wobei das er findungsgemäße, schwingungsdämpfende, elastomere Energie speicherelement 27 jeweils in unmittelbarer Nähe der druckseitig hydraulisch beaufschlagten Einlaßventile 24, 25, 29, 30 im Nebenschluß der Zweigleitungen 47, 48, 49, 50 plaziert ist.

Weiterhin sind zum Zwecke der Schlupfregelung an den Rad bremsen 31, 32, 33, 34 elektromagnetisch betätigte, in der Grundstellung gesperrte Auslaßventile 22, 23 bzw. 35, 36 angeschlossen.

Wobei jedem Auslaßventil 22, 23, 35, 36 druckseitig in ei nem Abzweig der Druckmittelleitung ein schwingungsdämpfen des, elastomeres Energiespeicherelement 27 zugeordnet ist. Über eine Rückflußleitung 37 sind die Auslaßventile 22, 23, 35, 36 einerseits mit dem Druckausgleichsbehälter 20 und andererseits über die Saugleitung 61 mit den Saugseiten mittels eines Motors M mit den Pumpen 21, 26 verbunden. Die elektrischen Masseanschlüsse m sind ebenfalls symbolisch angedeutet. Außerdem ist eine elektronische Überwachungs schaltung 40 vorgesehen, mit der die Arbeitsweise des Mo tors M angesteuert ist.

Die Fahrzeugräder sind mit induktiven Sensoren S 1 bis S 4 ausgerüstet, die mit einer synchron zur Radumdrehung mit laufenden Zahnscheibe zusammenwirken und elektrische Sig nale erzeugen, die das Raddrehverhalten, d.h. die Radge schwindigkeit und Änderungen erkennen lassen. Diese Sig nale werden über die Eingänge S 1 bis S 4 einem elektrischen Steuergerät 28 zugeführt, das Bremsdrucksteuersignale er zeugt, mit denen beim Erkennen einer Blockiertendenz die Einlaß- und Auslaßventile 22 bis 25 und 29, 30, 35, 36 zeitweise umgeschaltet und damit der Bremsdruck konstant gehalten, abgebaut und zur gegebenen Zeit wieder erhöht wird. Über die Ausgänge A 1 bis A 4 werden hierzu die Betä tigungsmagnete der Einlaß- und Auslaßventile angesteuert, die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen den An schlüssen A 1 bis A 4 und den nicht näher abgebildeten Wick lungen der Ventile 22 bis 25 und 29, 30, 35, 36 herge stellt. Das Einschaltsignal zum Inbetriebsetzen des An triebsmotors M der Hydraulikpumpen 21, 26, welche während einer Schlupfregelung laufen muß, wird über den Anschluß m an den Motor M angelegt.

Funktionsweise der Bremsanlage

Bei Bremsbetätigung wird die Pedalkraft F unterstützt durch den Unterdruck im Verstärker 3 auf die Hauptzylin derkolben 6, 7 übertragen. Die Zentralregelventile 10, 11 schließen, so daß sich nunmehr in den Druckkammern 8, 9 und damit in den Bremskreisen I und 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 S 1 bis S 4 und dem elek tronischen Steuergerät 28 eine Blockiertendenz an einem oder an mehreren Rädern erkannt, setzt die Schlupfregelung ein. Der Antriebsmotor M der Pumpen 21, 26 wird aktiviert, wobei sich in den beiden Einströmleitungen ein dyna mischer, jedoch pulsierender Druck aufbaut, der propor tional zur Pumpendrehfrequenz als Erregerfrequenz über die Rückschlagventile 38, 39 und die Zweigleitungen 47, 48 bzw. 49, 50 auf die Einlaßventile 25, 26 bzw. 29, 30 und auf die Druckkammern 8, 9 des Hauptzylinders 2 einwirkt. Durch das Einfügen von Energiespeicherelementen 27 in die Zweigleitungen 47, 48 bzw. 49, 50 erfährt die pulsierende und damit instationäre Druckwelle infolge der Volumendeh nung zunächst eine dämpfende Wirkung, die zur Verklei nerung der Amplitude führt, wobei unter Abstimmung des Energiespeicherelementes 27 auf die Größe der vom einge speisten Druck hervorgerufenen Druckspitze die Dämpfungs charakteristik derart ermöglicht, daß dem höherempfind lichen Frenquenzbereich von 16 bis 20000 Hz ein möglichst niedriger Schaltdruckpegel zugrundegelegt werden kann.

Ein Signal des Steuergerätes 28 führt zur Umschaltung der elektromagnetisch betätigbaren Einlaßventile 24, 25, 29, 30 und damit zum Absperren der Bremskreise I und II bzw. der Zweigleitungen 47 bis 50, wodurch zusätzlich Störfrequen zen abhängig von der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Druckwellen zur Geräuschbildung beitragen können. Die wei tere Verschiebung der Hauptzylinderkolben 6, 7 in Richtung der Pedalkraft 11, sowie eine Entleerung der Druckkammern 8, 9 wird verhindert, da nunmehr das Druckmittel von den Pumpen 21 bis 26 über die geöffneten Rückschlagventile 38, 39 und die Hauptbremsleitungen 62, 63 in den Druckkammern einströmt und die Kolben 6, 7 in ihre Ausgangsstellung zurückdrückt. Der Bremsdruckverlauf in den Radbremsen 31 bis 34 ist durch die Einlaß- und Auslaßventile 29, 30, 35, 36 festgelegt, denen über die Leitungen A 1 bis A 4 weitere schlupfgeregelte Bremsdrucksteuersignale zugeführt werden. Das Umschalten der jeweiligen Einlaßventile 24, 25 bzw. 29, 30 und der Auslaßventile 22, 23 bzw. 35, 36 führt zu stark pulsierenden Druckschwankungen in den Druckmittel leitungen, so daß durch das Einfügen des schwingungs dämpfenden, elastomeren Energiespeicherelementes 27 in un mittelbarer Nähe der druckbeaufschlagten Ventile, angeord net im Nebenschluß der Zweigleitungen 47 bis 50, eine druckabhängige Verformung des Energiespeicherelementes 27 gleichzeitig zu einer druckwellendämpfenden, geringfügigen Volumenerweiterung des Hydraulikkreises führt. Als Ener giespeicherelement 27 eignet sich vorzugsweise ein ellip tisch geformter Körper, dessen Gefügekern 42 eine große Elastizität aufweist, wobei die den Gefügekern 42 um schließende Hülle 43 aus einem Material großer Dichte und Steifgigkeit mit elastischen Verformungseigenschaften auf weist, so daß durch die Abstimmung des Gefügekerns 42 und der Hülle 43 ein Energiespeicherelement 27 definierter Verformung herstellbar ist, wodurch beispielsweise dem in stationären Druckverlauf eine degressive Kennliniencharak teristik aufgeprägt werden kann. Hierdurch ist bei nied rigen Bremsdrücken und damit geringem Geräuschpegel eine Verformung des Energiespeicherelementes 27 zunächst ausge schlossen, wodurch auf vorteilhafte Weise eine zusätzliche Volumenaufnahme des Hydrauliksystemes vermieden ist. Erst bei hohen Drücken erfolgt eine gewünschte, definierte Ver formung des Energiespeicherelementes 27 zum Zwecke der Ge räuschdämpfung. Eine nachteilige Auswirkung des variablen Volumenzuwachses bei hohen Drücken ist hierbei als relativ klein einzustufen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Einlaßventile 24, 25 bzw. 29, 30 noch durch parallel geschaltete Rück schlagventile 41, 42 bzw. 43, 44 abgesichert. Diese Rück schlagventile 41, 42 ermöglichen eine Beendigung der Bremsdruckregelung bzw. ein Lösen der Radbremsen, da bei noch geschlossenen Einlaßventilen 24, 25 bzw. 29, 30 und Auslaßventilen 22, 23 und 35, 36 eine geringe Menge Druck mittel aus den Radbremsen 31 bis 34 in die Druckkammern 8, 9 zurückströmen kann, wennn die Kolben 6, 7 des Hauptzy linders 2 in die Ausgangsstellung zurückgeschoben sind und sich die Zentralregelventile 10, 11 in der Offenstellung befinden.

Fig. 2 zeigt die konstruktive Anordnung zweier elastomerer Energiespeicherelemente 27 in den von den Pumpen 21, 26 kommenden Abzweigleitungen 47 bis 50, wobei in der darge stellten Schnittzeichnung von den zu einem Ventilblock 41 zusammengefaßten Einlaß- und Auslaßventilen 22 bis 25, 29, 30, 35, 36 exemplarisch nur das aus der Abbildung 1 be kannte Einlaßventil 30 und Auslaßventil 36 zu sehen ist. Angrenzend an die dargestellte Zweigleitung 50 befinden sich jeweils druckseitig dem Einlaßventil 30 und dem Aus laßventil 36 zugeordnet die erfindungsgemäßen Energie speicherelemente 27. Die Energiespeicherelemente 27 sind in der bevorzugten Ausführungsform als Kugelkörper ge formt, wobei der weiche Gefügekern 42 von einer Hülle 43 hoher Werkstoffdichte und Steifigkeit umgeben ist, so daß bei Druckbeaufschlagung der Zweigleitungen 50 abhängig von der Aktivierung des Einlaßventiles 30 oder des Auslaßven tiles 36 das jeweils hydraulisch in einer mittels Ver schraubung 44 verschlossenen Kammer 45 angeordnete Ener giespeicherelement 27 druckbeaufschlagt eine definierte Verformung und Volumenaufnahme des Hydrauliksystems ge währleistet, bevor beispielsweise ein Rückströmen über die Rückflußleitung 37 und Vorratsbehälter 20 oder Zuströmen zum abgebildeten Radanschluß 46 erfolgt.

Die Abstimmung der vor den Auslaßventilen angeordneten Dämpferelemente kann auch derart erfolgen, daß eine Line arisierung der Druckauf- und abbaugradienten über einen großen Druckbereich bewirkt wird. Bei Fahrzeugen mit hohem Blockierdruckniveau (< 100 bar) bleibt der hydraulische Druck dadurch über einen weiten Druckbereich während des Druckanstieges und -abfalls pro Ventilpuls konstant.

Bezugszeichenliste

1 Bremsdruckgeber
2 Hauptzylinder
3 Vakuumverstärker
4 Druckstange
5 Bremspedal
6 Arbeitskolben
7 Arbeitskolben
8 Druckkammer
9 Druckkammer
10 Zentralregelventil
11 Zentralregelventil
12 Anschlußkammer
13 Anschlußkammer
14 Ringkammer
15 Ringkammer
16 Anschlußbohrung
17 Anschlußbohrung
18 Hydraulische Leitung
19 Hydraulische Leitung
20 Druckmittelvorratsbehälter
21 Hydraulikpumpe
22 Auslaßventil
23 Auslaßventil
24 Einlaßventil
25 Einlaßventil
26 Hydraulikpumpe
27 Energiespeicherelement
28 Steuergerät
29 Einlaßventil
30 Einlaßventil
31 Radbremse
32 Radbremse
33 Radbremse
34 Radbremse
35 Auslaßventil
36 Auslaßventil
37 Rückflußleitung
38 Rückschlagventil
39 Rückschlagventil
40 Überwachungsschaltung
41 Ventilblock
42 Gefügekern
43 Hülle
44 Verschraubung
45 Kammern
46 Radanschlüsse
47 Abzweigleitung
48 Abzweigleitung
49 Abzweigleitung
50 Abzweigleitung
M Antriebsmotor
m Masseanschluß
F Pedalkraft

Claims

1. Schlupfgeregelte Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem pedalbetätigten, vorzugs weise hilfskraftunterstützten Bremsdruckgeber, mit einem Hauptzylinder, an den über Hauptbremsleitungen die Radbremsen angeschlossen sind, aus hydraulischen Hilfsdruckpumpen sowie aus Radsensoren und elektro nischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Raddrehver haltens und zur Erzeugung von elektrischen Brems drucksteuersignalen bestehend, mit denen zur Schlupfregelung in die Druckmittelleitungen einge fügte, elektromagnetisch betätigbare Druckmittelein laßventile und -auslaßventile steuerbar sind, da durch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckmitteleinlaßventilen (24, 25, 29, 30) bzw. den Druckmittelauslaßventilen (22, 23, 35, 36) und den hydraulischen Hilfsdruckpumpen (21, 26) in un mittelbarer Nähe der druckseitig hydraulisch beauf schlagten Ventile mindestens ein schwingungsdämpfen des, elastomeres Energiespeicherelement (27) mit de finierten Verformungseigenschaften zur Beeinflussung der variablen Volumenaufnahme in den Druckmittellei tungen vorgesehen ist.

2. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Volumenaufnahme des Energie speicherelementes (27) maximal 2 cm³ pro einem Bar Druck beträgt.

3. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Energiespeicherelement (27) vor zugsweise eine elliptische Gestalt aufweist und mit einem heterogenen Gefügekern geringer Gefügedichte und -härte, jedoch hoher Elastizität versehen ist.

4. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefügekern (42) von einer Hülle (43) um schlossen ist, deren Material Werkstoffeigenschaften großer Dichte und Steifigkeit und mit großem ela stischen Verformungsgrad aufweist.

5. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach ei nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Energiespeicher element (27) Verbundwerkstoffe, vorzugsweise Faser verbundwerkstoffe, beinhaltet.

6. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefügekern (42) aus nichtmetallischen, or ganischen Werkstoffen, insbesondere auf Basis von Naturkautschuk hergestellten, elastomeren Kunst stoffen besteht.

7. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach ei nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Energiespeicher element (27) im Nebenschluß der druckbeaufschlagten Zweigleitungen (47, 48, 49, 50) angeordnet ist.

8. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage nach An spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung des Energiespeicherelementes (27) in einer Kammer (45) erfolgt, wobei das lichte Wei tenmaß der Kammer (45) dem druckbeaufschlagten Außenmaß des Energiespeicherelementes (27) ent spricht.

9. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach ei nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Verformungsgrad des Energiespeicherelementes (27) einen degressiven Druckanstieg, sowie einen progressiven Druckabfall in den Radbremsen (31, 32, 33, 34) bewirkt.