DE4015884A1 - Blockiergeschuetzte bremsanlagen, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Blockiergeschuetzte bremsanlagen, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

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DE4015884A1 DE19904015884 DE4015884A DE4015884A1 DE 4015884 A1 DE4015884 A1 DE 4015884A1 DE 19904015884 DE19904015884 DE 19904015884 DE 4015884 A DE4015884 A DE 4015884A DE 4015884 A1 DE4015884 A1 DE 4015884A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine blockiergeschützte Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.
Bei bekannten schlupfgeregelten Bremsanlage dieser Art (DE-OS 36 27 000) wird als Bremsdruckgeber ein Tandem-Hauptzylinder mit vorgeschaltetem pneumatischen Bremskraftverstärker verwendet. Das Hilfsdruckversorgungs­ system enthält zwei Hydraulikpumpen verteilt auf jeweils ei­ nen zugeordneten, die Radbremsen diagonal verbindenden Bremskreis, aus dem bei schlupfgeregelter Bremsbetätigung mit Hilfe von Regelventilen ein fußkraftproportionaler Hilfsdruck eingeleitet wird. Dieser dynamische Hilfsdruck wird einerseits auf die am Hauptzylinder angeschlossenen statischen Bremskreise übertragen. Zum anderen wirkt dieser dynamische Druck auf die Radbremsen. Zur Schlupfregelung sind in den Hydraulikkreis Einlaßventile eingefügt, die nor­ malerweise auf Durchlaß geschaltet sind und mit denen bei drohendem Blockieren eines Rades der Druckmittelzufluß zu der betreffenden Radbremse gesperrt werden kann.
Desweiteren sind Auslaßventile an den Radbremsen vorgesehen, über die, wenn erforderlich, Druckmittel von der Radbremse zu dem Vorratsbehälter hin abgeleitet werden kann. Beim Ein­ setzen der Schlupfregelung werden über einen Elektromotor die Hilfsdruckpumpen aktiviert und über die Ein- und Auslaß­ ventile geregelter Druck in die Radbremsen eingeleitet. Außerdem werden aus Sicherheitsgründen mit Hilfe des dynami­ schen Hydraulikkreises die Kolben im Tandem-Hauptzylinder zurückgestellt oder arretiert.
Als nachteilig erweist bei dieser beschriebenen Bremsanlage, daß in Abhängigkeit von den dynamischen Strömungsvorgängen und dem durch die Schaltfrequenzen der Ventile modulierten Druck Schallschwingungen über das Fluid auf das Bremsen­ system übertragen werden, so daß die dem Bremsensystem zuge­ ordneten massebehafteten Teile, die folglich ein Schwin­ gungsgebilde darstellen, unter Berücksichtigung ihrer spezi­ fischen Eigenschwingzahlen zum Aufbau von Resonanzschwingun­ gen neigen. Abgesehen von der hierdurch unter Betracht zu ziehenden mechanischen Beanspruchung infolge von Druckimpul­ sen unterschiedlicher Intensität, ist der als störend em­ pfundene Geräuschpegel zu reduzieren. Als weiterer Nachteil soll auf den relativ hohen Förderdruck der Hilfsdruckpumpe verwiesen werden, der eine Anpassung an die tatsächlichen Bedürfnisse während der Bremsschlupfregelung nicht zuläßt und der damit über die eigentliche Regelcharakteristik zur Verstärkung des Geräuschpegels beitragen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine blockiergeschützte Bremsanlage derart zu verbessern, daß die zuvor beschriebene, nachteilig akustisch vernehmbare Ge­ räuschentwicklung infolge von Druckimpulsen unterschied­ licher Intensität und die damit hervorgerufenen instationä­ ren Schallemissionen verringert werden können. Desweiteren ist es das Ziel der Erfindung über die Wahrung der Regelgüte hinaus eine Verbesserung der Regelcharakteristik zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die dem Patentan­ spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst. Die Erfindung ba­ siert somit im wesentlichen auf dem Grundgedanken, eine Re­ gelung bzw. Begrenzung des Pumpendruckes und Pumpen-Volumens in Abhängigkeit des Radbremsdruckes vorzunehmen, um den re­ lativ hohen Pumpendruck individuell an die realen Bedürfnis­ se der Bremsschlupfregelung anzupassen.
Hierzu ist es vorteilhaft, den am Einlaßventil zur Radbremse wirksamen Differenzdruck durch ein Druckbegrenzerventil zu steuern, das einserseits hydraulisch an den Radzylinder­ druck, andererseits hydraulisch an die Hilfsdruckpumpe ange­ schlossen ist, um beim Überschreiten eines definierten Vor­ druckes im Druckbegrenzerventil eine hydraulische Verbindung zum drucklosen Vorratsbehälter herzustellen.
Um während der automatischen Bremsdruckregelung ein unbeab­ sichtigtes Rückströmen von Druckmittel in den Hauptzylinder und damit in den drucklosen Vorratsbehälter zu verhindern, sieht die weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ge­ mäß Anspruch 2 vor, in die Hauptdruckleitung - und zwar zwi­ schen dem Hauptzylinder und dem der Radbremse zugeordneten Einlaßventil - ein Sperrventil einzubauen, das in Abhängig­ keit vom geregelten Druck der Hilfsdruckpumpe die Druckmit­ telverbindung zwischen dem Bremsdruckgeber und der Radbremse unterbricht.
Eine weitere Präzisierung zur erfindungsgemäßen Bremsanlage geht aus den Ansprüchen 3 und 4 hervor, wonach zur Einhal­ tung der gewünschten Druckdifferenz am Einlaßventil, der Vordruck mittels einer Druckfeder am Druckbegrenzerventil beispielsweise auf 20 bar eingestellt werden kann.
Zweckmäßigerweise ist gemäß Anspruch 5 zwischen dem Brems­ druckgeber und dem hydraulisch ansteuerbaren Sperrventil ei­ ne in Richtung des Hauptzylinders öffnend wirkendes sowie parallel zur Hauptdruckleitung angeordnetes Rückschlagventil vorgesehen, um aus funktionsrelevanten Überlegungen bei Be­ darf eine rasche Druckabsenkung in der Radbremse sicherzu­ stellen.
Infolge der fahrdynamischen Achslastverteilung und der da­ raus resultierenden Bremskraftverteilung zwischen der Vor­ der- und Hinterachsbremse sieht die Merkmalskombination von Anspruch 6 vor, die Regelung der Hilfsdruckpumpe in Abhän­ gigkeit vom Bremsdruck in der Vorderradbremse vorzunehmen.
Die konkrete bauliche Ausgestaltung zur Realisierung eines veränderbaren Pumpenfördervolumens respektive Pumpendrucks sieht gemäß Anspruch 7 vor, den Pumpenhub der gebräuchlichen Kolbenpumpen über eine Exzenterverstellung zu variieren.
In der weiteren steuer- und regelungstechnischen Weiterbil­ dung des Erfindungsgedankens ist die Anpassung des Pumpen­ druckes- bzw. Fördervolumens an einen kenndatenspezifischen Drehzahl- /Drehmomentenverlauf unter Einhaltung einer kon­ stanten Pumpenleistung vorgesehen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand einer Zeich­ nung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dar­ gestellten Merkmale für sich sowie in sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zu­ sammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigt die Fig. 1 die prinzipielle hydraulische Schaltung der erfindungsge­ mäßen, blockiergeschützten Bremsanlage in Diagonalbrems­ kreisaufteilung. Zum Zwecke der besseren Überschaubarkeit ist lediglich eine der beiden Bremskreisdiagonalen gezeigt und erläutert.
Diese abbildungsgemäße Bremsanlage besteht aus einem Brems­ druckgeber 6, der über verzweigte Hauptdruckleitungen 5 eine hydraulische Verbindung zu den diagonal aufgeteilten Rad­ bremsen 1 herstellt. Der Bremsdruckgeber 6 weist einen Tan­ dem-Hauptzylinder 10 und Vakuumverstärker 11 auf, wobei der Vorratsbehälter 4 auf konventionelle Weise unmittelbar an dem Tandem-Hauptzylinder 10 befestigt ist. In der Haupt­ druckleitung 5 angeordnet, befindet sich das dem Bremsdruck­ geber 6 zugeordnete Sperrventil 8 und das der Radbremse 1 der Vorderachse zugehörige Einlaßventil 7. Das abbildungsge­ mäße Einlaßventil 7 ist elektromagnetisch ansteuerbar. Es ist dabei ebenso möglich das elektromagnetisch gesteuerte Einlaßventil 7 baulich durch ein hydraulisch schaltbares Blendenventil zu ersetzen, was jedoch eine besondere Anpas­ sung des Regelalgorithmusses an die Bedürfnisse der automa­ tischen Bremsdruckregelung erfordert. Im Abzweig zwischen dem Sperrventil 8 und dem Einlaßventil 7 schließt sich die der zweiten diagonalen Radbremse 1 zugeordnete, ebenfalls mit einem Einlaßventil 7 versehene Hauptdruckleitung 5 an, sowie eine die Hilfsdruckpumpe 2 mit den Hauptdruckleitungen 5 verbindende Hilfsdruckleitung 12. Eine die diagonalen Rad­ bremsen 1 mit dem Vorratsbehälter 4 verbindende Rücklauflei­ tung 13 nimmt jeweils zwischen den Radbremsen 1 und den Ein­ laßventilen 7 ein elektromagnetisch steuerbares Auslaßventil 14 auf und steht ferner mit der Saugleitung der Hilfsdruck­ pumpe 2, wie auch mit einem hydraulischen Anschluß des Druckbegrenzerventils 3 in Verbindung. Das Druckbegrenzer­ ventil 3 ist über an der Hilfsdruckleitung 12 und der Haupt­ druckleitung 5 abgezweigte Steuerdruckleitungen 15 einer­ seits mit der Hilfsdruckpumpe 2 und andererseits mit der Radbremse 1 der Vorderachse verbunden. Weiterhin ist in ei­ ner ODER-Schaltungslogik eine zweite Radbremse 1′ mit dem Druckbegrenzerventil 3 beispielhaft verknüpft. Durch die An­ ordnung einer Druckfeder 16 am Druckbegrenzerventil 3 ist ferner eine Vorspannkraft zur Erzeugung des gewünschten hy­ draulischen Vordrucks wirksam. Zwischen dem Bremsdruckgeber 6 und dem hydraulisch steuerbaren Sperrventil 8 abgezweigt befindet sich in einer parallel zur Hauptdruckleitung ange­ ordneten Druckmittelverbindung 18 ein Rückschlagventil 9, das jeweils mit der zugehörigen Radbremse 1 in Verbindung steht.
Funktionsweise:
Die abbildungsgemäßen Ventilschaltstellungen sind allgemein gültig für die Bremslösestellung wie auch für den Zustand während der schlupffreien Normalbremsstellung.
Bei schlupffreier Betriebsbremsstellung wird in der Haupt­ druckleitung 5 durch die Betätigung des Bremsdruckgebers 6 ein fußkraftproportionaler Druck über das in der Grundstel­ lung auf Durchlaß geschaltete Sperrventil und über die den Radbremsen 1 zugehörigen Einlaßventile 7 aufgebaut. Die den Radbremsen 1 zugeordneten Auslaßventile 14 und Rückschlag­ ventile 9 verharren in ihrer Grundstellung geschlossen, wäh­ rend der Druck in der Hauptdruckleitung 5 in der hydrauli­ schen Steuerdruckleitung 15 des Druckbegrenzerventils 3 wir­ kungsidentisch zur Druckfeder 16 ansteht. Infolge des in Richtung der inaktiven Hilfsdruckpumpe 2 sperrend wirkenden Rückschlagventils 17 verbleibt die das Druckbegrenzerventil 3 mit der Hilfsdruckleitung 12 verbindende Steuerdrucklei­ tung 15 zunächst drucklos.
Sobald auf Grund von niedrigen Fahrbahnreibwerten Brems­ schlupfsignale die Überbremsung eines Fahrzeugrades an eine in der Abbildung nicht näher dargestellte Schlupfregelelek­ tronik übermitteln, wird im Rahmen der ABS-Regelung der Bremsdruck bzw. das Volumen in der gefährdeten Radbremse 1 abgebaut, indem das Auslaßventil 14 über ein elektrisches Signal der Steuerelektronik öffnet und das zugehörige Ein­ laßventil 7 geschlossen wird. Ebenso sorgt die Steuerelek­ tronik für den Anlauf der Hilfsdruckpumpe 2, um den Hilfs­ druck bereitzustellen. Der Hilfsdruck schaltet das Sperrven­ til 8 in Sperrstellung, so daß der Bremsdruckgeber 6 von dem in der Hauptdruckleitung 5 anstehenden Pumpendruck abge­ trennt ist. Infolge des über die Druckfeder 16 voreinge­ stellten Druckbegrenzerventils 3, sowie auf Grund der hy­ draulischen Verknüpfung des Druckbegrenzerventils 3 mit der Radbremse 1 an der Vorderachse und infolge der hydraulischen Verbindung zur Hilfsdruckpumpe 2, reguliert sich der Pumpen­ druck in Abhängigkeit des am Druckbegrenzerventils 3 wirk­ same Radbremsdruckes in Abhängigkeit des federkrafteinge­ stellten hydraulischen Vordrucks selbstätig ein. Folglich ist durch das Druckbegrenzerventil 3 der Pumpendruck auf den jeweiligen Radbremsdruck zuzüglich dem einjustierten Vor­ druck eingestellt. Einerseits kann somit bei Bedarf der Druckaufbau der Hilfsdruckpumpe 2 schneller erfolgen, da durch die erfindungsgemäße hydraulische Schaltung gegen ei­ nen relativ geringeren Druck anzuströmen ist, andererseits ist die Geräuschemission des Einlaßventils 7 deutlich redu­ ziert, da die Druckdifferenz am Einlaßventil 7 nicht höher sein kann, als der von der Druckfeder 16 erzeugte Vordruck des Druckbegrenzerventils 3.
Sobald über die bereits bekannten Radsensoren Bremsschlupf­ signale in einer nicht näher gezeigten Steuerelektronik zur Regelung des Bremsdruckes auf Hochreibwerte führen, wird nach dem Schließen des Auslaßventils 14 zur Einleitung der Druckaufbauphase das zugehörige Einlaßventil 7 geöffnet. Der von der Hilfsdruckpumpe 2 erzeugte und über das Druckbegren­ zerventil 3 eingeregelte dynamische Druck kann sich relativ schnell auf das erforderliche Druckniveau einstellen. Analog zur Bremsdruckregelung auf Niedrigreibwerte wird im brems­ schlupfgeregelten Betrieb auf Hochreibwerte, die Druckdiffe­ renz am Einlaßventil 7 durch den eingestellten Vordruck am Druckbegrenzerventil 3, beispielsweise auf 20 bar, unter allen Betriebsbedingungen konstant gehalten, so daß am Ein­ laßventil 7 eine erhebliche Geräuschminderung zur Geltung kommt.
Durch die Regelung des Pumpendrucks in Abhängigkeit des je­ weils in der Radbremse 1, insbesondere des in der Vorder­ achsbremse, anstehenden Bremsdrucks, ist eine individuelle, bedarfsgerechte Anpassung der hydraulischen Hilfsenergie an die unterschiedlichen Reibwerte zwischen Fahrbahn und Fahr­ zeugrad gewährleistet. Dies bedeutet, daß bei Niedrigreib­ werten die Hilfsdruckpumpe 2 einen geringeren Hilfsdruck einstellt und bei Hochreibwerte den Druck entsprechend er­ höht, so daß zumindest bei einer Schlupfregelung auf Nied­ rigreibwerte eine beträchtliche Verbesserung der Regelgüte erzielt werden kann.
Bezugszeichenliste
 1 Radbremse
 2 Hilfsdruckpumpe
 3 Druckbegrenzerventil
 4 Vorratsbehälter
 5 Hauptdruckleitung
 6 Bremsdruckgeber
 7 Einlaßventil
 8 Sperrventil
 9 Rückschlagventil
10 Tandem-Hauptzylinder
11 Vakuumverstärker
12 Hilfsdruckleitung
13 Rücklaufleitung
14 Auslaßventil
15 Steuerdruckleitung
16 Druckfeder
17 Rückschlagventil
18 Druckmittelverbindung

Claims (8)

1. Blockiergeschützte Bremsanlage, insbesondere für Kraft­ fahrzeuge, mit einem pedalbetätigten, vorzugsweise hilfs­ kraftunterstützten Bremsdruckgeber, der einen Hauptzylin­ der aufnimmt, an den zumindest über eine Hauptdrucklei­ tung eine Radbremse angeschlossen ist, mit einer an eine Hilfsdruckleitung angeschlossenen hydraulischen Hilfs­ druckpumpe, sowie aus Radsensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Bremsdrucksteuersignalen bestehend, die zur Schlupfregelung die in die Druckmit­ telleitungen eingefügten, elektromagnetisch betätigbaren Einlaßventile und Auslaßventile steuern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckbegrenzerventil (3) vom Druck der Hilfsdruckpumpe (2) und von einem an der Radbremse (1) anstehenden Druck beaufschlagbar ist, wobei das Druckbegrenzerventil (3) beim Überschreiten ei­ nes definierten Vordrucks eine hydraulische Verbindung zur drucklosen Rücklaufleitung (13) herstellt, um den Pumpendruck zu regeln.
2. Blockiergeschützte Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrventil (8) in der Hauptdruckleitung (5) zwischen dem Bremsdruckgeber (6) und dem der Radbremse (1) zugehörigen Einlaßventil (7) angeordnet ist, das in Abhängigkeit vom geregelten Druck der Hilfsdruckpumpe (2) die Druckmittelverbindung zwischen dem Bremsdruckgeber (6) und der Radbremse (1) zu sperren vermag.
3. Blockiergeschützte Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Vordrucks im Druckbegrenzerventil (3) eine Druckfeder (16) vorgesehen ist.
4. Blockiergeschützte Bremsanlage nach Anspruch 1 und 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Vordruck auf 20 bar einjustierbar ist.
5. Blockiergeschützte Bremsanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bremsdruck­ geber (6) und dem Sperrventil (8) mindestens eine Druck­ mittelverbindung (18) angeschlossen ist, die ein in Rich­ tung der Radbremse (1) sperrend wirkendes sowie parallel zur Hauptdruckleitung (5) angeordnetes Rückschlagventil (9) aufnimmt.
6. Blockiergeschützte Bremsanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzerventil (3) eine hydraulische Verbindung zur Radbremse (1) der Vorderachse aufweist, um dem Förderdruck und das Förder­ volumen der Hilfsdruckpumpe (2) zu regeln.
7. Blockiergeschützte Bremsanlage nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstellmechanismus, beispielsweise eine Exzen­ terverstellung, zur Variation des effektiven Fördervolu­ mens der Hilfsdruckpumpe (2) vorgesehen ist, wobei der Verstellmechanismus vorzugsweise den Kolbenhub zu verän­ dern vermag.
8. Blockiergeschützte Bremsanlage nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsdruckpumpe (2) mit einer Regeleinrichtung versehen ist, die den Pumpendruck respektive das Förder­ volumen nach einem bremsschlupfadaptiven Drehzahl-/Dreh­ momentkennfeld unter der Voraussetzung konstanter Pumpen­ leistung einstellt.
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