DE4214685A1 - Schaltungsanordnung fuer eine bremsanlage mit antriebsschlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für eine hydraulische Bremsanlage, die zur Antriebsschlupfrege­ lung oder zur Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung mit elektrisch betätigbaren Hydraulikventilen und mit einer Hydraulikpumpe ausgerüstet ist, welche im ASR-Modus Druck zur Regelung des Antriebsschlupfes durch Bremseneingriff liefert.

Bekannte hydraulische Bremsanlagen mit Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung bestehen im wesentlichen aus einem mehrkreisigen hydraulischen Bremsdruckgeber, einem Hilfs­ druckversorgungssystem und aus elektrisch betätigbaren Hy­ draulikventilen, mit denen sich der Bremsdruck bzw. der Hilfsdruck in der erforderlichen Weise regeln läßt. Die Steuersignale für diese Hydraulikventile und für den Hilfs­ druck werden mit Hilfe von elektronischen Schaltkreisen er­ zeugt, die Informationen über das Fahrverhalten des Fahr­ zeugs, das Drehverhalten der Räder und andere Meßgrößen ver­ arbeiten. Der Hilfsdruck wird beispielsweise mit Hilfe einer ein- oder mehrkreisigen, elektromotorisch angetriebenen Hy­ draulikpumpe erzeugt. Dieser Hilfsdruck wird auch zur Betä­ tigung der Radbremsen an den angetriebenen Rädern und damit zur Regelung des Antriebsschlupfes durch Bremseneingriff be­ nötigt.

Die Hydraulikkomponenten und insbesondere das Hilfsdruckver­ sorgungssystem müssen bei solchen Anlagen für den Höchstbe­ darf in besonders ungünstigen Situationen ausgelegt werden. Für Standardsituationen und insbesondere für die Antriebs­ schlupfregelung ist die Pumpenleistung und der erzeugte Druck viel zu hoch. Durch hydraulische Druckbegrenzung, Be­ grenzung der Aufnahmeleistung, der Drehzahl des Pumpenmotors oder dergleichen muß daher die Förderleistung der Pumpe be­ grenzt und das überschüssige Fördervolumen abgeleitet wer­ den.

Zur Reduzierung der Aufnahmeleistung des Pumpenmotors lassen sich elektrische oder mechanische Relais verwenden, was je­ doch insgesamt, d. h. unter Einschluß der Montagekosten, der zusätzlichen Überwachungsmaßnahmen usw., zu einer nicht un­ erheblichen Erhöhung der Herstellungskosten führt. Verzich­ tet man auf diese Maßnahmen, wird das überschüssige Förder­ volumen im ASR-Betrieb über die hydraulischen Druckbegren­ zungsventile abgeleitet. Beim Ansprechen dieser Ventile, Um­ schalten der Hydraulikventile zum Abbau des relativ hohen Druckes usw. entstehen in den hydraulischen Komponenten, wie Pumpe, Motor und Leitungen, Schwingungen und dadurch stören­ de Geräusche. Eine hohe mechanische Belastung der Bauteile ist mit diesem Entstehen von Körperschall ebenfalls verbun­ den.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch einfa­ che Maßnahmen, die sich ohne oder höchstens mit geringem Mehraufwand realisieren lassen, das Entstehen solcher stö­ renden Geräusche zu verhindern. Natürlich sollte diese Ver­ besserung ohne Einbußen an die Funktionsfähigkeit, insbeson­ dere ohne Verringerung des bei Bedarf zur Verfügung stehen­ den Maximaldruckes, erreicht werden.

Es hat sich gezeigt, daß sich diese Aufgabe mit einer Schal­ tungsanordnung der eingangs genannten Art lösen läßt, deren Besonderheit darin besteht, daß im ASR-Modus außerhalb der Bremsdruckanstiegsphase ein Druckmittelweg, der in einem of­ fenen oder geschlossenen Hydrauliksystem von der Druckseite der Hydraulikpumpe zu der Saugseite der Hydraulikpumpe führt, auf Durchlaß geschaltet ist.

Eine Reihe von besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind in den beige­ fügten Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß wird also die erstrebte Verbesserung und Be­ seitigung der störenden Geräusche ausschließlich durch eine geschickte Ansteuerung der ohnehin vorhandenen Hydraulikven­ tile im ASR-Modus erreicht. Das Ansteigen des von der Hy­ draulikpumpe erzeugten Druckes wird durch Beschränkung die­ ses Druckes außerhalb der Bremsdruckanstiegsphasen, d. h. vor und nach dem Druckaufbau durch Öffnen des Druckmittelrück­ laufs verhindert. Relais oder sonstige Maßnahmen zur Redu­ zierung der Pumpen-Aufnahmeleistung werden überflüssig. Da grundsätzlich das Ansteigen des Druckes im ASR-Modus über den tatsächlich zur Antriebsschlupfregelung benötigten Druck verhindert wird, tritt das Überdruckbegrenzungsventil nicht mehr in Funktion. Dieses Ventil wird nicht mehr benötigt oder höchstens noch aus Sicherheitsgründen eingebaut. Eine störende Geräuschquelle ist damit eliminiert.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist insbesondere auch für eine Bremsanlage geeignet, bei der die Radbremse eines angetriebenen Rades über ein Einlaßventil mit der Druckseite der Hydraulikpumpe und mit dem Hauptzylinder der Bremsanlage und über ein Auslaßventil mit einem Druckmittel­ rücklauf verbunden ist und bei der zwischen dem Einlaßventil und dem Hauptzylinder ein Trennventil eingefügt ist, dem ein Druckbegrenzungsventil parallel liegt, das zum Hauptzylinder hin öffnet. Der Druckmittelrücklauf führt bei einem offenen System zu einem Druckausgleichsbehälter, bei einem geschlos­ senen System zu der Saugseite der Hydraulikpumpe.

Zweckmäßigerweise ist das Einlaßventil in dem ASR-Modus ständig auf Durchlaß geschaltet; auf eine Druckhaltephase wird also verzichtet. In diesem Fall kann das überschüssige Volumen sowohl über das zugehörige Auslaßventil als auch über das Trennventil zurück in den Behälter oder in den Nie­ derdruckbereich eines geschlossene System geleitet werden.

Weiterhin ist es möglich, die Schaltungsanordnung nach der Erfindung derart auszulegen, daß zusätzlich zu der Regelung und Begrenzung des Druckes in dem hydraulischen System der Bremsanlage durch die beschriebene Rückführung des Druckmit­ tels die Einschaltzeiten oder die Förderleistung der Hydrau­ likpumpe variiert werden. Es genügen hierbei einfache, mit minimalem Aufwand zu realisierende Maßnahmen zur Reduzierung der Pumpen-Aufnahmeleistung, weil zusätzlich eine Druckrege­ lung und Druckbegrenzung über den Druckmittelrücklauf statt­ findet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung anhand der beigefügten Abbildungen hervor.

Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung die wichtigsten hy­ draulischen Komponenten einer geregelten Bremsanla­ ge mit "offenem" Hydrauliksystem und

Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 1 eine Bremsanlage mit "geschlossenem" Hydrauliksystem.

Fig. 1 zeigt eine hydraulische Bremsanlage mit zwei hydrau­ lisch getrennten Bremskreisen I, II und mit diagonaler Brems­ kreisaufteilung. An den Bremskreis I sind das linke Vorder­ rad VL und das rechte Hinterrad HR angeschlossen, die beiden anderen Räder an den Bremskreis II. Wiedergegeben sind in Fig. 1 nur die an den Bremskreis I angeschlossenen Komponen­ ten; der Bremskreis II ist in jeder Beziehung in gleicher Weise aufgebaut.

Die hydraulische Bremsanlage nach Fig. 1 setzt sich im we­ sentlichen aus einem Bremsdruckgeber 1, einer elektromoto­ risch angetriebenen Hydraulikpumpe 2 und aus mehreren elek­ trisch betätigbaren Hydraulikventilen 3 bis 7 zusammen. Die wichtigsten Bestandteile des Bremsdruckgebers 1 sind ein Tandemhauptzylinder 8, ein Unterdruckverstärker 9 und ein Druckausgleichsbehälter 10. Die Hydraulikpumpe 2 besitzt zwei getrennte Hydraulikkreise 11, 12, von denen ein Kreis dem nicht dargestellten Bremskreis II zugeordnet ist. Zu der Hydraulikpumpe 2 gehören außerdem Rückschlagventile 13 bis 16, die sich in Förderrichtung der Pumpe öffnen.

Zur Bremsdruckregelung im ASR-Modus sind die geregelten Rä­ der der Bremsanlage nach Fig. 1 jeweils mit einem Einlaßven­ til 3, 6 und einem Auslaßventil 5, 7 ausgerüstet. Es werden hier 2/2-Wegeventile verwendet, von denen die Einlaßventile 3, 6 in der Ruhestellung offen, die Auslaßventile 5, 7 in der Ruhestellung auf Sperren geschaltet sind. Über die Einlaß­ ventile sind die Radbremsen 17, 18 an den Hauptzylinder 8 an­ geschlossen. Die Auslaßventile 5, 7 führen, da es sich hier um eine Bremsanlage mit "offenem" hydraulischen System han­ delt, zu dem Druckausgleichsbehälter 10. Die Saugseiten der Hydraulikpumpe 2 sind über die Rückschlagventile 13, 15 eben­ falls an diesen Druckausgleichsbehälter 10 angeschlossen.

Die Bremsanlage nach Fig. 1 ist für ein Fahrzeug mit Vorder­ radantrieb vorgesehen. Im ASR-Modus wird daher Bremsdruck, der mit Hilfe der Hydraulikpumpe 2 erzeugt wird, in die Rad­ bremsen 17 des Vorderrades, nicht jedoch in die Radbremse 18 des nicht angetriebenen Hinterrades eingesteuert. Um dies zu ermöglichen, ist ein Trennventil 4 vorgesehen, das ebenfalls als elektrisch betätigbares 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. In der Ruhestellung ist dieses Ventil auf Durchlaß geschal­ tet. Im ASR-Modus wird durch dieses Ventil 4 der Hauptzylin­ der 8 von der Druckquelle, die durch die Hydraulikpumpe 2 realisiert ist, abgetrennt, damit der von der Pumpe 2 er­ zeugte Druck nicht über den beim Anfahren des Fahrzeugs nicht betätigten, drucklosen Bremsdruckgeber 1 zu dem Druck­ ausgleichsbehälter 10 abfließen kann. Ein Druckbegrenzungs­ ventil 19, das hier nur aus Sicherheitsgründen eingefügt ist, spricht an, wenn im ASR-Betrieb der Druck der Druckmit­ telpumpe 2 einen vorgegebenen Maximalwert überschreiten sollte.

Die Rückschlagventile 20, 21, die parallel zu den Einlaßven­ tilen 3, 6 liegen und sich zum Bremsdruckgeber 1 hin öffnen, haben die Aufgabe, beim Lösen der Bremse den Bremsdruckabbau sicherzustellen und zu beschleunigen.

Zur Bremsdruckregelung im ABS- und im ASR-Modus ist ein elektronischer Regler 22 vorhanden, der auch die erfindungs­ gemäße Schaltungsanordnung umfaßt. Diesem Regler werden mit Hilfe von Radsensoren 23, 24 Informationen über das Drehver­ halten der einzelnen Räder zugeführt. Der Regler verarbeitet diese Informationen und die von den anderen, nicht gezeigten Rädern, manchmal auch von Fahrzeugbeschleunigungssensoren usw. gelieferten Daten und erzeugt aus diesen Daten die Si­ gnale zur Steuerung der Hydraulikventile 3 bis 7 und des An­ triebsmotors M der Hydraulikpumpe 2. Die zu den einzelnen Komponenten führenden Ausgänge des Reglers 22 sind in Fig. 1 nur angedeutet. Die in Klammern angegebenen Ziffern deuten an, wohin die einzelnen Ausgänge führen.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung, die Bestandteil des Reglers 22 ist und beispielsweise durch entsprechende Programmierung eines Microcomputers realisiert werden kann, ist nur im ASR-Modus in Funktion und arbeitet wie folgt:

Sobald beim Anfahren oder Beschleunigen des Fahrzeugs ein Vorderrad, z. B. VL, zum Durchdrehen neigt, setzt der ASR-Mo­ dus ein. Das Trennventil 4 wird auf Sperren umgeschaltet und die Hydraulikpumpe 2 in Lauf gesetzt.

Während bisher durch Umschalten und Zurückschalten des Ein­ laßventils 3 und Ansteuern des Auslaßventils 5 der Brems­ druck im ASR-Modus gesteuert wurde, bleibt bei Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung das Einlaßventil 2 während des gesamten ASR-Modus in der dargestellten Ruhe­ stellung. Der Bremsdruckverlauf und der maximale Druck in der Radbremse 17 und in dem gesamten hydraulischen Kreis 11 wird nun durch Ansteuern bzw. zeitweises Öffnen des Auslaß­ ventiles 5 und/oder durch zeitweises Zurückschalten des Trennventiles 5 auf den zur Antriebsschlupfregelung benötig­ ten Wert begrenzt. Über das Auslaßventil 5 fließt das über­ schüssige Druckmittelvolumen direkt in den Druckausgleichs­ behälter 10; die über das Trennventil 4 fließende Druckmit­ telmenge gelangt über den Hauptzylinder 8 in den Behälter 10. Das Druckbegrenzungsventil 19 wird für diesen Regelvor­ gang nicht benötigt und wird, wenn man auch aus Sicherheits­ überlegungen auf das Ventil verzichten kann, überflüssig.

Im Normalfall wird bei Verwendung der erfindungsgemäßen Schal­ tungsanordnung der hydraulische Druck im ASR-Modus nur ver­ gleichsweise geringe Werte annehmen. Die Ursachen für das Entstehen der störenden Geräusche, nämlich durch den Abbau hoher Druckamplituden, sind somit beseitigt; die Hydraulik­ pumpe 2 kann im ASR-Modus mit voller Nennleistung betrieben werden.

Die Bremsanlage nach Fig. 2 unterscheidet sich von der be­ schriebenen Anlage nach Fig. 1 lediglich durch die Ausbil­ dung der hydraulischen Bremskreise I′, II′ als "geschlossene" Kreise.

Es handelt sich wiederum um einen zweikreisigen Bremsdruck­ geber 1′ mit diagonaler Bremskreisaufteilung. Die Auslaßven­ tile 5′, 7′ führen bei der Bremsanlage nach Fig. 2 über eine Rücklaufleitung 25′ und über ein Rückschlagventil 13′ direkt zur Saugseite der Hydraulikpumpe 2′. Das Trennventil 4′ mit dem parallel geschalteten Druckbegrenzungsventil 19′ sitzt ebenso wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zwischen dem Hauptzylinder 8′ und dem Einlaßventil 3′, zu dem auch der zugehörige Hydraulikkreis der Hydraulikpumpe 2′ führt. Über ein hydraulisch gesteuertes 2/2-Wegeventil 26 und über ein separates Rückschlagventil 27 wird bei dem geschlossenen System nach Fig. 2 das über das Trennventil 4′ abgeleitete überschüssige Volumen zu der Saugseite der Hydraulikpumpe 2′ geführt. Im ABS-Modus unterbricht dieses Hydraulikventil 26 den Druckmittelweg von dem Hauptzylinder 8′ zu der Saugseite der Hydraulikpumpe 2′.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die wiederum Bestandteil des Reglers 22′ ist, wird im ASR-Modus durch An­ steuern des Trennventils 4′ der Druckmittelweg zum Hauptzy­ linder 8′ unterbrochen und Druck mit Hilfe der Hydraulikpum­ pe 2′ erzeugt. Das Einlaßventil 3′ wird während der gesamten Dauer des ASR-Modus in seiner Ruhestellung, in der es durch­ lässig ist, gehalten. Vor und nach den Druckaufbauphasen wird im ASR-Modus der Bremsdruck durch Zurückschalten des Trennventiles 4′ begrenzt und abgebaut. In der prinzipiellen Arbeitsweise besteht Übereinstimmung mit der anhand der Fig. 1 beschriebenen Bremsanlage mit offenem Hydrauliksystem.

In Sonderfällen kann es von Vorteil sein, im ASR-Modus zu­ sätzlich zu der Druckbegrenzung und dem Druckabbau über die Auslaßventile 5, 5′ und/oder die Trennventile 4, 4′ die Auf­ nahmeleistung der Hydraulikpumpe 2, 2′ bzw. des Antriebsmo­ tors M dieser Pumpe zu begrenzen. Diese Ausführungsart bie­ tet sich allerdings nur an, wenn aus anderen Gründen ohnehin eine Schaltung zur Reduzierung der Pumpen-Aufnahmeleistung vorhanden sein muß oder wenn besonders hohe Anforderungen an den Druckverlauf oder an die Geräuschentwicklung nur durch die Kombination dieser beiden Maßnahmen erfüllt werden kön­ nen.

Claims (10)

1. Schaltungsanordnung für eine hydraulische Bremsanlage, die zur Antriebsschlupfregelung (ASR) oder zur Blockier­ schutz- und Antriebsschlupfregelung (ABS und ASR) mit elektrisch betätigbaren Hydraulikventilen und mit einer Hydraulikpumpe ausgerüstet ist, welche im ASR-Modus Druck zur Regelung des Antriebsschlupfes durch Bremsen­ eingriff liefert, dadurch gekennzeichnet, daß im ASR-Modus außerhalb der Bremsdruckanstiegsphasen ein Druckmittelweg, der in einem offenen oder geschlos­ senen Hydrauliksystem von der Druckseite der Hydraulik­ pumpe (2, 2′) zu der Saugseite der Hydraulikpumpe führt, auf Durchlaß geschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß diese für eine Bremsanlage vorgesehen ist, bei der die Radbremse (17, 17′) eines an­ getriebenen Rades (VL) über ein Einlaßventil (3, 3′) mit der Druckseite der Hydraulikpumpe (2, 2′) und dem Haupt­ zylinder (8, 8′) und über ein Auslaßventil (5, 5′) mit ei­ nem Druckmittelrücklauf verbunden ist und bei der zwi­ schen dem Einlaßventil (3, 3′) und dem Hauptzylinder (8, 8′) ein Trennventil (4, 4′) mit einem parallel ge­ schalteten Druckbegrenzungsventil (19, 19′), das zum Hauptzylinder (8, 8′) hin öffnet, eingefügt ist, sowie daß im ASR-Modus außerhalb der Druckaufbauphasen ein Druckmittelweg über das Trennventil (4, 4′) und/oder über das Einlaßventil (3, 3′) und zugehörige Auslaßventil (5, 5′) zu dem Druckmittelrücklauf geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im ASR-Modus die Hy­ draulikpumpe (2, 2′) ständig eingeschaltet ist und daß der Druck in dem hydraulischen System der Bremsanlage durch Ansteuern mindestens eines der Hydraulikventile, die zu dem Druckmittelrücklauf führen, geregelt wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckmittelrücklauf zur Regelung des Druckes außerhalb der Bremsdruckan­ stiegsphasen über die Einlaßventile (3, 3′) und die zuge­ hörigen Auslaßventile (5, 5′) der angetriebenen Räder (VL) erfolgt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckmittelrücklauf zur Regelung des Druckes außerhalb der Bremsdruckan­ stiegsphasen über das Trennventil (4, 4′) erfolgt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckmittelrücklauf zur Regelung des Druckes außerhalb der Bremsdruckan­ stiegsphasen sowohl über die Einlaß- und Auslaßventile (3, 3′ und 5, 5′) der angetriebenen Räder (VL) als auch über die Trennventile (4, 4′) erfolgt.

7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des ASR-Modus die Einlaßventile (3, 3′) im Druck­ mittelweg zu den Radbremsen (17, 17′) der angetriebenen Räder (VL) ständig auf Durchlaß geschaltet sind.

8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung oder Begrenzung des Druckes im hydrauli­ schen System der Bremsanlage zusätzlich zu der Rückfüh­ rung von Druckmittel über die Druckmittelwege die Ein­ schaltzeiten oder die Förderleistung der Hydraulikpumpe (2, 2′) variiert werden.

9. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese für eine Bremsanlage mit offenem Hydrauliksystem ausgebildet ist, bei dem der Druckmittelrücklauf zu ei­ nem Druckmittelsammler oder Druckausgleichsbehälter (10) geführt ist, an den die Saugseite der Hydraulikpumpe (2) angeschlossen ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese für eine Bremsanlage mit geschlossenem Hydraulik­ system ausgebildet ist, bei dem der Druckmittelrücklauf direkt zu der Saugseite der Hydraulikpumpe (2′) geführt ist.