DE4427380C1 - Bremsdruck-Steuereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsdruck-Steuereinrich­ tung für ein Straßenfahrzeug mit hydraulischer Mehr­ kreis- insbesondere Zweikreis-Bremsanlage, das mit ei­ nem an den einzelnen Bremskreisen nach dem Rückförder­ prinzip arbeitenden Antiblockier-System (ABS) und mit einer Einrichtung zur Fahrdynamik-Regelung (FDR) ausge­ rüstet ist, die auch eine Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR) beinhaltet, und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.

Eine derartige Bremsdruck-Steuerung ist Gegenstand des eigenen, älteren, nicht vorveröffentlichten Patents DE 43 29 140 C1 und für ein Straßenfahrzeug mit Vorder­ achs-/Hinterachs-Bremskreisaufteilung konzipiert, wobei als Bremsdruck-Steuergerät ein mittels eines Bremspe­ dals über einen Bremskraftverstärker betätigbarer - statischer - Hauptzylinder mit den Bremskreisen einzeln zugeordneten Druckausgängen vorgesehen ist. Die Ein­ richtung zur Fahrdynamik-Regelung arbeitet nach dem Prinzip, durch mittels einer elektronischen Steuerein­ heit selbsttätig gesteuerter Aktivierung einer oder mehrerer Radbremse(n) den Längs- und den Seitenschlupf der Fahrzeugräder innerhalb mit dynamischer Stabilität des Fahrzeuges insgesamt verträglichen Grenzen zu hal­ ten. Als Druckquellen, aus denen im Falle des FDR- und/oder des ASR-Betriebes die für die jeweilige Rege­ lung ausgenutzte(n) Radbremse(n) mit Bremsdruck beauf­ schlagbar ist/sind, sind die den Bremskreisen einzeln zugeordneten Rückförderpumpen des ABS ausgenutzt, des­ sen Bremsdruckregelventile auch zur Steuerung von Bremsdruckaufbau-, -halte- und Bremsdruck-Abbauphasen der FDR oder der ASR mittels der elektronischen Steuereinheit ansteuerbar sind.

Zur Erzeugung eines von den Rückförderpumpen, die als nicht selbstsaugende Pumpen ausgebildet sind, benö­ tigten Vordruckes ist ein Hauptzylinder eines für sich durch die EP 0 486 340 A1 in Verbindung mit ei­ nem Abstandsradar bekannten Typs vorgesehen, der al­ ternativ zu einer pedalgesteuerten Betätigung seines Bremskraftverstärkers auch allein durch magnetventil­ gesteuerte Druckbeaufschlagung des Antriebsdruckraums des Bremskraftverstärkers betätigbar ist, wodurch der Hauptzylinder selbst sowohl als Vordruckquelle für die Rückförderpumpen als auch als Bremsdruckquelle für eine selbsttätige gesteuerte Bremsung ausnutzbar ist.

Die Druckausgänge des Hauptzylinders sind mittels je eines elektrisch ansteuerbaren Ventils an den Nieder­ druckeingang der jeweiligen Rückförderpumpe an­ schließbar und mittels eines weiteren elektrisch an­ steuerbaren Ventils gegen die Hauptbremsleitung des jeweiligen Bremskreises absperrbar, was für den der selbsttägigen Aktivierung einer oder mehrerer Rad­ bremse(n) zugeordneten Vorladebetrieb der Vorladezy­ linder, in dem auch die Hauptbremsleitungen der bei­ den Bremskreise gegen das Bremsgerät abgesperrt sein müssen, erforderlich ist.

Bei der Bremsdruck-Steuereinrichtung gemäß dem Patent DE 43 29 140 C1 ist insbesondere der hohe technische Aufwand als nachteilig anzusehen, der durch die elek­ trisch ansteuerbaren Ventile bedingt ist, die teuer und schwer sind. Hinzu kommt eine generell in Pro­ portionalität zu der Zahl elektrisch ansteuerbarer Funktionselemente anwachsende Störanfälligkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bremsdruck- Steuereinrichtung der eingangs genannten Art dahinge­ hend zu verbessern, daß bei gleichwohl hoher Funk­ tionszuverlässigkeit der Bremsdruck-Steuereinrichtung und der Bremsanlage insgesamt eine deutliche Vermin­ derung des zu ihrer Realisierung erforderlichen bau­ lichen Aufwandes erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Demgemäß sind die Druckausgänge des Hauptzylinders direkt mit den Niederdruckeingängen der Rückförder­ pumpen verbunden und über je ein Rückschlagventil an die Hauptbremsleitung des jeweiligen Bremskreises angeschlossen, wobei diese Rückschlagventile durch relativ höheren Druck am Druckausgang des Hauptzy­ linders als in der Hauptbremsleitung in Öffnungsrich­ tung beaufschlagt und sonst sperrend sind. Dadurch werden elektrisch ansteuerbare Vorlade-Steuerventile nicht benötigt. Die Hauptbremsleitungen der beiden Bremskreise sind mit den diesen zugeordneten Druck­ ausgängen des Hauptzylinders über je eine druckge­ steuerte Regeldrossel verbunden, deren Strömungswi­ derstand mit zunehmendem Hauptzylinderausgangsdruck zunimmt.

Diese Regeldrosseln, über die im Bremsbetrieb der Ausgangs-Volumenstrom der Rückförderpumpen geleitet ist, vermitteln einerseits die Funktion von Druck­ übersetzern, die durch ihre Stauwirkung einen dyna­ mischen Betrieb der Bremskreise mit dem über den Drosseln abfallenden Staudruck vermitteln, und, an­ dererseits, auch die Funktion der Absperrventilen, mittels derer die Bremskreise gegen das Bremsgerät absperrbar sind und ersetzen insoweit die beim Ge­ genstand des Patents DE 43 29 140 C1 benötigten Um­ schaltventile. In sinngemäßer Anpassung der elek­ tronischen Steuereinheit an die insoweit erläuterten baulichen und funktionellen Eigenschaften der er­ findungsgemäßen Bremsdruck-Steuereinrichtung werden von der elektronischen Steuereinheit sowohl bei einer normalen, vom Fahrer durch Pedalbetätigung gesteuer­ ten Bremsung als auch bei einer selbsttätig gesteuer­ ten Bremsung Ausgangssignale zur Aktivierung der Rückförderpumpen der ABS-Hydraulikeinheit erzeugt. Durch den dynamischen Betrieb der Bremsanlage, der­ art, daß der in die Radbremsen eingekoppelte Brems­ druck ein Staudruck ist, der durch permanente För­ derung von Bremsflüssigkeit über die Regeldrosseln erzeugt wird, sind auch Entlüftungsprobleme weitest­ gehend ausgeschlossen, was der Funktionszuverlässig­ keit einer mit der erfindungsgemäßen Bremsdruck- Steuereinrichtung ausgerüsteten Bremsanlage zugute kommt.

Durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 5 sind konstruk­ tiv einfache Gestaltungen eines Stellgliedes zur Ein­ stellung des Strömungswiderstandes der Regeldrosseln sowie der Regeldrosseln selbst angegeben, die einen wesentlich geringeren Raumbedarf haben als die hiermit zu vergleichenden Vorladezylinder des Gegenstands des Patents DE 43 29 139 C1.

Bei Beachtung der durch die Merkmale des Anspruchs 6 angegebenen Dimensionierungsrelation für die Stellglie­ der der Regeldrosseln ist mit einer mit der erfindungs­ gemäßen Bremsdruck-Steuereinrichtung ausgerüsteten Bremsanlage auch bei einem Ausfallen der Rückförderpum­ pen der ABS-Hydraulikeinheit noch eine gute Bremsverzö­ gerung im Notbremsbetrieb erreichbar.

Mittels gemäß Anspruch 7 vorgesehener Drucksensoren und/oder eines Pedal-Positionsgebers, deren Ausgangs­ signale der elektronischen Steuereinheit als Informa­ tions-Eingabesignale zugeleitet sind, sind weitere Re­ gelungs-Funktionen darstellbar, wie z. B. eine erwünsch­ te Vorderachs-/Hinterachs-Bremskraftverteilung und/oder eine automatisch gesteuerte Vollbremsung, wenn der Fah­ rer das Bremspedal mit hoher "Anfangs"-Geschwindigkeit betätigt.

Weitere bauliche und funktionelle Einzelheiten der er­ findungsgemäßen Bremsdruck-Steuereinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs­ beispiels anhand der Zeichnung, die ein Hydraulik-Sche­ ma einer mit der Bremsdruck-Steuereinrichtung ausgerü­ steten Mehrkreis-Bremsanlage zeigt.

Durch die in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit 1 bezeichnete hydraulische Zweikreis-Bremsanlage mit Vorderachs-/Hinterachs-Bremskreisaufteilung ist ein Straßenfahrzeug repräsentiert, das mit einem an beiden Bremskreisen I und II nach dem Rückförderprinzip arbei­ tenden Antiblockiersystem ausgerüstet ist sowie mit einer Einrichtung zur Fahrdynamik-Regelung (FDR), die nach dem Prinzip arbeitet, durch selbsttätige, elektro­ nisch gesteuerte Aktivierung einer oder mehrerer Rad­ bremsen den Längs- und den Seitenschlupf der Fahrzeug­ räder innerhalb mit dynamischer Stabilität des Fahr­ zeuges verträglichen Grenzen zu halten, wobei innerhalb einer diesbezüglich vorgesehenen, insgesamt mit 2 be­ zeichneten Bremsdruck-Steuereinrichtung die zu einer Hydraulik-Einheit 3 zusammengefaßten, zur Steuerung von Bremsdruck-Abbau-, Bremsdruck-Halte- und Bremsdruck- Wiederaufbau-Phasen der Antiblockierregelung vorgesehe­ nen Funktionskomponenten des Antiblockiersystems zweck­ analog mit ausgenutzt sind.

Das insgesamt mit 4 bezeichnete Bremsgerät, mittels dessen der Fahrer bei einer normalen Bremsung durch Betätigung eines Bremspedals 6 den Bremsdruck in den Vorderradbremsen 7 und 8 sowie den Hinterradbremsen 9 und 11 steuert, umfaßt einen Tandem-Hauptzylinder 12 mit den beiden Bremskreisen I und II je einzeln zuge­ ordneten - statischen - Druckausgängen 13 und 14 sowie einen pneumatischen oder hydraulischen Bremskraftver­ stärker 16, der einerseits über ein lediglich schema­ tisch angedeutetes Bremsventil 17 durch Betätigung des Bremspedals 6 ansteuerbar ist und andererseits auch durch ventilgesteuerte Druckbeaufschlagung einer An­ triebskammer 18 zur Entfaltung einer auf den Hauptzy­ linder 12 wirkenden Betätigungskraft ansteuerbar ist, so daß hierdurch, zum Zweck einer Fahrdynamik-Regelung, ein Bremsdruck-Aufbau in den Bremskreisen I und II auch ohne Mitwirkung des Fahrers möglich ist. Bremsgeräte dieser Art sind an sich bekannt und z. B. in dem Patent DE 42 08 496 C1 in Einzelheiten erläutert.

Beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel ist der Bremskraftverstärker 16 als pneumatischer Verstär­ ker vorausgesetzt, der eine über eine Unterdruckleitung 19 an den Ausgangsstutzen des nicht dargestellten Fahrzeugmotors permanent angeschlossene Unterdruckkam­ mer 21 hat, wie durch den gestrichelt angedeuteten Verstärkerkolben 22, der über eine Druckstange an dem nicht dargestellten Primärkolben des Tandem-Hauptzy­ linders 12 angreift, gegenüber der Antriebskammer 18 druckdicht beweglich abgegrenzt ist, durch deren Druck­ beaufschlagung der Bremskraftverstärker 16 ansteuerbar ist.

Zur diesbezüglichen Ansteuerung des Bremskraftverstär­ kers 16 ist ein durch Ausgangssignale einer elektroni­ schen Steuereinheit 23 der Bremsdruck-Steuereinrich­ tung 2 ansteuerbares Betätigungs-Steuerventil 24 vorge­ sehen, das aus einer dem normalen, d. h. ausschließlich vom Fahrer gesteuerten Bremsbetrieb der Bremsanlage 1 zugeordneten Grundstellung 0, in der auch die Antriebs­ kammer 18 mit der Unterdruckleitung 19 verbunden ist, in eine Schaltstellung II umschaltbar ist, in der die Antriebskammer 18 des Bremskraftverstärkers 16 dem at­ mosphärischen Umgebungsdruck ausgesetzt ist.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Betä­ tigungs-Steuerventil 24 als 3/3-Wege-Magnetventil aus­ gebildet, das zusätzlich zu der Grundstellung 0, in welcher die Antriebskammer 18 des Bremskraftverstärkers 16 mit der Unterdruckleitung 19 verbunden, gegen die Umgebungsatmosphäre jedoch abgesperrt ist, und der Schaltstellung II, in welcher die Antriebskammer 18 des Bremskraftverstärkers 16 gegen die Unterdruckleitung 19 abgesperrt, jedoch dem atmosphärischen Umgebungsdruck ausgesetzt ist, als Zwischenstellung noch eine Sperr­ stellung I hat, in welcher die Antriebskammer 18 sowohl gegen die Unterdruckleitung 19 als auch gegen die Umge­ bungsatmosphäre abgesperrt ist.

Das Betätigungs-Steuerventil 24 wird durch Bestromung einer ersten Erregerwicklung seines Steuermagneten 26 in seine Sperrstellung I und durch zusätzliche Bestro­ mung einer zweiten Erregerwicklung seines Steuermagneten 26 in seine Schaltstellung II geschaltet, die der selbst­ tätig gesteuerten Aktivierung des Bremskraftverstärkers 16 zugeordnet ist.

Den Anschluß der beiden Druckausgänge 13 und 14 des Bremsgeräts 4 an die gleichsam die Ausgangsstufe der Bremsdruck-Steuereinrichtung 2 bildende Hydraulikein­ heit 3 des Antiblockiersystems, von deren Rad-Anschlüs­ sen 27 und 28 bzw. 29 und 31 die zu den Vorderradbrem­ sen 7 und 8 sowie zu den Hinterradbremsen 9 und 11 füh­ renden Radbremsleitungen ausgehen, vermittelt eine ins­ gesamt mit 32 bezeichnete hydraulische Kopplungsstufe, die eine dem Vorderachs-Bremskreis I zugeordnete erste Regeldrossel 33 umfaßt, welche den dem Vorderachs-Brems­ kreis I zugeordneten Hauptbremsleitungskanal 34 der ABS-Hydraulikeinheit 3 mit dem Primär-Druckausgang 13 des Hauptzylinders 12 verbindet, eine zweite Regeldros­ sel 36, welche den dem Hinterachs-Bremskreis II zuge­ ordneten Hauptbremsleitungskanal 37 der ABS-Hydrauli­ keinheit 3 mit dem Sekundär-Druckausgang 14 des Tandem- Hauptzylinders 12 verbindet, einen ersten Vorladedruck- Versorgungskanal 38, über den der Niederdruckanschluß 39 der dem Vorderachs-Bremskreis I zugeordneten Rück­ förderpumpe 41 der ABS-Hydraulikeinheit 3 direkt mit dem Primär-Druckausgang 13 des Tandem-Hauptzylinders 12 verbunden ist, einen zweiten Vorladedruck-Versorgungs­ kanal 42, über den der Niederdruckanschluß 43 der den Hinterachs-Bremskreis II zugeordneten Rückförderpumpe 44 direkt mit dem Sekundär-Druckausgang 14 des Tandem- Hauptzylinders 12 verbunden ist, sowie ein erstes Rück­ schlagventil 46, über das der Niederdruckanschluß 39 der Rückförderpumpe 41 des Vorderachs-Bremskreises I an dessen Hauptbremsleitungskanal 34 angeschlossen ist und ein zweites Rückschlagventil 47, über das der Nieder­ druck-Anschluß 43 der Rückförderpumpe 44 des Hinter­ achs-Bremskreises 11 an den Hauptbremsleitungskanal 37 des Hinterachs-Bremskreises II angeschlossen ist, wobei diese beiden Rückschlagventil 46 und 47 jeweils durch höheren Druck am Niederdruckeingang 39 bzw. 43 der Rückförderpumpe 41 bzw. 44 als in dem jeweiligen Haupt­ bremsleitungskanal 34 bzw. 37 der ABS-Hydraulikeinheit 3 in Öffnungsrichtung beaufschlagt und sonst sperrend sind.

Die ABS-Hydraulikeinheit 3 entspricht hinsichtlich der Ausbildung und schaltungstechnischen Anordnung den Rad­ bremsen 7, 8, 9 und 11 einzeln zugeordneter, elektrisch ansteuerbarer Einlaßventile 48, 49 und 51, 52, die stromlos offen und im angesteuerten Zustand sperrend sind, der Ausbildung und schaltungstechnischen Anord­ nung den Radbremsen ebenfalls einzeln zugeordneter, elektrisch ansteuerbarer Auslaß-Ventile 53, 54 und 56, 57, die stromlos sperrend und im erregtem Zustand ge­ öffnet sind, so daß Bremsflüssigkeit aus der jeweils angeschlossenen Radbremse in eine Rücklaufleitung 58 bzw. 59 des jeweiligen Bremskreises I bzw. II abströmen kann, sowie des Anschlusses je eines Niederdruckspei­ chers 61 bzw. 62 an die jeweilige Rücklaufleitung 58 bzw. 59, aus dem zuvor in einer Bremsdruckabbau-Phase aufgenommene Bremsflüssigkeit mittels der Rückförder­ pumpe 41 bzw. 44 des jeweiligen Bremskreises I bzw. II wieder in dessen Hauptbremsleitung 34 bzw. 37 und über die Regeldrosseln 33 und 36 in den Hauptzylinder 12 zurückförderbar ist, weitgehend der Hydraulikeinheit eines serienmäßigen 4-Kanal-Antiblockiersystems und unterscheidet sich von einer solchen in baulicher Hin­ sicht lediglich dadurch, daß zwischen den Niederdruck­ eingang 39 bzw. 43 der Rückförderpumpe 41 des Vorder­ achs-Bremskreises I bzw. der Rückförderpumpe 44 des Hinterachs-Bremskreises II und den jeweiligen Nieder­ druckspeicher 61 bzw. 62 je ein Rückschlagventil 63 bzw. 64 geschaltet ist, das durch relativ höheren Druck im Niederdruckspeicher 61 bzw. 62 als am Niederdruck­ eingang 39 bzw. 43 der jeweiligen Rückförderpumpe 41 bzw. 44 in Öffnungsrichtung beaufschlagt und sonst sperrend ist. Durch diese Rückschlagventile 63 und 64 wird verhindert, daß die Niederdruckspeicher 61 und 62 bei einem Bremsdruckaufbau Bremsflüssigkeit aufnehmen können.

Die Regeldrosseln 33 und 36 vermitteln unter Mitausnut­ zung der Rückförderpumpen 41 und 44 der ABS-Hydraulik­ einheit 3 die Funktion von Druckübersetzern, die die am Primärdruckausgang 13 sowie am Sekundärausgang 14 des Tandem-Hauptzylinders bei einer Betätigung desselben bereitgestellten Ausgangsdrücke auf das für die Brem­ sung erforderliche Druckniveau anheben, wobei der in die Radbremsen 7 und 8 sowie 9 und 11 einkoppelbare Bremsdruck im wesentlichen dem Staudruck entspricht, der durch eine durch die Regeldrosseln 33 und 36 ver­ mittelte Stauung eines von der jeweiligen Rückförder­ pumpe 41 bzw. 44 des Vorderachs-Bremskreises I und des Hinterachs-Bremskreises II erzeugten Bremsflüssigkeits- Stromes entsteht.

Die beiden Regeldrosseln 33 und 36 sind im allgemeinen Fall als druckgesteuerte Drosselglieder ausgebildet, die beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel in einer Bauweise realisiert sind, wie für die Regel­ drossel 36 des Hinterachs-Bremskreises II im Längs­ schnitt dargestellt.

Die Regeldrossel 36 hat eine Drosselöffnung 66, deren Öffnungs-Querschnitt durch axiale Verschiebung eines insgesamt mit 67 bezeichneten Stufenkolbens in einem seinerseits ansprechend gestuften Zylindergehäuse 68 stetig veränderbar ist.

Dieses Zylindergehäuse 68 hat in koaxialer Anordnung be­ züglich seiner zentralen Längsachse 69 eine dem Durch­ messer nach größere Bohrungsstufe 71 und eine gegenüber dieser durch eine radiale Gehäuseschulter 72 abgesetz­ te, dem Durchmesser nach kleinere Bohrungsstufe 73, in denen der entsprechend gestufte Stufenkolben 67 mit einer dem Durchmesser nach größeren, flanschförmigen Kolbenstufe 74, einerseits, und mit einer dem Durchmes­ ser nach kleineren, stößelförmigen Kolbenstufe 76, an­ dererseits, druckdicht verschiebbar angeordnet ist, wobei die Abdichtung des Stufenkolbens 67 gegenüber der größeren Bohrungsstufe 71 des Zylindergehäuses 68 durch eine kolbenfeste Ringdichtung 77 erzielt ist, die an der Peripherie der flanschförmigen Kolbenstufe 74 ange­ ordnet ist, und die Abdichtung der stößelförmigen Kol­ benstufe 76 gegenüber dem Zylindergehäuse 68 durch eine gehäusefeste Ringdichtung 78 erzielt ist, die in unmit­ telbarer Nähe der radialen Gehäuseschulter 72 angeord­ net ist.

Die dem Durchmesser nach größere Bohrungsstufe 71 des Zylindergehäuses 68 ist durch einen Gehäusedeckel 79 druckdicht abgeschlossen, der die gehäusefeste axiale Begrenzung einer Steuerkammer 81 bildet, an die der Sekundär-Druckausgang 14 des Tandem-Hauptzylinders 74 angeschlossen ist, wobei die axial-beweglich druckdich­ te Begrenzung dieser Steuerkammer 81 durch den Kolben­ flansch 74 des Stufenkolbens 67 gebildet ist. Der Stu­ fenkolben 67 ist durch eine - schwach - vorgespannte Rückstellfeder 82 in die minimalem Volumen der Steuer­ kammer 81 entsprechende Grundstellung gedrängt.

"Schwach" vorgespannt soll bedeuten, daß die Vorspan­ nung der Rückstellfeder 82 nur einem mäßigen Druck von z. B. 2 bis 6 bar äquivalent ist.

Die Rückstellfeder 82 ist als Wendelfeder ausgebildet, die an der flanschförmigen Kolbenstufe 74 des Stufen­ kolbens 67 angreifend, dessen stößelförmige Kolbenstufe 76 koaxial umschließend angeordnet ist und an der ra­ dialen Gehäusestufe 72 axial abgestutzt ist.

Die freie Endstirnfläche 83 der dem Durchmesser nach kleineren, stößelförmigen Kolbenstufe 76 des Stufenkol­ bens 67 bildet innerhalb des Zylindergehäuses 68 die axial bewegliche Begrenzung einer in radialer Richtung durch die kleinere Bohrungsstufe 73 begrenzten Stau­ druck-Kammer 84, die gehäusefest durch die Gehäuse- Endstirnwand 86 abgeschlossen ist, die mit einem zen­ tralen Anschluß-Stutzen 87 versehen ist, über den die Hauptbremsleitung 37 des Hinterachs-Bremskreises II an die Staudruckkammer 84 angeschlossen ist.

Die axiale Ausdehnung der Staudruckkammer 84, gemessen in der minimalem Volumen der Steuerkammer 81 entspre­ chenden Grundstellung des Stufenkolbens 67, ist gering­ fügig größer als die axiale Ausdehnung eines schmalen, die Drosselöffnung 66 bildenden Längsschlitzes des Ge­ häuseabschnittes 88, in den die Bohrungsstufe 73 klei­ neren Durchmessers eingebracht ist, wobei der Stufen­ kolben 67 hinsichtlich seiner Dimensionierung und die Drosselöffnung 66 hinsichtlich ihrer Anordnung so auf­ einander abgestimmt sind, daß in der dargestellten Grundstellung des Stufenkolbens 67 der gesamte Quer­ schnitt der Drosselöffnung 66 freigegeben ist, jedoch jede Verschiebung des Stufenkolbens 67 aus dieser Grundstellung heraus zu einer dazu proportionalen Ver­ ringerung des freien Überströmquerschnittes der Dros­ selöffnung 67 führt.

Die insoweit ihrem Aufbau nach erläuterte Bremsanlage 1 arbeitet bei einer normalen, vom Fahrer durch Betätigen des Bremspedals 6 gesteuerten Bremsung wie folgt:
Ausgelöst durch das Auftreten des Ausgangssignals des Bremslichtschalters 89 und/oder das elektrische Aus­ gangssignal eines Pedalstellungssensors 91, dessen Pe­ gel ein Maß für den Erwartungswert der Fahrzeugverzö­ gerung ist, die der Fahrer einsteuern möchte und/oder das Ausgangssignal eines elektromechanischen oder elek­ trischen Drucksensors 92, dessen Pegel ein Maß für den Druck am Primär-Ausgang 13 des Tandem-Hauptzylinders 12 ist, wobei diese Ausgangssignale der elektronischen Steuereinheit 23 der Bremsdruck-Steuereinrichtung 2 als Informations-Eingangssignale zugeleitet sind, werden die Rückförderpumpen 41 und 44 der ABS-Hydraulikeinheit eingeschaltet, die einen gemeinsamen, nicht dargestell­ ten Exzenterantrieb haben, der seinerseits elektromoto­ risch angetrieben ist.

Soweit der an den Druckausgängen 13 und 14 des Tandem- Hauptzylinders 12 bereitgestellte Ausgangsdruck, der über die Hauptbremsleitungen 38 und 42 und die Rück­ schlagventile 46 und 47 des Vorderachs-Bremskreises I bzw. des Hinterachs-Bremskreises II "direkt" in die Vorderradbremsen 7 und 8 bzw. die Hinterradbremsen 9 und 11 einkoppelbar ist, den "Öffnungsdruck" der Ein­ gangs-Rückschlagventile 93 und 94 der beiden Rückför­ derpumpen 41 und 44, die als nicht-selbstsaugende Pum­ pen vorausgesetzt sind, übersteigt, erzeugen die Rück­ förderpumpen 41 und 44 zeitlich im wesentlichen kon­ stante Bremsflüssigkeits-Volumenströme, die zu einem überwiegenden Teil über die Regeldrosseln 33 und 36 geleitet sind und in deren Staudruckkammern 34 zum Auf­ bau eines Staudruckes führen, der über die dem Vorder­ achs-Bremskreis I und dem Hinterachs-Bremskreis II zu­ geordneten Hauptbremsleitungskanäle 34 und 37 der ABS- Hydraulikeinheit 3 in die Vorderradbremsen 7 und 8 so­ wie die Hinterradbremsen 9 und 11 eingekoppelt wird. Dieser Staudruck, dessen Betrag im wesentlichen dem über den Regeldrosseln 33 und 36 auftretenden Druckab­ fall entspricht, ist umso größer, je kleiner der freie Überströmquerschnitt der Drosselöffnungen 66 ist, der durch die Position der Stufenkolben 67 der Stufenzylin­ der 67, 68 bestimmt wird, in deren Steuerkammern 81 die an den Druckausgängen 13 und 14 des Tandem-Hauptzylin­ ders bei der Betätigung desselben bereitgestellten Aus­ gangsdrücke eingekoppelt werden.

Durch diese Ausgangsdrücke des Tandem-Hauptzylinders, die, bedingt durch dessen Konstruktion, annähernd den­ selben Betrag haben, der mittels des Drucksensors 92 erfaßbar ist, wirkt auf den Stufenkolben 67 des Betäti­ gungszylinders 67, 68 der jeweiligen Regeldrossel 33 bzw. 36 eine Stellkraft K_S, die den Stufenkolben 67 im Sinne einer Verkleinerung des Öffnungsquerschnittes der Drosselöffnung 66 verschiebt und durch die Beziehung

K_S = F₁ · P_HZ (1)

gegeben ist, wobei in dieser Beziehung (1) mit F₁ die wirksame Querschnittfläche der flanschförmigen größeren Kolbenstufe 74 des Stufenkolbens 67 und mit P_HZ der Ausgangsdruck bezeichnet sind, der an den Druckausgän­ gen 13 und 14 des Tandem-Hauptzylinders 12 bei dessen Betätigung ansteht.

Durch die aus einer solchen Verschiebung des Stufenkol­ bens 67 resultierende Verkleinerung des Überströmquer­ schnitts der Drosselöffnungen 66 erhöht sich der in der Staudruckkammer 64 aus dem von der jeweiligen Rückför­ derpumpe 41 bzw. 44 erzeugten Volumenstrom resultieren­ de Staudruck P_S, der als Bremsdruck in die Radbremsen 7 und 8 bzw. 9 und 11 eingekoppelt wird, wobei durch die­ sen Staudruck P_S auf den Stufenkolben 67 eine der Kraft K_S, die dem Kolben 67 im Sinne einer Verkleinerung des Überströmquerschnitts der Drosselöffnung 67 verschiebt, entgegengesetzt gerichtete Kraft K_R wirkt, deren Betrag durch die Beziehung

K_R = F₂ · P_S (2)

gegeben ist, in der mit F₂ die wirksame Querschnitts­ fläche der kleineren, stößelförmigen Kolbenstufe 76 des Stufenkolbens 67 bezeichnet ist.

Mit dieser Rückstellkraft K_R gleichgerichtet ist die Rückstellkraft K_rf, die aus der Kompression der Rück­ stellfeder 82 resultiert, wenn der Stufenkolben 67 ei­ nen Hub h ausführt, durch den die Drosselöffnung ver­ kleinert wird. Der Betrag dieser Kraft, der durch die Beziehung

K_rf = h · Z + K_Z (3)

gegeben ist, in der mit Z die Federrate der Rückstell­ feder 82 und und mit k_z deren Vorspannung bezeichnet sind, kann durch die Auslegung der Rückstellfeder, die lediglich in der Lage sein muß, den Stufenkolben im nicht betätigten Zustand der Bremsanlage 1 in seine Grundstellung zurückzuschieben, die minimalen Volumen der Steuerkammer 81 entspricht, niedrig gehalten wer­ den, so daß im stationären Zustand einer Bremsung, der konstantem Bremsdruck in den Radbremsen entspricht, in guter Näherung die Beziehung

F₁ · P_HZ = F₂ · P_S (4)

gilt, woraus sich für den in die Radbremsen eingekop­ pelten Druck P_S die Beziehung

P_S = F₁ · P_HZ/F₂ (5)

ergibt, woraus ersichtlich ist, daß die Drucküberset­ zung, die durch den dynamischen Betrieb der gleichwohl geschlossenen Bremskreise I und II erreichbar ist, im wesentlichen durch das Verhältnis F₁/F₂ bestimmt ist, das auch bei einem relativ kleinen Absolutwert der die Steuerkammer 81 beweglich begrenzenden Fläche und damit relativ geringer Volumenaufnahme der Steuerkammer 81 günstig groß gehalten werden kann.

Im normalen Bremsbetrieb wird somit durch die Mitwir­ kung der Rückförderpumpen 41 und 44 beim Bremsdruck- Aufbau eine erhebliche - hydraulische - Bremskraftver­ stärkung erzielt. Der Bremsdruck-Abbau wird durch die Regeldrosseln 33 und 36 nicht, zumindest nicht nennens­ wert, behindert, da die Stufenkolben 67 bei einer Redu­ zierung des Steuerdruckes 81 rasch in eine Position zurückweichen, die einem geringeren Strömungswiderstand der jeweiligen Drossel 33 bzw. 36 entspricht. Ein Bremsdruckabbau kann bei einer unter Mitwirkung der Rückförderpumpen 41 und 44 ablaufenden Bremsung auch durch zeitweises Öffnen der Auslaßventile 53 und 54 sowie 56 und 57 unterstützt werden, so daß auch die Niederdruckspeicher 61 und 62 der ABS-Hydraulikeinheit 3 für einen raschen Bremsdruck-Abbau ausnutzbar sind.

Bei einem Ausfall des Rückförder-Pumpenantriebes werden beide Bremskreise statisch mit den an den Druckausgän­ gen 13 und 14 des Tandem-Hauptzylinders bereitgestell­ ten Drücken beaufschlagt, wobei sich wegen der Volumen­ aufnahme durch die Stufenzylinder 67, 68 ein etwas ver­ größerter Pedalweg ergibt.

Auf analoge Weise vollzieht sich der Bremsdruckaufbau und -abbau einer selbsttätig gesteuerten Bremsung, z. B. zum Zweck einer Fahrdynamik-Regelung, wobei die Akti­ vierung des Bremsgeräts 4 durch Umschalten des Betäti­ gungs-Steuerventils 24 in dessen Funktionsstellung II erfolgt und die Auswahl der zu aktivierende(n) Radbrem­ se(n) dadurch erfolgt, daß die Einlaßventile der nicht zu aktivierenden Radbremsen in ihre Sperrstellungen umgeschaltet werden.

Da mittels der Bremsdruck-Steuereinrichtung 2 sehr hohe Bremskraft-Verstärkungsgrade erzieltbar sind, ist diese auch sehr gut zur Steuerung einer automatischen Voll­ bremsung geeignet, deren Bedarf z. B. an einer sprung­ haften Änderung des Ausgangssignals des Wegsensors 91 in der Anfangsphase der Bremsbetätigung erkennbar ist.

Die für die jeweiligen Bremsdruck-Regelungs- und -steuerungsarten benötigten Ansteuersignale für die Rückförderpumpen und die Bremsdruck-Regelventile der ABS-Hydraulikeinheit 3, sowie des Betätigungs-Steuer­ ventils 24 werden in bedarfsgerechter Folge und Kombi­ nation von der elektronischen Steuereinheit 23 aus ei­ ner nach für sich bekannten Algorithmen erfolgenden Verarbeitung der Ausgangssignale der genannten Sensoren sowie der Ausgangssignale nicht dargestellter Raddreh­ zahlsensoren, die das dynamische Verhalten der Fahr­ zeugräder erfassen, erzeugt. Eine in schaltungstech­ nische Einzelheiten gehende Erläuterung der elektroni­ schen Steuereinheit 23 wird nicht als erforderlich an­ gesehen, da deren Realisierung bei Kenntnis ihres Zweckes einem Fachmann der elektronischen Steuerungs- und Regelungstechnik mit gängigen Mitteln der elektroni­ schen Schaltungstechnik möglich ist.

Claims (8)

1. Bremsdruck-Steuereinrichtung für ein Straßenfahr­ zeug mit hydraulischer Mehrkreis-, insbesondere Zweikreis-Bremsanlage, das mit einem an den ein­ zelnen Bremskreisen nach dem Rückförderprinzip arbeitenden Antiblockiersystem (ABS) und mit einer Einrichtung zur Fahrdynamik-Regelung (FDR) ausge­ rüstet ist, die auch eine Antriebs-Schlupf-Rege­ lung (ASR) beinhaltet, wobei

• a) als Bremsdruck-Steuergerät ein mittels eines Bremspedals über einen Bremskraftverstärker betätigbarer - statischer - Hauptzylinder mit den Bremskreisen einzeln zugeordneten Druckaus­ gängen vorgesehen ist;
• b) die FDR nach dem Prinzip arbeitet, durch mit­ tels einer elektronischen Steuereinheit selbst­ tätig gesteuerte Aktivierung einer oder mehre­ rer Radbremse(n) den Längs- und/oder den Sei­ tenschlupf der Fahrzeugräder innerhalb mit dy­ namischer Stabilität des Fahrzeuges insgesamt verträglichen Grenzen zu halten;
• c) als Druckquelle(n), aus der/denen im Falle des FDR- und/oder des ASR-Betriebes die für die jeweilige Regelung ausgenutzte(n) Radbremse(n) mit Bremsdruck beaufschlagbar ist/sind die den Bremskreisen einzeln zugeordneten Rückförder­ pumpen des ABS ausgenutzt sind;
• d) die Bremsdruckregelventile des ABS auch zur Steuerung von Bremsdruckaufbau-, -halte- und Bremsdruck-Abbauphasen der FDR oder der ASR mittels der elektronischen Steuereinheit an­ steuerbar sind,
• e) der Hauptzylinder (12) ist alternativ zu einer pedalgesteuerten Betätigung seines Bremskraft­ verstärkers (16) auch allein durch magnetven­ tilgesteuerte Druckbeaufschlagung des Antriebs­ druckraumes (18) des Bremskraftverstärkers (16) betätigbar;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• f) die Druckausgänge (13, 14) des Hauptzylinders (12) sind direkt mit den Niederdruckeingängen (39, 43) der Rückförderpumpen (41 und 44) ver­ bunden und über je ein Rückschlagventil (46, 47) an die Hauptbremsleitung (34 bzw. 37) des je­ weiligen Bremskreises (I bzw. II) angeschlos­ sen, wobei diese Rückschlagventile (46 und 47) durch relativ höheren Druck am Druckausgang (13 bzw. 14) des Hauptzylinders (12) als in der Hauptbremsleitung (34 bzw. 36) in Öffnungsrich­ tung beaufschlagt und sonst sperrend sind;
• g) die Hauptbremsleitungen (34 und 37) der beiden Bremskreise (I und II) sind mit den diesen zu geordneten Druckausgängen (13 bzw. 14) des Hauptzylinders (12) über je eine druckgesteuer­ te Regeldrossel (33 bzw. 36) verbunden, deren Strömungswiderstand mit zunehmendem Hauptzylin­ der-Ausgangsdruck zunimmt,
• h) die elektronische Steuereinheit (23) erzeugt so­ wohl bei einer normalen, vom Fahrer durch Pedalbe­ tätigung gesteuerten Bremsung als auch bei einer selbsttätig gesteuerten Bremsung Ausgangssignale zur Aktivierung der Rückförderpumpen (41 und 44) der ABS-Hydraulikeinheit (3).

2. Bremsdruck-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Strömungswiderstandes mindestens einer der Regel­ drosseln (33, 36) je ein Stufenzylinder (67, 68) vorgesehen ist, der eine durch die größere Kolben­ stufe (74) seines Stufenkolbens (67) beweglich begrenzte Steuerkammer (81) hat, in die der Aus­ gangsdruck des Hauptzylinders (12) eingekoppelt ist und eine durch die kleinere Kolbenstufe (76) des Stufenkolbens (67) beweglich begrenzte Reak­ tionskammer (84) hat, an die die Hauptbremsleitung (34 bzw. 37) des jeweiligen Bremskreises (I bzw. II) angeschlossen ist.

3. Bremsdruck-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung (66) der jeweiligen Regeldrossel (33 bzw. 36) durch einen Längsschlitz des die Reaktionskammer (84) radial begrenzenden Teils des Zylindergehäuses (68) gebildet ist, wobei der freie Durchflußquer­ schnitt dieses Längsschlitzes (66) durch die mit einer zunehmenden Druckbeaufschlagung der Steuer­ kammer (81) resultierende Verschiebung des Stufen­ kolbens (67) verringert wird.

4. Bremsdruck-Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenzylinder (67, 68) mit einer Rückstellfeder (82) versehen ist, die seinen Kolben (67) in die miminalem Volu­ men seiner Steuerkammer (81) entsprechende Grund­ stellung drängt, wobei die Vorspannung dieser Rückstellfeder (82) und die von ihr bei einer Ver­ schiebung des Kolbens entfaltete Rückstellkraft klein gegen die Kraft ist, die durch die Druckbe­ aufschlagung der Steuerkammer (81) mit dem Aus­ gangsdruck des Hauptzylinders (12) entfaltbar ist.

5. Bremsdruck-Steuereinrichtung nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (82) einerseits an dem die Steuerkammer (81) beweglich begrenzenden, größeren Kolbenflansch (74) des Stufenkolbens (67) des Stufenzylinders (67, 68) und andererseits an einer radialen Stufe (72) des Zy­ lindergehäuses (68) abgestützt ist, welche die Gehäuse-Bohrungsstufe (71), in der der dem Durch­ messer nach größere Flansch (74) des Stufenkolbens (67) druckdicht verschiebbar geführt ist, gegen die Bohrungsstufe (73) absetzt, in der die dem Durchmesser nach kleinere, die Reaktionskammer (84) beweglich begrenzende Kolbenstufe (76) druck­ dicht verschiebbar geführt ist, und daß der die Rückstellfeder (82) aufnehmende, von der dem Durchmesser nach kleineren Kolbenstufe (76) axial durchsetzte Ringraum mit dem Bremsflüssigkeits- Vorratsbehälter der Bremsanlage in ständig kommu­ nizierender Verbindung steht.

6. Bremsdruck-Steuereinrichtung nach einem der An­ sprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis F₁/F₂ der wirksamen Querschnittsfläche F₁ der die Steuerkammer (81) des Stufenzylinders beweglich begrenzenden, größeren Kolbenstufe (74) des Stufenkolbens (67) zu der wirksamen Quer­ schnittsfläche F₂ seiner dem Durchmesser nach kleineren, die Reaktionskammer (84) beweglich be­ grenzenden Kolbenstufe (67) zwischen 3/1 und 3/2, vorzugsweise um 2/1 beträgt.

7. Bremsdruck-Steuereinrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 6 für ein Fahrzeug mit Vorderachs-/Hin­ terachs-Bremskreisaufteilung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Drucksensor vorgese­ hen ist, der ein für den Bremsdruck im Hinterachs- Bremskreis charakteristisches Ausgangssignal er­ zeugt, sowie ein Drucksensor (92), der ein für den Bremsdruck im Vorderachs-Bremskreis charakteri­ stisches Ausgangssignal erzeugt und/oder ein Pe­ dal-Stellungssensor (91), wobei die Ausgangssi­ gnale dieser Sensoren als Informations-Eingabesi­ gnale der elektronischen Steuereinheit (23) zuge­ leitet sind.