DE4445360A1 - Hydraulische Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Zweikreis- Fahrzeugbremsanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Durch die DE 42 32 311 C1 ist es bereits bekannt, für eine Verbesserung des Fahrzeugspurverhaltens, insbesondere beim Fahren in Kurven, wenigstens ein Rad des Fahrzeugs gezielt zu bremsen. Dabei liefert anstelle des Hauptzylinders eine besondere Pumpe, die von einer Hilfspumpe geladen wird, den Druck. Eine solche Hilfspumpe ist aber umständlich und teuer und verbraucht Strom.

Andere bekannte Fahrzeugbremsanlagen kommen zwar ohne eine Hilfspumpe aus, sie haben dann aber den Nachteil, daß sie insbesondere bei niedrigen Temperaturen von z. B. unter -20°C, aber auch unter gewöhnlichen Bedingungen wegen der vielen Engstellen im Bremssystem, zu langsam arbeiten, so daß ein für eine schnell wirkende Fahrzeugregelung erforderlicher schneller Druckaufbau oft nicht sichergestellt ist.

Die zur Bildung des Gattungsbegriffs herangezogene Druckschrift DE 41 09 925 A1 offenbart eine hydraulische Bremsanlage mit geschlossenen Bremskreisen und mit einer nach dem sogenannten Rückförderprinzip arbeitenden Blockierschutzeinrichtung und zur Steuerung des Kurvenfahrverhaltens eines Fahrzeugs zwischen dieser Blockierschutzeinrichtung und einem Hauptbremszylinder je Bremskreis eingebaut eine Kombination aus einem steuerbaren 2/2-Ventil und einem Zylinder mit einem Trennkolben und einer Trennkolbenrückstellfeder sowie für beide Bremskreise eine gemeinsame Hilfspumpe und ein dieser nachgeordnetes 3/2-Wegeventil zum gesteuerten Beaufschlagen der Trennkolben und zum Steuern der 2/2-Ventile, die durch Steuereingänge hindurch hydraulisch steuerbar sind zum Verschließen von Bremsleitungen zwischen den Zylindern und dem Hauptbremszylinder. Die nach dem Absperren der Hauptbremsleitungen in den Zylindern erzeugten Drücke werden mittels der Blockierschutzeinrichtung moduliert und individuell den Radbremsen der vier Räder zugeführt. Die Blockierschutzeinrichtung kann auch individuell die den Radbremsen zugeführten Drücke reduzieren. Ein Steuergerät, das zur Verbesserung des Kurvenfahrverhaltens des damit ausgerüsteten Kraftfahrzeuges sowohl als das 3/2-Ventil als auch die Blockierschutzeinrichtung steuert, kann auch einen Antriebsmotor für die Hilfspumpe einschalten. Nachteilig ist, daß aufgrund der hydraulischen Verschaltung der Zylinder mit Modulationsventilanordnungen der Blockierschutzeinrichtung die Hilfspumpe einen Druck liefern muß in Höhe des zu erwartenden höchsten Bremsdruckes während einer Kurvenfahrt. Dementsprechend ist die Hilfspumpe kräftig auszubilden, und ein notwendiger Antriebsmotor ist schwer und belastet ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs in nachteiliger Weise. Der schwere Antriebsmotor und die schwere Hilfspumpe sind teuer. Ein weiterer Nachteil ist, daß während des Pumpbetriebs infolge des hohen erzeugten Druckes störende und gegebenenfalls sehr lästige Geräusche entstehen. Weiterhin teuer ist ein von der Hilfspumpe ladbarer Speicher sowie das elektrisch steuerbare 3/2- Wegeventil, das die Beaufschlagung der Trennkolben und der hydraulischen Steuereingänge der 2/2-Ventile steuert. Des weiteren sind infolge der Ausbildung des Zylinders und seines Trennkolbens das jeweilige 2/2-Wegeventil mit einer Rückschlagventilfunktion zu kombinieren, damit man während eines automatisch ablaufenden Bremsbetriebs allein durch Bremspedalbetätigung sofort den jeweiligen Bremsdruck steigern kann. Im offenbarten Ausführungsbeispiel ist deshalb der zweiten Stellung des 2/2-Wegeventils das Symbol eines Rückschlagventils zugeordnet. Prinzipiell könnte man an dieser Stelle gemäß dem Stand der Technik auch ein normales 2/2-Wegeventil verwenden und in einem Bypass dazu ein normales Rückschlagventil anordnen, das sich mit Überdruck aus dem Hauptbremszylinder in Richtung der Radbremsen öffnen läßt.

Durch die DE 40 35 527 A1 ist eine zweikreisige hydraulische Fahrzeugbremsanlage bekannt mit einem ein Reservoir aufweisenden Hauptbremszylinder, mit Radbremsen für antreibbare und nicht antreibbare Räder und eine dazwischen angeordnete Blockierschutz- und Antriebsschlupfregeleinrichtung, die zwei Rückförderpumpen aufweist. Eine von denjenigen Rückförderpumpen, die Radbremsen von antreibbaren Rädern zugeordnet ist, ist durch ein normalerweise geschlossenes und elektrisch öffenbares 2/2-Wegeventil aus dem Reservoir des Hauptbremszylinders für den Antriebsschlupfregelbetrieb versorgbar. Eine Besonderheit besteht darin, daß dieses 2/2-Wegeventil nur geöffnet wird, solange in wenigstens einer Radbremse eines antreibbaren Rades der Bremsdruck im Antriebsschlupfregelbetrieb zu erhöhen ist. Dies hat den Vorteil, daß die selbstansaugend ausgebildete Rückförderpumpe aus dem Reservoir nur zum Bremsdruckerhöhen Druckmittel erhält. Während solcher Zeitspannen, in denen Bremsdrücke konstant gehalten werden, erhält die Rückförderpumpe kein Druckmittel aus dem Reservoir und kann deshalb kein Druckmittel durch ein auf einen hohen Öffnungsdruck einzustellendes Sicherheitsventil drücken. Während solcher Zeitspannen wird also Antriebsenergie eingespart und die Geräuschentwicklung niedrig gehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugbremsanlage zu schaffen, die auf Signale der dynamischen Fahrzeugregelung auch bei niedrigen Temperaturen sehr schnell reagiert, also schnell Bremsdruck erzeugt und dabei preiswert und leise sein soll.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem Merkmal des Unteranspruchs sowie aus der Beschreibung und der Zeichnung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine hydraulische Zweikreis-Bremsanlage besitzt einen zweikreisigen Hauptzylinder 1 mit einem Reservoir 2 und mit einem Bremspedal 3. An den Hauptzylinder 1 sind zwei Bremskreise I und II sowie dem Bremskreis I zugeordnete Vorderradbremsen 4 und 5 und dem Bremskreis II zugeordnete Hinterradbremsen 6 und 7 angeschlossen. Eine derartige Aufteilung der Bremskreise wird mit T-T-Aufteilung bezeichnet. Es ist aber auch möglich, die Bremskreise I und II diagonal anzuordnen, so daß der Bremskreis I z. B. die linke Vorderradbremse 4 und die rechte Hinterradbremse 7 und der Bremskreis II die rechte Vorderradbremse 5 und die linke Hinterradbremse 6 versorgen.

Zwischen dem Hauptzylinder 1 und den Radbremsen 4 und 7 sind eine Blockierschutzeinrichtung 8 (ABS) und eine automatische Bremseinrichtung 9 angeordnet, wobei letztere sowohl als Antriebsschlupfschutzeinrichtung (ASR) als auch als Fahrdynamikregeleinrichtung (FDR) dienen kann.

Der Hauptzylinder 1 ist in an sich bekannter Weise so aufgebaut, daß er mit dem Bremspedal 3 betätigbar ist. In den Bremskreisen I und II wird dann jeweils ein Bremsdruck aufgebaut. Vorzugsweise ist mit dem Hauptzylinder 1 ein Bremsverstärker 10 zusammengebaut. Das Reservoir 2 versorgt den Hauptzylinder 1 mit Bremsdruckmitteln, das vom Hauptzylinder 1 in Richtung zu den Radbremsen 4 bis 7 drückbar ist und durch die automatische Bremseinrichtung 9 und die Blockierschutzeinrichtung 8 hindurchgelangt, wenn Normal-Bremsbetrieb herrscht.

Die Blockierschutzeinrichtung 8 ist vom Rückfördertyp und besitzt die eine Pumpe 11 bzw. 12 für den Bremskreis I oder II. Ferner hat die Blockierschutzeinrichtung 8 für jede der Radbremsen 4 bis 7 eine eigene Bremsdruckmodulationsventilanordnung 13, 14, 15 bzw. 16, bestehend aus jeweils einem Bremsdruckaufbauventil 17 und jeweils einem Bremsdruckabsenkventil 18, sowie für jeden Bremskreis I bzw. II eine Speicherkammer 19 bzw. 20. Des weiteren sind eine erste Dämpferkammer 21 für den Bremskreis I und eine zweite Dämpferkammer 22 für den Bremskreis II sowie eine Dämpferdrossel 23 bzw. 24 vorgesehen. Ein Motor 25 ist als Antriebsmotor den beiden Pumpen 11 und 12 zugeordnet. Ausgehend von den Radbremsen 4 bis 7 sind deren jeweils zugeordnete Bremsdruckaufbauventile 17 in Richtung zum Hauptzylinder 1 umgehbar mittels Rückschlagventilen 26, die in Richtung zum Hauptzylinder 1 hin zu öffnen sind bei einem Druckgefälle über dem jeweiligen Bremsdruckaufbauventil 17, wenn beispielsweise dieses in seine Sperrstellung gegangen ist oder wenn in seiner normalen Offenstellung eine eingebaute Drossel wirksam ist.

Blockierschutzbetrieb findet statt mittels der Blockierschutzeinrichtung 8. Beim normalen Bremsen sind die stromlos offenen Bremsdruckaufbauventile 17 geöffnet, so daß die durch die Betätigung des Bremspedals 3 im Hauptzylinder 1 erzeugten Drücke zu den Radbremsen 4 bis 7 gelangen können. Die ebenfalls mit den Radbremsen 4 bis 7 verbundenen Bremsdruckabsenkventile 18 der Bremsdruckmodulationsventilanordnung 13 und 14 bzw. 15 und 16 sind in ihrer Normalstellung geschlossen und ermöglichen andererseits in angesteuerter Stellung einen gedrosselten Durchlaß. Sie sind mit der Pumpe 11 des Bremskreises I bzw. mit der Pumpe 12 des Bremskreises II eingangsseitig verbunden. Ausgangsseitig der Pumpe 11 bzw. 12 schließen sich die Dämpferkammern 21 bzw. 22 an. In Richtung zum Hauptzylinder 1 sowie zu der automatischen Bremseinrichtung 9 folgen die Dämpferdrosseln 23 und 24 auf die Dämpferkammern 21 und 22.

Zur Blockierschutzeinrichtung 8 gehören noch ein elektronisches Steuergerät 27, das nur umrißhaft in der Zeichnung dargestellt ist, sowie den Rädern der Radbremsen 7 bis 10 zugeordnete, nicht dargestellte Raddrehungssensoren. Die Sensoren sind an das Steuergerät 27 angeschlossen, ebenso die einzelnen Ventile 17 und 18 der Bremsdruckmodulationsventilanordnungen 13 bis 16 sowie der die Pumpen 11 und 12 antreibende Motor 25. Des weiteren kann im Bereich des Bremspedals 3 ein Bremslichtschalter und/oder ein Drucksensor 40 angeordnet sein.

Wird z. B. auf gleichmäßig griffiger Fahrbahn das Bremspedal 3 zunehmend stärker betätigt, so verändern sich die Folgen der von den Raddrehungssensoren abgegebenen Signale in einer Weise, die das Steuergerät 27 schließlich als eine Radblockiergefahr deutet. Angenommen, es tritt eine Radblockiergefahr gleichzeitig an allen Rädern gleich stark auf, so schaltet das Steuergerät 27 den Motor 25 und damit die Pumpen 11 und 12 ein, schließt alle Bremsdruckaufbauventile 17 und öffnet alle Bremsdruckabsenkventile 18. Dies hat zur Folge, daß ein im Hauptzylinder 1 gegebenenfalls noch ansteigender Druck nicht mehr in die Radbremsen 4 bis 7 gelangt, und daß aus diesen Radbremsen Druckmittel zu den Speicherkammern 19 und 20 abströmt. Von dort fließt das Druckmittel in die Pumpen 11 und 12, und diese drücken das Druckmittel durch die Dämpferkammern 21 und 22 und die Dämpferdrosseln 23 und 24 zurück zum Hauptzylinder 1. Die Blockiergefahr ist damit behoben. Die Bremsdruckmodulationsventilanordnungen 13 bis 16 gehen wieder in ihre Ausgangsstellung zurück.

Das Steuergerät 27 ist so eingerichtet, daß die Drücke der Vorderradbremsen 4 und 5 individuell und unabhängig voneinander modulierbar sind, damit eine möglichst günstige Bremswirkung an den Vorderrädern erreichbar ist, z. B. auf Fahrbahnen mit unterschiedlichen Reibwerten links und rechts, denn es kann beispielsweise rechts am Rand einer Fahrbahn infolge einer Vereisung ein niedriger Reibwert und links bei griffiger Fahrbahn ein höherer Reibwert vorhanden sein. Auch andere Konstellationen für das ABS sind denkbar.

Zu der automatischen Bremseinrichtung 9 gehören innerhalb der beiden Bremskreise I und II je ein Umschaltventil 28 bzw. 29 und ein beispielsweise integriertes Druckbegrenzungsventil 30 bzw. 31 sowie aus Sicherheitsgründen je ein Rückschlagventil 32 bzw. 33.

Außerdem sind den beiden Pumpen 11 und 12 eingangsseitig noch je ein 2/2-Wegeventil als Hilfsventil 34 bzw. 35 sowie je ein Rückschlagventil 36 bzw. 37 zugeordnet.

Wie bereits ausgeführt, ist die Bremsanlage dazu bestimmt, mit Hilfe der vier Bremsdruckmodulationsventilanordnungen 13 bis 17 die Bremsdrücke automatisch individuell einzusteuern. Deshalb kann mit ihr mit Hilfe der zuletzt genannten Umschalt- und Hilfsventile 28, 29 und 34, 35 auch eine Antriebsschlupfregelung (ASR) erzielt werden, gleichgültig, ob die Vorderräder oder die Hinterräder oder ob die Vorderräder und die Hinterräder antreibbar sind. Eine derartige Antriebsschlupfregelung wird nach den bekannten Erfordernissen durchgeführt, wiederum unter Verwendung der Pumpen 11 und 12 und der Umschalt- und Hilfsventile 28, 29, 34, 35 sowie der Blockierschutzeinrichtung 8 für den Fall der Antriebsschlupfregelung an allen vier Rädern.

Dreht z. B. das linke Hinterrad durch, muß dieses mit Hilfe der Antriebsschlupfregelung schnell abgebremst werden. Durch ein entsprechendes Signal von den Radsensoren des linken Hinterrades werden im Bremskreis II das Bremsdruckaufbauventil 17 der rechten Hinterradbremse, das Umschaltventil 29 und das Hilfsventil 35 der automatischen Bremseinrichtung 9 umgeschaltet, und es wird die Pumpe angesteuert. Diese drückt dann Druckmittel über die Dämpferkammer 22 und die Dämpferdrossel 24 in die Bremsleitung des Bremskreises II, von wo es über das der linken Hinterradbremse 6 zugeordnete Bremsdruckaufbauventil 17 zur linken Hinterradbremse 6 gelangt. Das linke Hinterrad wird gebremst, und das rechte Hinterrad kann die notwendige Traktion übernehmen. In ähnlicher Weise kann auch das Durchdrehen anderer Antriebsräder durch Abbremsen verhindert werden.

Zur Erstellung einer Fahrdynamikregelung (FDR) sind, insbesondere auf der Signalgeberseite und in der Elektronik, mehrere Zusatzelemente notwendig.

So wird ein Lenkwinkelsensor 38 gebraucht, der dem mit einem Rechner zusammenarbeitenden elektronischen Steuergerät 27 den jeweiligen Lenkeinschlagwinkel und damit eine Fahrzeugkursänderung anzeigt. Beispielsweise wird die Information ausgewertet, ob das Fahrzeug frei rollt oder gebremst wird. Dafür erhält das Steuergerät 27 des weiteren eine Information über den momentanen Lastzustand des Motors von einem Lastsensor 39. Zudem ermittelt ein Drucksensor 40 den Bremsdruck im Hauptzylinder 1, also ob momentan gebremst wird und das Fahrzeug nicht frei rollt.

Um einiges komplizierter ist die ebenfalls erforderliche Ermittlung einer Drehung des Fahrzeugs um seine Hochachse. Dazu wird die Bremsanlage noch ausgerüstet mit einem Drehgeschwindigkeitssensor 42, der Drehbewegungen des Fahrzeugs um seine Hochachse erfaßt, wie sie z. B. beim Schleudern auftreten. Beispielsweise kann zusätzlich ein Querbeschleunigungssensor 41, der auf die in Kurven auftretenden Kräfte reagiert, eingebaut werden.

Wirkungsweise

Weicht ein Fahrzeug bei Kurvenfahrt untersteuernd von einer vom Fahrer gewollten Bahn ab, so korrigiert die Fahrdynamikregelung den Fehler beispielsweise durch Bremsen des kurveninneren Hinterrades. Das Steuergerät 27 orientiert sich dabei an einer errechneten Kräftebilanz. Dabei beachtet es die Blockiergrenze, richtet sich also nach dem jeweiligen Reibwert der Straße. Gleichzeitig wird das an Antriebsrädern verfügbare Antriebsmoment auf ein der Situation angepaßtes Maß reduziert. Dies geschieht durch Vermindern der Motorleistung und/oder durch radindividuellen Bremseneingriff mit den Bremsdruckmodulations­ ventilanordnungen 13 bis 17.

Wird bei Kurvenfahrt die Seitenführungskraft an der Hinterachse zu klein, so droht Übersteuerung, im Extremfall sogar eine Kreiselbewegung um die Hochachse. Auch hier greift die Fahrdynamikregelung stabilisierend ein, indem sie beispielsweise das kurvenäußere Vorderrad bremst. Auf diese Weise ist die Fahrdynamikregelung in der Lage, unmittelbar auf wechselnde Fahrzustände und auf gegebenenfalls unterschiedliche Beschaffenheiten der Fahrbahn zu reagieren.

Wichtig ist, daß in allen Fällen der Druckaufbau zum Bremsen sehr schnell stattfindet. Um dies mit Sicherheit zu erreichen, ist gemäß der Erfindung jeweils der Primärkreis des einen Bremskreises I oder II mit dem Sekundärkreis des anderen Bremskreises verbunden, und zwar durch jeweils eine Verbindungsleitung 43 bzw. 44, die zwischen dem Ausgang der einen Pumpe 11 bzw. 12 und dem Eingang der anderen Pumpe 12 bzw. 11 vorgesehen ist. In jede dieser Verbindungsleitungen ist eine stromlos geschlossene 2/2-Wegeventileinrichtung 45 bzw. 46 eingesetzt, so daß diese Verbindungsleitungen gewöhnlich geschlossen sind. Im Bedarfsfall sind Verbindungen durch Stromzufuhr zu den Ventileinrichtungen 45 und 46 kurzzeitig herzustellen.

Der Kern der Elfindung liegt nun darin, daß mit einer solchen Verbindung der Bremskreise die Pumpe 11 oder 12, die den schnellen Druckaufbau an einem der Bremszylinder der Vorder- oder Hinterradbremsen 4 bis 7 bewerkstelligen muß, von der anderen Pumpe 12 bzw. 11 beigeladen wird.

Wenn z. B. die Vorderradbremse 4 einen schnellen Druckaufbau verlangt, werden beide Pumpen 11 und 12 gestartet, alle Umschaltventile 28 und 29 und alle Hilfsventile 34 und 35 werden angesteuert, ebenso die Bremsdruckaufbauventile 17 der Radbremsen 5, 6 und 7 und die Ventileinrichtung 46. Dann kann sich die Pumpe 12 des Bremskreises II an dem geforderten Druckaufbau der Pumpe 11 des Bremskreises I durch eine zusätzliche Beschickung mit Druckmittel beteiligen, um den Druck an der Vorderradbremse 4 des Bremskreises I schnell ansteigen zu lassen. Nach kurzer Druckaufbauzeit (200-300 ms) kann die Ventileinrichtung 46 wieder geschlossen werden, um die Bremskreisaufteilung wiederherzustellen.

Aus Sicherheitsgründen muß eine undichte Ventileinrichtung 45 bzw. 46 festgestellt werden können. Deshalb ist im Sekundärkreis die Verbindung zur Speicherkammer 19 bzw. 20 gewährleistet. Eine undichte Ventileinrichtung 45 bzw. 46 ist dann am Absinken des Bremspedals 3 erkennbar.

Schließlich ist noch zu bemerken, daß die beiden über die Verbindungsleitungen 43 bzw. 44 und die Ventileinrichtungen 45 bzw. 46 miteinander verbindbaren Bremskreise I und II sowohl in TT-Aufteilung, d. h. als Vorderachsbremskreis und Hinterachsbremskreis getrennt, als auch in K-Aufteilung, d. h. als Diagonalanordnung, ausgebildet sein können.

Claims (4)

1. Hydraulische Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage mit einem zweikreisigen Hauptzylinder, mit einem Reservoir und mit einer Blockierschutzeinrichtung (ABS), die für jeden Bremskreis Bremsdruckmodulationsventile und eine jeweils einen Eingang und einen Ausgang aufweisende Pumpe besitzt, und mit einer automatischen Bremseinrichtung, die in Zusammenarbeit mit der Blockierschutzeinrichtung fahrerunabhängig und gegebenenfalls radindividuell Bremsen betätigt, und mit je einem stromlos geschlossenen 2/2- Wegehilfsventil, das in einer Leitung zwischen einem Eingang einer der Pumpen und einem jeweils zugeordneten Hauptzylinder-Auslaß angeordnet ist, sowie mit je einem stromlos offenen 2/2-Wegeumschaltventil, zum Trennen eines Ausgangs einer der Pumpen vom Hauptzylinder und zum Begrenzen des Druckes der Pumpen mittels je eines Druckbegrenzungsventils, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der einen Pumpe (11 bzw. 12) und dem Eingang der anderen Pumpe (12 bzw. 11) eine Verbindungsleitung (43 bzw. 44) mit einer stromlos geschlossenen 2/2-Wegeventileinrichtung (45 bzw. 46) vorgesehen ist.

2. Hydraulische Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (45 bzw. 46) so in der Verbindungsleitung (43 bzw. 44) angeord­ net ist, daß ihr Ausgang mit einer Speicherkammer (20 bzw. 19) des jeweils anderen Bremskreises (II bzw. I) verbunden ist.

3. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden über die Verbindungsleitung (43 bzw. 44) und die Ventileinrichtung (45 bzw. 46) miteinander verbindbaren Bremskreise (I und II) in TT-Aufteilung eingerichtet sind.

4. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die beiden über die Verbindungsleitung (43 bzw. 44) miteinander verbindbaren Bremskreise (I und II) in K-Aufteilung eingerichtet sind.