DE69917286T2 - Bremsvorrichtung mit kombinierter regelung und verstärkung - Google Patents

Bremsvorrichtung mit kombinierter regelung und verstärkung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug von der Art jener, die es ermöglichen, die Blockierung der Räder dieses Fahrzeugs zu vermeiden.
  • Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug der Art von jenen, die einen geschlossenen Hydraulikkreis aufweisen, der mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist, das selektiv verschiedenen Drücken an verschiedenen Punkten des Kreises ausgesetzt ist, wobei dieser Kreis aufweist: einen Behälter auf niedrigem Druck; einen ersten Druckaufnehmer, der einem Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnet ist und von welchem ein Eingang einen ersten Punkt des Kreises bildet; einen zweiten Druckaufnehmer, der einem Vorderrad des Fahrzeugs zugeordnet ist und von welchem ein Eingang einen zweiten Punkt des Kreises bildet; einen ersten Druckgenerator, der mechanisch gesteuert wird und von welchem ein Ausgang einen dritten Punkt des Kreises bildet; einen zweiten Druckgenerator, der elektrisch gesteuert wird und von welchem ein Ausgang einen vierten Punkt des Kreises bildet; einen Speicher für Hydraulikfluid; einen Drucksensor, der ein Maß für den Druck des Fluids am dritten Punkt des Kreises liefern kann; und Ventilmittel, wobei der zweite und der vierte Punkt (222, 324) des Kreises miteinander verbunden sind, damit sie stets dem gleichen Druck ausgesetzt sind, wobei die Ventilmittel (61, 62, 63) ein erstes Elektroventil (61) aufweisen, das gesteuert wird, um sich von einem Durchlaßzustand, in dem es den zweiten und den dritten Punkt (222, 313) des Kreises miteinander verbindet, zu einem Sperrzustand, in dem es den zweiten und den dritten Punkt (222, 313) des Kreises voneinander isoliert, als Reaktion auf eine Überschreitung einer vorbestimmten Schwelle (Sp) durch das Maß (Mp) für den Druck zu bewegen, wobei der vom zweiten Druckgenerator (32) gelieferte Druck elektrisch modulierbar ist.
  • Vorrichtungen dieser Art sind im Stand der Technik, insbesondere aus dem Dokument DE A 195 33 174, gut bekannt und werden seit vielen Jahren verwendet.
  • Eines der beim Entwurf derartiger Bremssysteme angetroffenen Probleme liegt in der Schwierigkeit, deren Leistungen ununterbrochen zu verbessern und dabei die Kosten zu verringern, insbesondere um deren weitestmögliche Ausbreitung zu ermöglichen und somit eine optimale Sicherheit der größtmöglichen Anzahl von Fahrzeugen zu garantieren.
  • Die vorliegende Erfindung liegt in diesem Zusammenhang und zielt insbesondere darauf ab, eine wesentliche Verringerung der Herstellungskosten der Vorrichtungen dieser Art durch Optimierung ihrer Funktionen zu ermöglichen.
  • Dazu ist die Vorrichtung der Erfindung, die außerdem der Definition entspricht, die der obige Oberbegriff gibt, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher mit einem Eingang versehen ist, der direkt mit dem dritten Punkt des Kreises verbunden ist, und dieser Speicher voreingestellt ist, um nur Hydraulikfluid einzulassen, wenn der Fluiddruck am dritten Punkt des Kreises zumindest gleich drei Viertel der vorbestimmten Schwelle ist, und daß ein erster Absorptionsverlauf jede Volumenänderung des in den Speicher eingelassenen Fluids mit einer entsprechenden Veränderung des Drucks des Fluids am dritten Punkt des Kreises verbindet, wobei ein zweiter Absorptionsverlauf jede Volumenänderung des in den zweiten Druckaufnehmer eingelassenen Fluids mit einer entsprechenden Veränderung des Drucks des Fluids am vierten Punkt des Kreises verbindet, und wobei der erste und der zweite Absorptionsverlauf eine erste bzw. eine zweite Neigung aufweisen, wobei diese erste und zweite Neigung vorteilhafterweise ein Verhältnis aufweisen, das zwischen 0,75 und 1,33 liegt.
  • Um die Bremsvorrichtung der Erfindung noch zu optimieren, ist es bevorzugt vorzusehen, daß die Ventilmittel außerdem ein zweites Elektroventil, das selektiv den ersten und den dritten Punkt des Kreises verbindet, und ein drittes Elektroventil, das selektiv den ersten Punkt des Kreises mit dem Niederdruckbehälter verbindet, aufweisen, wobei das zweite und das dritte Elektroventil eine selektive Modulation des Drucks im ersten Druckaufnehmer ermöglichen.
  • In klassischer Weise kann der erste Druckgenerator einen Hauptzylinder aufweisen, der mit einem Unterdruck-Unterstützungsservomotor verbunden ist oder nicht.
  • Der zweite Druckgenerator kann seinerseits einen Kolben aufweisen, der in dichter Weise gleitend in einem Zylinder angebracht ist und selektiv durch einen Elektromotor bewegt wird.
  • Durch diese Eigenschaften kann die Vorrichtung der Erfindung die Vorteile einer variablen Unterstützung an jedem Vorderrad des Fahrzeugs mit den Vorteilen einer Antiblockierregelung an jedem Hinterrad kombinieren, ohne auf die Verwendung einer Pumpe zurückgreifen zu müssen.
  • Es ist folglich insbesondere möglich:
    • – auf die Bedingungen einer Notbremsung mit einer variablen Unterstützung an jedem Vorderrad zu reagieren;
    • – die Ansprechzeiten der Bremsvorrichtung durch die direkte Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und jedem Druckaufnehmer in der Anfangsphase einer Bremssequenz zu bewahren und/oder zu verbessern;
    • – das gewöhnliche Pedalgefühl, den gewöhnlichen Totgang und die gewöhnliche Auslöseschwelle einer Standard-Bremsvorrichtung zu bewahren, indem die Vorrichtung der Erfindung mit einem Unterdruck-Unterstützungsservomotor mit verringerter Größe ausgestattet wird;
    • – die Herstellungskosten durch eine Vereinfachung der Antiblockierfunktion der Räder an der hinteren Radachse des Fahrzeugs gering zu halten;
    • – und eine erhöhte Sicherheit durch die Verwendung von zwei Energien, nämlich Muskel- und elektrische Energien, und durch Verdoppelung der Druckgeneratoren, die die vorderen Druckaufnehmer steuern, zu erhalten.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlich aus der Beschreibung hervor, die nachstehend zur Information und keineswegs zur Begrenzung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen durchgeführt wird, in denen gilt:
  • 1 ist das Diagramm einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung;
  • 2 ist ein Diagramm, das die Absorptionsverläufe des Speichers und des Druckaufnehmers des Vorderrades darstellt;
  • 3 ist ein Diagramm, das in Abhängigkeit von der vom Fahrer des Fahrzeugs ausgeübten Bremskraft die Änderung der Drücke des Hydraulikfluids im vorderen und hinteren Aufnehmer für eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung, die mit einem Unterdruck-Bremsunterstützungsservomotor versehen ist, darstellt;
  • 4 ist ein Diagramm, das in Abhängigkeit von der vom Fahrer des Fahrzeugs ausgeübten Bremskraft die Änderung der Drücke des Hydraulikfluids im vorderen und im hinteren Aufnehmer für eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung, die nicht mit einem Unterdruck-Bremsunterstützungsservomotor versehen ist, darstellt; und
  • 5 stellt eine mögliche Ausführungsform des zweiten Druckgenerators dar.
  • Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die es ermöglicht, die Blockierung der Räder dieses Fahrzeugs zu vermeiden.
  • Genauer betrifft die Erfindung eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug der Art von jenen, die einen geschlossenen Hydraulikkreis aufweisen, der mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist, das selektiv verschiedenen Drücken an verschiedenen Punkten des Kreises ausgesetzt wird.
  • Ein derartiger Kreis weist klassisch folgendes auf: einen Behälter 1 auf niedrigem Druck; Druckaufnehmer, wie 21, 22; die den Hinter- bzw. den Vorderrädern des Fahrzeugs zugeordnet sind und von welchen jeder auf das entsprechende Rad ein Bremsmoment aufbringen kann, das vom Druck, den er aufnimmt, abhängt; einen Druckgenerator 31, der mechanisch durch die Muskelarbeit des Fahrers des Fahrzeugs gesteuert wird; einen Druckgenerator 32, der elektrisch gesteuert wird; einen Drucksensor 5, der ein Druckmeßsignal Mp liefert; und Elektroventile, wie 61, 62 und 63.
  • Radsensoren (nicht dargestellt) liefern Signale R1, R2, R3 und R4, von denen jedes die Drehbewegung eines entsprechenden Rades des Fahrzeugs darstellt, zu einer logischen Einheit 7, wobei die logische Einheit auch das Druckmeßsignal Mp empfängt und Steuersignale S32, S61, S62 und S63 zum Druckgenerator 32 und zu den Elektroventilen 61, 62 und 63 liefert.
  • Der mit der betreffenden Technik nicht vertraute Leser kann sich vorteilhafterweise auf die technische Beschreibung des Anmelders mit dem Titel "Dispositifs de freinage pour voitures", herausgegeben bei den Editions Delta Press, 35, Rue Sainte-Cécile, 13005 – Marseille, Frankreich, beziehen.
  • Ein erster Punkt des Bremshydraulikkreises ist aus einem Eingang 211 des ersten Druckaufnehmers 21 gebildet; ein zweiter Punkt dieses Kreises ist aus einem Eingang 222 des zweiten Druckaufnehmers 22 gebildet; ein dritter Punkt ist aus einem Ausgang 313 des Druckgenerators 31 mit mechanischer Steuerung gebildet; und ein vierter Punkt eben dieses Kreises ist aus einem Ausgang 324 des Druckgenerators 32 mit elektrischer Steuerung gebildet.
  • Der Drucksensor 5 ist direkt am dritten Punkt 313 des Kreises installiert, um als Signal Mp ein Maß liefern zu können, das den Fluiddruck an diesem dritten Punkt 313 darstellt.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung sind der zweite und der vierte Punkt 222, 324 des Kreises direkt miteinander verbunden, damit sie stets dem gleichen Druck ausgesetzt sind.
  • In der Ruhestellung, das heißt ohne Betätigung der Bremsvorrichtung, befindet sich das Elektroventil 61, das zwischen dem zweiten und dem dritten Punkt 222, 313 des Kreises installiert ist, in einem Durchlaßzustand, wie in 1 dargestellt, in dem es diesen zweiten und dritten Punkt 222, 313 des Kreises miteinander in Verbindung stehen läßt.
  • Wenn das Druckmaß Mp eine vorbestimmte Schwelle Sp überschreitet, wird diese Überschreitung von der logischen Einheit 7 erfaßt, die sofort den Durchgang des Elektroventils 61 in einen Sperrzustand steuert, in welchem dieses Elektroventil den zweiten und den dritten Punkt 222, 313 des Kreises voneinander isoliert.
  • Der zweite Druckgenerator 32 ist außerdem vom Typ von jenen, die einen elektrisch modulierbaren Druck liefern.
  • Unter diesen Bedingungen ist es möglich, sobald der Fahrer einen Druck gleich der Schwelle Sp aufgebracht hat, die elektrische Energie zu verwenden, um die Bremskraft zu verstärken, ohne seitens des Fahrers eine zusätzliche Muskelkraft zu erfordern, die er eventuell nicht liefern kann.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist der Speicher 4 mit einem Eingang 43 versehen, der direkt mit dem dritten Punkt 313 des Kreises verbunden ist, und dieser Speicher 4 ist voreingestellt, um nur Hydraulikfluid einzulassen, wenn der Fluiddruck am dritten Punkt 313 des Kreises mindestens gleich drei Viertel der vorbestimmten Schwelle Sp ist, und noch vorteilhafter, wenn er gleich dieser Schwelle Sp ist.
  • Dazu kann der Speicher 4 eine Feder 41 aufweisen, die einen Kolben 42 zurückschiebt und die zusammengedrückt wird, wenn der Kolben durch das Fluid, das in den Speicher einströmt, verschoben wird, wobei die Feder 41 vorgespannt ist, um den Einlaß von Fluid nur ab dem gewünschten Druck zu gestatten.
  • Durch diese Anordnung ist es nicht nur möglich, den Speicher zu verwenden, um die Betätigung des zweiten Druckaufnehmers 22 zu simulieren, als ob das Elektroventil 61 im Durchlaßzustand geblieben wäre, sondern auch im Speicher 4 ein gewisses Volumen von Fluid unter Druck zu lagern, das zum Betätigen einer Antiblockierregelung ohne Pumpe des ersten Druckaufnehmers 21 verwendbar ist.
  • Dazu ist es angebracht, zumindest näherungsweise für Druckwerte, die größer sind als die Schwelle Sp, den ersten Absorptionsverlauf, der als jener definiert ist, der jede Volumenänderung V1 des in den Speicher 4 eingelassenen Fluids mit einer entsprechenden Veränderung des Drucks P1 des Fluids am dritten Punkt 313 des Kreises verbindet, mit dem zweiten Absorptionsverlauf, der als jener definiert ist, der jede Volumenänderung V2 des in den zweiten Druckaufnehmer 22 eingelassenen Fluids mit einer entsprechenden Änderung des Drucks P2 des Fluids am vierten Punkt 324 des Kreises verbindet, in Übereinstimmung zu bringen.
  • In der Realität weist der zweite Absorptionsverlauf, wie 2 zeigt, zuerst eine nicht-lineare Änderung auf, die dem Ausgleich der Spiele entspricht, und der eine lineare Änderung, die durch eine Neigung K2 definiert ist, entsprechend der elastischen Verformung der durch den Druckaufnehmer 22 betätigten Bremse folgt.
  • Der erste Absorptionsverlauf ist ein linearer Verlauf mit einer Neigung K1, wobei K1 die Steifigkeit der Feder 41 ist, dessen Ursprung beim Druck P1 auf dem Wert der Schwelle Sp liegt, dessen Ursprung, beim Volumen V2 gemessen, mit Vs bezeichnet ist, und dessen Ursprung, beim Volumen V1 gemessen, Null ist, da das in den Speicher eingelassene Fluidvolumen V1 erst für die Werte des Drucks, die höher sind als die Schwelle Sp, zuzunehmen beginnt.
  • Unter diesen Bedingungen kann das Füllen des Speichers 4 eine optimale Simulation der Betätigung des Druckaufnehmers 22 liefern, unter dem Vorbehalt, daß die Schwelle Sp auf dem linearen Teil des zweiten Absorptionsverlaufs gewählt wird, und unter dem Vorbehalt, daß der Steifigkeit K1 der Feder 41 der Wert der Neigung K2 dieses zweiten Absorptionsverlaufs gegeben wird, wobei diese Simulation solange annehmbar bleibt, wie das Verhältnis K1/K2 zwischen 0,75 und 1,33 bleibt.
  • Da der Speicher 4 eine Reserve von Fluid unter Druck bildet, die für den ersten Druckaufnehmer 21 zur Verfügung steht, ist es möglich, den in diesem ersten Druckaufnehmer herrschenden Druck zu modulieren, ohne auf die Verwendung einer Pumpe zurückgreifen zu müssen.
  • Dazu genügt es, wie die 1 zeigt, ein zweites Elektroventil 62, das zwischen dem ersten und dem dritten Punkt 211, 313 des Kreises installiert wird, und ein drittes Elektroventil 63, das zwischen dem ersten Punkt 211 des Kreises und dem Niederdruckbehälter 1 installiert wird, vorzusehen, wobei dieses zweite und dritte Elektroventil 62, 63 durch die logische Einheit 7 gesteuert werden, um eine selektive Modulation des Drucks im ersten Druckaufnehmer 21 zu ermöglichen, insbesondere, um eine Blockierung des entsprechenden Hinterrades zu vermeiden.
  • Wie 1 zeigt, kann der erste Druckgenerator 31 einen Hauptzylinder 311 aufweisen, der mit einem Unterdruck-Unterstützungsservomotor 312 ausgestattet ist oder nicht.
  • 3 ist ein Diagramm, das in Abhängigkeit von der vom Fahrer des Fahrzeugs ausgeübten Bremskraft F die Änderung der Drücke P22 und P21 im vorderen Aufnehmer 22 und im hinteren Aufnehmer 21 im Fall der Verwendung eines Unterdruck-Servomotors 312 darstellt.
  • Der Druck P21 im hinteren Druckaufnehmer 21 ändert sich in Abhängigkeit von der Kraft F gemäß der charakteristischen Ansprechkurve des Servomotors, außer, wenn dieser Druck beispielsweise durch das Umschalten der Elektroventile 62 und 63 geregelt werden muß, um momentan eine Blockierung des entsprechenden Hinterrades zu vermeiden, wobei diese Situation durch die Änderung des Drucks P21R dargestellt ist.
  • Da der Druck P22 im vorderen Druckaufnehmer 22 bis zu seinem Schwellenwert Sp durch den Druckgenerator 31 mit mechanischer Steuerung erzeugt wird, folgt er bei Abwesenheit jeglicher Regelung derselben Änderung wie der Druck P21.
  • Insoweit, als der Druck P22 jenseits der Schwelle Sp durch den Druckgenerator 32 mit elektrischer Steuerung erzeugt wird, kann dieser Druck P22 dagegen sowohl im wesentlichen den Druck übersteigen, den die Kraft des Fahrers am dritten Punkt 313 des Kreises erscheinen läßt, als auch sich unabhängig vom Druck, der am dritten Punkt 313 zur Verfügung steht, verändern, wobei der Druck P22 selbst durch die elektrische Steuerung des Druckgenerators 32 moduliert werden kann, beispielsweise um momentan eine Blockierung des entsprechenden Vorderrades zu vermeiden, wie es die Änderung P22R dieses Drucks zeigt.
  • In dem Fall, in dem kein Servomotor verwendet wird (4), ist die Situation ähnlich, abgesehen davon, daß sich der Druck P21 gemäß der charakteristischen Ansprechkurve eines Hauptzylinders ohne jegliche Unterstützung ändert.
  • Wie 5 zeigt, weist der Druckgenerator 32 mit elektrischer Steuerung vorteilhafterweise einen Kolben 321 auf, der in dichter Weise gleitend in einem Zylinder 322 angebracht ist und selektiv durch einen Elektromotor 323, beispielsweise durch ein Übersetzungsgetriebe 325 und eine Schrauben-Mutter-Verbindung 326, bewegt wird, wobei ein piezoelektrischer Druckgenerator dennoch anstelle des dargestellten Generators verwendet werden kann.

Claims (5)

  1. Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug der Art von jenen, die einen geschlossenen Hydraulikkreis aufweisen, der mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist, das selektiv verschiedenen Drücken an verschiedenen Punkten des Kreises ausgesetzt ist, wobei dieser Kreis aufweist: einen Behälter (1) auf niedrigem Druck; einen ersten Druckaufnehmer (21), der einem Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnet ist und von welchem ein Eingang (211) einen ersten Punkt des Kreises bildet; einen zweiten Druckaufnehmer (22), der mit einem Vorderrad des Fahrzeugs verbunden ist und von welchem ein Eingang (222) einen zweiten Punkt des Kreises bildet; einen ersten Druckgenerator (31), der mechanisch gesteuert wird und von welchem ein Ausgang (313) einen dritten Punkt des Kreises bildet; einen zweiten Druckgenerator (32), der elektrisch gesteuert wird und von welchem ein Ausgang (324) einen vierten Punkt des Kreises bildet; einen Speicher (4) für Hydraulikfluid; einen Drucksensor (5), der ein Maß (Mp) für den Druck des Fluids am dritten Punkt (313) des Kreises liefern kann; und Ventilmittel (61, 62, 63), wobei der zweite und der vierte Punkt (222, 324) des Kreises miteinander verbunden sind, damit sie stets dem gleichen Druck ausgesetzt sind, wobei die Ventilmittel (61, 62, 63) ein erstes Elektroventil (61) aufweisen, das gesteuert wird, um sich von einem Durchlaßzustand, in dem es den zweiten und den dritten Punkt (222, 313) des Kreises miteinander verbindet, zu einem Sperrzustand, in dem es den zweiten und den dritten Punkt (222, 313) des Kreises voneinander isoliert, als Reaktion auf eine Überschreitung einer vorbestimmten Schwelle (Sp) durch das Maß (Mp) für den Druck zu bewegen, wobei der vom zweiten Druckgenerator (32) gelieferte Druck elektrisch modulierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (4) mit einem Eingang (43) versehen ist, der direkt mit dem dritten Punkt (313) des Kreises verbunden ist, und daß dieser Speicher (4) voreingestellt ist, um nur Hydraulikfluid einzulassen, wenn der Fluiddruck am dritten Punkt (313) des Kreises zumindest gleich drei Viertel der vorbestimmten Schwelle (Sp) ist, und daß ein erster Absorptionsverlauf jede Volumenänderung (V1) des in den Speicher (4) eingelassenen Fluids mit einer entsprechenden Veränderung des Drucks (P1) des Fluids am dritten Punkt (313) des Kreises verbindet, daß ein zweiter Absorptionsverlauf jede Volumenänderung (V2) des in den zweiten Druckaufnehmer (22) eingelassenen Fluids mit einer entsprechenden Veränderung des Drucks (P2) des Fluids am vierten Punkt (324) des Kreises verbindet, daß das erste und der zweite Absorptionsverlauf eine erste bzw. eine zweite Neigung (K1, K2) aufweisen und daß die erste und die zweite Neigung ein Verhältnis (K1/K2) darstellen, das zwischen 0,75 und 1,33 liegt.
  2. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel (61, 62, 63) außerdem ein zweites Elektroventil (62), das selektiv den ersten und den dritten Punkt (211, 313) des Kreises verbindet, und ein drittes Elektroventil (63), das selektiv den ersten Punkt (211) des Kreises mit dem Niederdruckbehälter (1) verbindet, aufweisen, wobei das zweite und das dritte Elektroventil (62, 63) eine selektive Modulation des Drucks im ersten Druckaufnehmer (21) ermöglichen.
  3. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druckgenerator (31) einen Hauptzylinder (311) aufweist.
  4. Bremsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druckgenerator (31) einen Unterdruck-Unterstützungsservomotor (312) aufweist.
  5. Bremsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckgenerator (32) einen Kolben (321) aufweist, der in dichter Weise gleitend in einem Zylinder (322) angebracht ist und selektiv durch einen Elektromotor (323) bewegt wird.
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