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Hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer Differentialsperre
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Bremsanlage, insbe¬ sondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Einrichtung zur Blockier¬ schutzregelung sowie zur Erzeugung einer Differentialsperre durch Bremseneingriff nach der Gattung des Patentanspruchs.
Es ist schon eine hydraulische Bremsanlage bekannt (DE-Patentanmel¬ dung P 40 34 112.7), bei der in einem den beiden Antriebsrädern des Fahrzeugs zugeordneten Bremskreis sowohl Blockierschutzregelbetrieb als auch Antriebsschlupfregelbetrieb möglich ist. Hierzu schaltet das Steuergerät nach einem vorgegebenen Regelalgorythmus die ent¬ sprechenden Elemente der Bremsanlage. Zur gleichzeitigen Antriebs¬ schlupfbegrenzung an beiden Antriebsrädern ist es erfprderich, die Bremsanlage mit je einem der entsprechenden Radbremse zugeordneten Auslaßventil auszustatten und das Steuergerät in geeigneter Weise auszubilden. Fahrzeughersteller verlangen jedoch auch Bremsanlagen,
« welche zur Schlupfbegrenzung einen auf ein Antriebsrad beschränkten
¥ Bremseneingriff zulassen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Bremsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Steuer¬ gerät vereinfacht ausgebildet sein kann, weil das Auslaßventil oder die Auslaßventile der Ventilanordnungen an der Modulation des Brems¬ drucks nicht beteiligt ist bzw. nicht beteiligt sind, von Vorteil ist außerdem die Maßnahme, daß die Pumpe in Phasen, in denen kein Bremsdruck aufgebaut werden muß, nicht fördert, was sich günstig auf den Leistungsbedarf der Pumpe und deren Betriebsgeräusch auswirkt. Ferner ist vorteilhaft, daß der in die Radbremse eingesteuerte Bremsdruck dem Förderdruck der Hochdruckpumpe entspricht.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand eines in der Zeich¬ nung dargestellten Schaltbildes einer hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft eine hydraulische Bremsanlage 1 mit einer Einrichtung 2 zur Blockier¬ schutzregelung sowie zur Erzeugung einer Differentialsperre durch Bremseneingriff.
Die Bremsanlage 1 weist einen pedalbet tigbaren Hauptbremszylinder 5 mit einem Druckmittel-Vorratsbehälter 6 auf. Ein erster Bremskreis I der Bremsanlage 1 ist Radbremsen 7, 8 nicht angetriebener Fahrzeug- räder, zum Beispiel der Vorderachse des Fahrzeugs, zugeordnet. An einen zweiten Bremskreis II sind die Radbremsen 9, 10 angetriebener Fahrzeugräder, zum Beispiel der Hinterachse des Fahrzeugs, ange¬ schlossen. Die Bremsanlage 1 weist daher die sogenannte TT-Brems-
kreisaufteilung auf. Der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung stehende Bremskreis II ist nachfolgend näher erläutert:
Der Bremskreis II hat eine vom Hauptbremszylinder 5 ausgehende, ver¬ zweigte Bremsleitung 13. Ein erster Bremsleitungszweig 14 führt zur Radbremse 9; an einen zweiten Bremsleitungszweig 15 ist die Rad¬ bremse 10 angeschlossen. In der Bremsleitung 13 ist hauptbremszylin- derseitig ein Absperrventil 16 in Form eines 2/2-Wegeventils mit ei¬ ner federbetätigten Durchlaßstellung 16a und einer elektromagnetisch schaltbaren Sperrstellung 16b angeordnet.
Jeder Radbremse 9, 10 des Bremskreises II ist eine Ventilanordnung 19, 20 zur Phasen für Druckaufbau, Druckhalten und Druckabbau umfas¬ senden Bremsdruckmodulation zugeordnet. Die Ventilanordnungen 19, 20 besitzen je ein im entsprechenden Bremsleitungszweig 14, 15 angeord¬ netes Einlaßventil 21 bzw. 22. Diese sind als 2/2-Wegeventile mit einer federbet tigten Durchlaßstellung 21a bzw. 22a und einer elek¬ tromagnetisch schaltbaren Sperrstellung 21b bzw. 22b ausgebildet. Jedes Einlaßventil 21, 22 ist durch eine Bypass-Leitung 23 bzw. 24 mit einem darin angeordneten Rückschlagventil 25 bzw. 26 überbrückt. Das jeweilige Rückschlagventil 25, 26 hat eine Durchlaßrichtung von der entsprechenden Radbremse 9, 10 zum Hauptbremszylinder 5.
Zwischen dem jeweiligen Einlaßventil 21, 22 und den Radbremsen 9, 10 geht von den zugeordneten Bremsleitungszweigen 14, 15 eine ver¬ zweigte Rückführleitung 29 aus. Ein Rückführleitungszweig 30 ist an den Bremsleitungszweig 14 angeschlossen, der andere Rückführlei¬ tungszweig 31 an den Bremsleitungszweig 15. In jedem Rückführlei¬ tungszweig 30, 31 ist ein zur entsprechenden Ventilanordnung 19 bzw. 20 gehörendes Auslaßventil 32 bzw. 33 angeordnet. Die Auslaßventile 32, 33 sind ebenfalls als 2/2-Wegeventile ausgebildet; sie haben eine federbetätigte Sperrstellung 32a bzw. 33a und eine elektromag¬ netisch schaltbare Durchlaßstellung 32b bzw. 33b.
Abweichend hiervon kann den beiden Radbremsen 9, 10 ein gemeinsames Auslaßventil 32 der beiden Ventilanordnungen 19, 20 zugeordnet sein. Das Auslaßventil 33 und der Rückführleitungszweig 31 kommen dann in Wegfall. Wie mit einer strichpunktierten Linie angedeutet, ist bei dieser Variante ein vom Rückführleitungszweig 30 zwischen dessen An¬ schluß an den Bremsleitungszweig 14 und dem Auslaßventil 32 aus¬ gehender Rückführleitungszweig 31' radbremsseitig zum Bremsleitungs¬ zweig 15 geführt. Beiderseits des Anschlußpunktes des Rückführlei- tungszweiges 31' am Rückführleitungszweig 30 ist in jede der beiden Leitungszweige ein Rückschlagventil 36* bzw. 37' mit Durchlaßrich¬ tung vom entsprechenden Bremsleitungszweig 14 bzw. 15 zum Auslaßven¬ til 32 angeordnet.
Die Rückführleitung 29 führt zur Saugseite einer durch einen elek¬ trischen Antriebsmotor 40 antreibbaren, selbstansaugend ausgebilde¬ ten Hochdruckpu pe 41. Zwischen der Saugseite der Hochdruckpumpe 41 und den beiden Auslaßventilen 32, 33 der Ventilanordnungen 19, 20 ist eine Speicherkammer 42 zur Aufnahme von den Radbremsen 9, 10 entnommenem Druckmittel an die Rückführleitung 29 angeschlossen. Außerdem ist in der Rückführleitung 29 zwischen der Hochdruckpumpe 41 und dem Anschluß der Speicherkammer 42 ein gegen die Hochdruck¬ pumpe öffnendes, federbelastetes Rückschlagventil 43 angeordnet.
Saugseitig ist die Hochdruckpumpe 41 durch eine Saugleitung 45 für Druckmittel mittelbar mit dem Hauptbremszylinder 5 verbunden, und zwar durch Anschluß der Saugleitung 45 zwischen dem Hauptbremszylin¬ der 5 und dem Absperrventil 16 an die Bremsleitung 13. In der Saug¬ leitung 45 ist ein als 2/2-Wegeventil ausgebildetes Ladeventil 46 mit einer federbetatigten Sperrstellung 46a und einer elektromagne¬ tisch schaltbaren Durchlaßstellung 46b angeordnet. Druckseitig geht von der Hochdruckpumpe 41 eine Förderleitung 47 für Druckmittel aus, welche zwischen dem Absperrventil 16 und den Ventilanordnungen 19, 20 in die Bremsleitung 13 mündet. Außerdem ist eine von der Brems-
leitung 13 zwischen dem Anschluß der Förderleitung 47 und dem Ab¬ sperrventil 16 ausgehende, zur Saugleitung 45 zwischen dem Ladeven¬ til 46 und dem Hauptbremszylinder 5 führende Überströmleitung 48 mit einem Druckbegrenzungsventil 49 vorgesehen. Das Druckbegrenzungsven¬ til 49 ist auf einen den maximalen Förderdruck der Hochdruckpumpe 41 begrenzenden Ansprechdruck eingestellt.
Die zwischen dem Hauptbremszylinder 5 und den Radbremsen 7 bis 10 angeordneten Elemente der hydraulischen Bremsanlage 1 sind Teil der Einrichtung 2 zur Blockierschutzregelung sowie zur Erzeugung einer Differntialsperre durch Bremseneingriff. Sie sind in einem sogenann¬ ten Hydroaggregat 52 zusammengefaßt, welches in der Zeichnung durch einen strichpunktierten Linienzug angedeutet ist. Außerdem gehören zur Einrichtung 2 ein elektronisches Steuergerät 53 sowie den ein¬ zelnen Fahrzeugrädern zugeordnete Raddrehzahlsensoren 54. Das Steuergerät 53 vermag Signale der Raddrehzahlsensoren 54 auszuwerten und in Schaltsignale für den Antriebsmotor 40 sowie die diversen elektromagnetisch betätigbaren Ventile der Bremsanlage 1 umzusetzen. Dabei ist im Bremskreis II sowohl Blockierschutzregelbetrieb als auch die Erzeugung einer Differentialsperre an den angetriebenen Fahrzeugsrädern durch Bremseneingriff möglich. Im nicht näher erläu¬ terten Bremskreis I ist dagegen lediglich Blockierschutzregelbetrieb durchführbar.
Die im Bremskreis II der Bremsanlage 1 möglichen Betriebsarten haben den nachfolgend erläuterten Funktionsablauf:
Bei einer normalen, vom Fahrzeug ausgelösten Bremsung nehmen die Ventile ihre gezeichnete Stellung ein. Außerdem ist der elektrische Antriebsmotor 40 außer Betrieb. Der durch Pedalbetätigung im Haupt¬ bremszylinder 5 erzeugte Druck wird (im Bremskreis II) durch Ver¬ schieben von Druckmittel-Teilmengen durch die Bremsleitung 13, und die Bre sleitungszweige 14, 15 in die Radbremsen 9, 10 eingesteuert.
Beide Radbremsen 9, 10 tragen zur Abbremsung des Fahrzeugs bei. Durch Entlasten des Bremspedals fließen Druckmittel-Teilmengen von den Radbremsen 9, 10 zurück zum Hauptbremszylinder 5.
Tritt bei einer solchen Bremsung zum Beispiel am der Radbremse 9 zu¬ geordneten Fahrzeugrad Blockiergefahr auf, so wird dies aufgrund der Signale der Raddrehzahlsensoren 54 vom elektronischen Steuergerät 53 erkannt. Nach einem im Steuergerät 53 abgespeicherten Regel- algorythmus wird in an sich bekannter Weise der Bremsdruck in der Radbremse 9 in Phasen für Druckabbau, Druckhalten und Druckaufbau moduliert.
Tritt beim Anfahren und Beschleunigen des Fahrzeugs unzulässig großer Schlupf an den angetriebenen Fahrzeugrädern auf, so wird dies vom Steuergerät 53 gleichfalls aufgrund der Signale der Raddrehzahl¬ sensoren 54 erkannt. Dabei werden die Radgeschwindigkeiten der bei¬ den Antriebsräder miteinander verglichen. Sobald eine bestimmte Ge- schwindigkeitsdifferenz überschritten ist, wird ein Bremseneingriff am schneller durchdrehenden Rad eingeleitet, um die Antriebskraft über das Differential des Fahrzeugs auf das andere Antriebsrad zu übertragen. Dabei sind folgende Betriebsweisen möglich:
Zum Abbremsen des beispielsweise der Radbremse 10 zugeordneten An¬ triebsrades wird in einer ersten Betriebsweise der Einrichtung 2 zum Erzeugen einer Differentialsperre durch Bremseneingriff die Hoch¬ druckpumpe 41 während des gesamten Regelvorganges eingeschaltet, während die Auslaßventile 32, 33 der Ventilanordnungen 19, 20 (bzw. das Auslaßventil 32 der vereinfachten Variante) in der Sperrstellung 32a, 33a verbleiben.
In der Phase für Druckaufbau in der Radbremse 10 werden das Absperr¬ ventil 16 in die Sperrstellung 16b, das Ladeventil 46 in die Durch¬ laßstellung 46a und das der anderen Radbremse 9 zugeordnete Einlaß-
ventil 21 in die Sperrstellung 21b geschaltet, während das der Rad¬ bremse 10 zugeordnete Einlaßventil 22 in der Durchlaßstellung 22a verbleibt. Von der Hochdruckpumpe 41 aus dem Hauptbremszylinder 5 angesaugtes Druckmittel wird in die Bremsleitung 13 gefördert und Bremsdruck in der Radbremse 10 aufgebaut. (Bei der Variante verhin¬ dert das Rückschlagventil 36' im Rückführleitungszweig 30 die Ein- steuerung von Bremsdruck in die Radbremse 9.)
In der Phase für Druckhalten verbleiben das Absperrventil 16 in der Sperrstellung 16b und das der Radbremse 9 zugeordnete Einlaßventil 21 in der Sperrstellung 21b, während das Ladeventil 46 in die Sperr¬ stellung 46a geschaltet wird. Das der Radbremse 10 zugeordnete Ein¬ laßventil 22 kann eine beliebige Stellung einnehmen. Da die Förde¬ rung der Hochdruckpumpe 41 unterdrückt ist, tritt im wesentlichen keine nderung des in die Radbremse 9 eingesteuerten Bremsdrucks ein.
In der Phase für Druckabbau in der Radbremse 10 verbleiben das Lade¬ ventil 46 in der Sperrstellung 46a sowie das der Radbremse 9 zuge¬ ordnete Einlaßventil 21 in der Sperrstellung 21b. Das Absperrventil 16 wird in die Durchlaßstellung 16a geschaltet; die Stellung des der Radbremse 10 zugeordneten Einlaßventils 22 kann beliebig sein. Durch Verschieben von Druckmittel-Teilmengen durch das Einlaßventil 22 oder durch die Bypassleitung 24 zurück zum Hauptbremszylinder 5 tritt eine Entlastung der Radbremse 10 vom Bremsdruck ein.
Bei Beendigung des Regelbetriebes werden die Hochdruckpumpe 41 abge¬ schaltet und die Ventile des Bremskreises II in die gezeichneten Stellungen zurückgeführt.
Bei dieser Betriebsweise wird aufgrund der unterdrückten Pumpenför¬ derung in den Phasen für Druckhalten und Druckabbau ein vermindertes Geräusch sowie eine verminderte Verlustleistung der Hochdruckpumpe 41 erzielt, weil kein überschüssiges Druckmittelvolumen über das Druckbegrenzungsventil 49 abgesteuert werden muß.
In einer zweiten Betriebsweise der Einrichtung 2 zum Erzeugen einer Differentialsperre durch Bremseneingriff sind die Auslaßventile 32, 33 (bzw. das Auslaßventil 32 der Variante) ebenfalls nicht am Regel¬ vorgang beteiligt. Während des gesamten Regelvorgangs nimmt das Ladeventil 46 seine Durchlaßstellung 46b ein; außerdem ist die Hoch¬ druckpumpe 41 eingeschaltet.
Zum Ansteuern von Bremsdruck in die Radbremse 10 in der Phase für Druckaufbau werden das Absperrventil 16 in die Sperrstellung 16b und das der Radbremse 9 zugeordnete Einlaßventil 21 in die Sperrstellung 21b geschaltet, während das Einlaßventil 22 seine Durchlaßstellung 22a beibehält.
In der Phase für Druckhalten verbleiben das Absperrventil 16 in der Sperrstellung 16b und das Einlaßventil 21 in der Sperrstellung 21b. Das Einlaßventil 22 im zur Radbremse 10 führenden Bremsleitungszweig 15 wird ebenfalls in die Sperrstellung 22b geschaltet. Von der Hoch¬ druckpumpe 41 weiterhin gefördertes Druckmittel wird über das Druck¬ begrenzungsventil 49 abgesteuert.
In der Phase für Druckabbau in der Radbremse 10 wird das Absperrven¬ til 16 in die Durchlaßstellung 16a geschaltet. Das der Radbremse 9 zugeordnete Einlaßventils 21 verbleibt in der Sperrstellung 21b. Der Bremsdruck in der Radbremse 10 kann sich nun bei seine Sperrstellung 22b einnehmendem Einlaßventil 22 durch die Bypassleitung 24 und das Rückschlagventil 26 oder bei in seine DurchlaßStellung 22a geschal¬ teten Einlaßventil 22 durch dieses zum HauptbremsZylinder 5 abbauen.
Bei Beenden des Regelvorgangs wird die Hochdruckpumpe 41 abgeschal¬ tet; ebenso werden die Ventile im Bremskreises II in ihre gezeich¬ nete Stellungen zurückgeführt.
Wegen der Nichtbeteiligung der Absperrventile 32, 33 (bzw. des Ab¬ sperrventils 32 bei der Variante) in den beiden Betriebsweisen wird außerdem in Phasen für Druckabbau verhindert, daß zum Beispiel bei vom Fahrzeugführer ausgelöstem Einbremsen Druckmittel in die Spei- cherkam er 42 abströmt und in einem unmittelbar folgenden Blockier¬ schutzregelbetrieb das wirksame Aufnähmevolumen der Speicherkammer mindert. Das Rückschlagventil 43 in der Rückführleitung 29, welches bei eingeschalteter Hochdruckpumpe 41 und in Durchlaßstellung 32b bzw. 33b geschalteten Auslaßventilen 32 bzw. 33 unzulässigen Unter¬ druck in den Radbremsen 9, 10 verhindert, stellt bei Einbremsen mit in die Durchlaßstellung 46b geschaltetem Ladeventil 46 in allen bei¬ den Betriebsweisen zur Erzeugung einer Differentialsperre durch Bremseneingriff sicher, daß kein Druckmittel durch die Saugleitung 45 in die Speicherkammer 42 fließt.