WO2001028833A1 - Betätigungseinheit für eine radbremse eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Betätigungseinheit für eine radbremse eines kraftfahrzeugs Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an actuating unit according to the preamble of patent claim 1.
  • Such an actuation unit for a wheel brake of a motor vehicle is already known (DE 195 27 936 AI), in which an electric motor which can be varied in speed drives a gear pump which releases pressure medium from a
  • the actuating unit according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that, on the one hand, in cooperation with the pump and the Pressure medium backflow to the pump-adjusting element, the pressure in the cylinder-piston unit and the gradient for pressure build-up and pressure reduction can be controlled, but on the other hand slip-dependent modulation of the pressure by means of the pressure build-up valve and the pressure reduction valve is possible with high dynamics.
  • An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing as a circuit diagram of an actuation unit for a wheel brake of a motor vehicle and is explained in more detail in the following description.
  • a motor vehicle not shown in the drawing, is equipped on its wheels with an actuating unit 1 for a wheel brake 2.
  • the actuating unit 1 shown as a circuit diagram has a cylinder-piston unit 3, in the cylinder 4 of which a piston 5 with a piston rod 6 is guided.
  • the piston rod 6 acts on at least one brake pad 7, which can be pressed against a friction element 8 connected to a vehicle wheel, in the case of a disc brake a brake disc, and can be lifted off the latter.
  • the actuating unit 1 includes a hydraulic pump 12 which can be driven by an electric motor 11 and which is variable in speed.
  • the pump is on its pressure side 13 through a first line 14 with a brake lining facing away from the brake pad Cylinder chamber 15 of the cylinder-piston unit 3 in a fluid-conducting connection.
  • a second line 17 leading to the suction side 16 of the pump 12 extends from the first line 14.
  • a pressure build-up valve 18 designed as a 2/2-way valve is arranged in the first line 14 between the connection of the second line 17 and the pressure side 13 of the pump 12.
  • the pressure build-up valve 18 is spring-actuated in its open position; Electromagnetically operated, it can be switched to its locked position.
  • the pressure build-up valve 18 is bypassed by a bypass line 19, in which a check valve 20 with a blocking effect from the pump 12 to the cylinder chamber 15 is provided.
  • a pressure relief valve 21 which is also designed as a 2/2-way valve and which, when actuated by spring, assumes its blocking position and by electromagnetism, in its open position.
  • a pressure medium reservoir 22 is arranged between the pressure relief valve 21 and the suction side 16 of the pump 12.
  • the pressure side 13 and the suction side 16 of the pump 12 through one to the first line 14 and the second
  • the actuating unit 1 includes a transducer 25 which measures the pressure in the cylinder space 15 and is referred to below as a pressure sensor.
  • the actuation unit 1 and actuation units assigned to the other vehicle wheels can be controlled by the vehicle driver by means of a brake pedal 27, the pedal travel of which can be detected by a transducer 28, hereinafter referred to as the travel sensor.
  • an electronic control unit 29 is provided with which the one electrical brake request signal of the displacement sensor 28 representing signal can be processed.
  • the control device 29 With the control device 29, the electric motor 11 and the valves 18, 21, 24 of all actuating units 1 of the vehicle can be controlled.
  • the signals measured by the pressure sensors 25 of the actuation units 1 can be processed in the control unit 28.
  • slip-dependent signals which are detected on the vehicle wheels with wheel sensors (not shown), can be processed for the purpose of controlling the stability of the vehicle.
  • control unit 28 contains slip-dependent signals, which are detected on the vehicle wheels with wheel sensors (not shown), for the purpose of slip control, e.g. Can be processed for a brake lock protection, traction control or driving stability control of the vehicle.
  • the actuation unit 1 has the following functionality:
  • the control unit 29 puts the electric motor 11 of the pump 12 into operation and the directional control valve 24 is switched into its blocking position, while the pressure build-up valve 18 and the pressure reduction valve 21 are activated maintain the position shown.
  • the pump 12 sucks pressure medium from the reservoir 22 and conveys it through the first line 14 to the cylinder-piston unit 3, so that pressure is built up in the cylinder space 15 and the piston rod 6 the at least one brake pad 7 against the friction element 8 of the wheel brake 2 presses.
  • the pressure rise rate can be set as a function of the course of the brake request signal.
  • the pressure acting in the cylinder space 15 is determined by the pressure sensor 25 detected and its signal processed in the control unit 29.
  • the directional control valve 24 is controlled into an intermediate position, so that the pressure medium conveyed by the pump 12 is discharged through the return line 23 to the suction side 16 of the pump while maintaining the brake pressure.
  • the intermediate position of the directional control valve 24 is changed or this is switched to its open position. Due to the elasticity of the wheel brake 2, the piston 5 is reset and the pressure medium displaced from the cylinder chamber 5 is discharged through the first line 14 and the return line 23 into the pressure medium storage container 22.
  • the pressure reduction rate can be set by means of the directional valve 24. When the braking process ends, the electric motor 11 is switched off.
  • the actuation unit 1 can be used to modulate the pressure in the cylinder space 15 of the cylinder-piston unit 3 by means of the control unit 29. Phases for pressure build-up are realized in that the pressure build-up valve 18 assumes its open position and the pressure reduction valve 21 its blocking position when the pump 12 delivers pressure medium.
  • Maintaining pressure is achieved by switching the pressure build-up valve 18 into its blocking position. Phases for pressure reduction are set in that the pressure build-up valve 18 maintains its blocking position and the pressure relief valve 21 is switched to the open position. In the case of faulty valves 18 and 21 and in the case of very rapid pressure reduction, relief of the cylinder space 15 is possible in that pressure medium is diverted through the bypass line 19 and the directional control valve 24 switched in the forward direction to the reservoir 22.
  • the actuation unit 1 is a system that is self-sufficient for each vehicle wheel. Each actuation unit of the vehicle is advantageously connected to a separate energy supply or groups of actuation units are connected to separate energy supplies. In the event of a power supply failure, the remaining actuation units remain functional.

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Abstract

Eine Betätigungseinheit (1) für eine Radbremse (2) eines Kraftfahrzeugs weist eine durch einen Elektromotor (11) drehzahlveränderlich antreibbare hydraulische Pumpe (12), welcher aus einem Druckmittel-Vorratsbehälter (22) fördert, sowie ein den Druckmittel-Rückstrom zur Pumpe (12) einstellendes Element (24) auf, das zwischen der Druckseite (13) und der Saugseite (16) der Pumpe (12) angeordnet ist. Ausserdem ist eine Zylinder-Kolben-Einheit (3) zum Anpressen eines Bremsbelags (7) gegen ein mit einem Fahrzeugrad verbundenes Reibelement (8) vorgesehen. Zum Zwecke der radschlupfabhängigen Steuerung der Bremsdrucks sind zwischen der Pumpe (12) und der Zylinder-Kolben-Einheit (3) ein Druckaufbauventil (18) und ein Druckabbauventil (21) angeordnet. Desweiteren ist ein Steuergerät (29) vorgesehen, mit dem elektrische Bremsanforderungssignale und Schlupfsignale verarbeitbar sowie der Elektromotor (11), das Element (24) und die Ventile (18, 21) steuerbar sind.

Description

Betatigungseinheit für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Betätigungseinheit nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Es ist schon eine solche Betätigungseinheit für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs bekannt (DE 195 27 936 AI) , bei der ein drehzahlveränderlich steuerbarer Elektromotor eine Zahnradpumpe antreibt, welche Druckmittel aus einem
Vorratsbehälter ansaugt und in eine Zylinder-Kolben-Einheit fördert, mit deren Kolben ein Bremsbelag gegen ein mit einem Fahrzeugrad verbundenes Reibelement preßbar ist. Druckseitig der Pumpe ist eine Drossel vorgesehen, mit der eine Verbindung zum Vorratsbehälter steuerbar ist. Durch entsprechende Steuerung von Pumpenantrieb und Drossel mittels einer elektronischen Bremsregelung sollen Druckaufbau, Druckhalten und Druckabbau in der Zylinder- Kolben-Einheit verwirklicht werden.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Betätigungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß zum einen im Zusammenwirken von der Pumpe und dem den Druckmittel-Rückstrom zur Pumpe einstellenden Element der Druck in der Zylinder-Kolben-Einheit sowie der Gradient für Druckaufbau und Druckabbau steuerbar sind, zum anderen aber auch eine schlupfabhängige Modulation des Drucks mittels des Druckaufbauventils und des Druckabbauventils mit hoher Dynamik möglich ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 beschriebenen Betätigungseinheit gegeben.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung als Schaltplan einer Betätigungseinheit für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert .
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Kraftfahrzeug ist an seinen Rädern jeweils mit einer Betätigungseinheit 1 für eine Radbremse 2 ausgestattet. Die als Schaltschema wiedergegebene Betätigungseinheit 1 weist eine Zylinder- Kolben-Einheit 3 auf, in deren Zylinder 4 ein Kolben 5 mit einer Kolbenstange 6 geführt ist . Die Kolbenstange 6 wirkt auf wenigstens einen Bremsbelag 7 ein, der gegen ein mit einem Fahrzeugrad verbundenes Reibelement 8 , bei einer Scheibenbremse eine Bremsscheibe, preßbar und von diesem abhebbar ist.
Zu der Betätigungseinheit 1 gehört eine durch einen Elektromotor 11 drehzahlveränderlich antreibbare hydraulische Pumpe 12. Diese steht auf ihrer Druckseite 13 durch eine erste Leitung 14 mit einem bremsbelagabgewandten Zylinderraum 15 der Zylinder-Kolben-Einheit 3 in druckmittelleitender Verbindung. Zylinderseitig geht von der ersten Leitung 14 eine zur Saugseite 16 der Pumpe 12 führende zweite Leitung 17 aus. In der ersten Leitung 14 ist zwischen dem Anschluß der zweiten Leitung 17 und der Druckseite 13 der Pumpe 12 ein als 2/2-Wegeventil ausgebildetes Druckaufbauventil 18 angeordnet. Das Druckaufbauventil 18 nimmt federbetätigt seine Durchlaßstellung ein; elektromagnetbetätigt ist es in seine Sperrstellung schaltbar. Das Druckaufbauventil 18 ist von einer Bypassleitung 19 umgangen, in der ein Rückschlagventil 20 mit Sperrwirkung von der Pumpe 12 zum Zylinderraum 15 vorgesehen ist. In der zweiten Leitung 17 befindet sich ein gleichfalls als 2/2-Wegeventil ausgebildetes Druckabbauventil 21, das federbetätigt seine Sperrstellung und elektromagnetbetätigt seine Durchlaßstellung einnimmt. Zwischen dem Druckabbauventil 21 und der Saugseite 16 der Pumpe 12 ist ein Druckmittel-Vorratsbehälter 22 angeordnet. Außerdem sind die Druckseite 13 und die Saugseite 16 der Pumpe 12 durch eine an die erste Leitung 14 und die zweite
Leitung 17 angeschlossene Rückführleitung 23 verbunden. In dieser ist ein 2/2-Wegeventil 24 angeordnet, das federbetätigt seine Durchlaßstellung einnimmt und elektromagnetbetätigt in seine Sperrstellung sowie in beliebige Zwischenstellungen steuerbar ist. Schließlich gehört zu der Betätigungseinheit 1 ein den Druck im Zylinderraum 15 messender Meßumformer 25, der nachfolgend als Drucksensor bezeichnet ist.
Die Betätigungseinheit 1 sowie den weiteren Fahrzeugrädern zugeordnete Betätigungseinheiten sind vom Fahrzeugführer mittels eines Bremspedals 27 ansteuerbar, dessen Pedalweg von einem Meßumformer 28, nachfolgend als Wegsensor bezeichnet, erfaßbar ist. Darüber hinaus ist ein elektronisches Steuergerät 29 vorgesehen, mit dem das ein elektrisches Bremsanforderungssignal des Wegsensors 28 darstellende Signal verarbeitbar ist. Mit dem Steuergerät 29 sind der Elektromotor 11 und die Ventile 18, 21, 24 aller Betätigungseinheiten 1 des Fahrzeugs steuerbar. Desweiteren sind die von den Drucksensoren 25 der Betätigungseinheiten 1 gemessenen Signale im Steuergerät 28 verarbeitbar. Schließlich sind in dem Steuergerät 29 schlupfabhängige Signale, welche mit nicht dargestellten Raddrehfühlern an den Fahrzeugrädern erfaßt werden, zum Zwecke der Fahrstabilitätssteuerung des Fahrzeugs verarbeitbar.
Schließlich sind in dem Steuergerät 28 schlupfabhängige Signale, welche mit nicht dargestellten Raddrehfühlern an den Fahrzeugrädern erfaßt werden, zum Zwecke der Schlupfregelung z.B. für eine Bremsblockierschutz-, Antriebsschlupfschütz- oder Fahrstabilitätssteuerung des Fahrzeugs verarbeitbar.
Die Betätigungseinheit 1 hat folgende Funktionsweise:
Mit der Erzeugung eines BremsanforderungsSignals, sei es durch Bremspedalbetätigung oder die nicht näher beschriebene Radschlupfsteuerung des Fahrzeugs, werden vom Steuergerät 29 der Elektromotor 11 der Pumpe 12 in Betrieb gesetzt und das Wegeventil 24 in seine Sperrstellung geschaltet, während das Druckaufbauventil 18 und das Druckabbauventil 21 ihre gezeichnete Stellung beibehalten. Die Pumpe 12 saugt aus dem Vorratsbehälter 22 Druckmittel an und fördert dieses durch die erste Leitung 14 zu der Zylinder-Kolben-Einheit 3, so daß im Zylinderraum 15 Druck aufgebaut wird und die Kolbenstange 6 den wenigstens einen Bremsbelag 7 gegen das Reibelement 8 der Radbremse 2 preßt . Dabei kann mittels der drehzahlveränderlichen Steuerung des Elektromotors 11 die Druckanstiegsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Verlauf des Bremsanforderungssignals eingestellt werden. Der im Zylinderraum 15 wirkende Druck wird vom Drucksensor 25 erfaßt und dessen Signal im Steuergerät 29 verarbeitet. Mit Erreichen des vom Bremsanforderungssignal abhängigen Drucks im Zylinderraum 15 wird das Wegeventil 24 in eine Zwischenstellung gesteuert, so daß unter Aufrechterhaltung des Bremsdrucks das von der Pumpe 12 geförderte Druckmittel durch die Rückführleitung 23 zur Saugseite 16 der Pumpe abgeleitet wird. Zur Verringerung und gegebenenfalls dem völligen Abbau des Drucks im Zylinderraum 15 wird die Zwischenstellung des Wegeventils 24 verändert oder dieses in seine Durchlaßstellung geschaltet. Aufgrund der Elastizität der Radbremse 2 wird der Kolben 5 zurückgestellt und das aus dem Zylinderraum 5 verdrängte Druckmittel durch die erste Leitung 14 und die Rückführleitung 23 in den Druckmittel- Vorratsbehälter 22 abgeleitet. Dabei kann die Druckabbaugeschwindigkeit mittels des Wegeventils 24 eingestellt werden. Mit Beendigung des Bremsvorganges wird der Elektromotor 11 abgeschaltet.
Zum Zwecke der Radschlupfsteuerung kann mit der Betätigungseinheit 1 der Druck im Zylinderraum 15 der Zylinder-Kolben-Einheit 3 mittels des Steuergeräts 29 moduliert werden. Phasen für Druckaufbau werden dadurch realisiert, daß bei druckmittelfördernder Pumpe 12 das Druckaufbauventil 18 seine Durchlaßstellung und das Druckabbauven il 21 seine Sperrstellung einnehmen.
Druckhalten wird durch Umschalten des Druckaufbauventils 18 in seine Sperrstellung verwirklicht. Phasen für Druckabbau werden dadurch eingestellt, daß das Druckaufbauventil 18 seine Sperrstellung beibehält und das Druckabbauventil 21 in die Durchlaßstellung geschaltet wird. Bei gestörten Ventilen 18 und 21 und bei sehr schnellem Druckabbau ist eine Entlastung des Zylinderraums 15 dadurch möglich, daß Druckmittel durch die Bypassleitung 19 und das in Durchlaßrichtung geschaltete Wegeventil 24 zum Vorratsbehälter 22 abgeleitet wird. Die Betätigungseinheit 1 ist ein für jedes Fahrzeugrad autarkes System. Vorteilhafterweise ist jede Betätigungseinheit des Fahrzeugs an eine separate Energieversorgung oder sind Gruppen von Betätigungseinheiten an separate Energieversorgungen angeschlossen. Beim Ausfall einer Energieversorgung bleiben die übrigen Betätigungseinheiten funktionsfähig .

Claims

Ansprüche
1. Betätigungseinheit (1) für eine Radbremse (2) eines Kraftfahrzeugs ,
- mit einer durch einen Elektromotor (11) drehzahlveränderlich antreibbaren hydraulischen Pumpe (12) , welche aus einem Druckmittel-Vorratsbehälter (22) fördert,
- mit einem zwischen der Druckseite (13) und der Saugseite
(16) der Pumpe (12) angeordneten Element (24) zur Einstellung eines Druckmittel-Rückstroms, - mit einer druckseitig an die Pumpe (12) angeschlossenen Zylinder-Kolben-Einheit (3) , mit der wenigstens ein Bremsbelag (7) gegen ein mit einem Fahrzeugrad verbundenes Reibelement (8) preßbar und von diesem abhebbar ist,
- sowie mit einem Steuergerät (29) , mit dem elektrische Bremsanforderungssignale und Schlupfsignale verarbeitbar sowie der Elektromotor (11) und das Element (24) steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zwischen der Druckseite (13) der Pumpe (12) und der Zylinder-Kolben-Einheit (3) verlaufenden ersten Leitung (14) ein elektromagnetisches Druckaufbauventil (18) und in einer zwischen der Zylinder-Kolben-Einheit (3) und der Saugseite (16) der Pumpe (12) verlaufenden zweiten Leitung
(17) ein elektromagnetisches Druckabbauventil (21) angeordnet sind, welche vom Steuergerät (29) schlupfabhängig in Stellungen für Druckaufbau, Druckhalten und Druckabbau schaltbar sind, und daß der Druckmittel-Vorratsbehälter (22) zwischen dem Druckabbauventil (21) und der Saugseite (16) der Pumpe (12) angeordnet ist.
2. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Bremsbetätigung die Pumpe (12) ständig angetrieben und das den Druckmittel-Rückstrom zur Pumpe (12) einstellende Element ein 2/2-Wegeventil (24) mit einer beliebigen Anzahl Zwischenstellungen ist.
3. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder-Kolben-Einheit (3) mit einem Meßumformer (25) für Druck verbunden ist, dessen Signale im Steuergerät (29) verarbeitbar sind.
PCT/DE2000/003201 1999-10-15 2000-09-14 Betätigungseinheit für eine radbremse eines kraftfahrzeugs WO2001028833A1 (de)

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