WO2009065884A1 - Bremssystem für kraftfahrzeuge - Google Patents

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WO2009065884A1
WO2009065884A1 PCT/EP2008/065889 EP2008065889W WO2009065884A1 WO 2009065884 A1 WO2009065884 A1 WO 2009065884A1 EP 2008065889 W EP2008065889 W EP 2008065889W WO 2009065884 A1 WO2009065884 A1 WO 2009065884A1
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valve
hydraulic
brake system
chamber
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PCT/EP2008/065889
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Stefan A. Drumm
Lothar Schiel
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B60T8/4827—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems
    • B60T8/4845—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems using a booster or a master cylinder for traction control

Definitions

  • the invention relates to a brake system for motor vehicles with an actuatable by a brake pedal master cylinder, the master cylinder associated pressure fluid reservoir, a master cylinder operatively upstream hydraulic amplifier stage with a booster piston which is acted upon by a pressure source provided by hydraulic boost pressure and the in all modes one allows direct mechanical penetration of the brake pedal to a hydraulic piston of the master cylinder, as well as with an electrically controllable pressure control valve assembly for metering the boost pressure.
  • Such an electro-hydraulic brake system is known from German published patent application DE 27 25 941.
  • the hydraulic boosting stage is a pedal operated brake booster in the prior art brake system upstream.
  • As a pressure control valve arrangement for controlling the hydraulic boost pressure is a 3/2-way valve, which is electrically controlled.
  • a brake booster Two rear-connected switched brake booster are used, one electric and one pneumatic.
  • the object is to realize such a brake system with only one brake booster, which is both pedal-operated and electrically operated.
  • pressure control valve assembly is additionally hydraulically controlled.
  • the hydraulic control pressure corresponds to the pedal force, so that the upstream pedal-operated brake booster is no longer needed.
  • the hydraulic actuation of the pressure regulating valve arrangement takes place by means of the pressure generated by the master brake cylinder. It is particularly advantageous if the pressure regulating valve arrangement is designed in two stages.
  • Pressure control valve arrangement comprising an electrically controllable pilot stage and a double-hydraulically controllable pilot stage and a double hydraulically controllable valve main stage.
  • the pilot stage is formed by the series connection of an analog controllable, normally closed (SG) 2/2-way valve and an analog controllable, normally open (SO) 2/2-way valve, said the hydraulic center tap between the two valves provides one of the driving pressures for the main valve stage.
  • SG normally closed
  • SO normally open
  • valve body defining a hydraulic tank connection chamber and the valve body and the valve sleeve a high-pressure connection chamber and a working pressure connection chamber.
  • a particularly compact design of the subject invention is characterized in that the valve body and the second control piston are integrally formed.
  • valve body protrudes into its working pressure connection chamber on its end face facing away from the second control piston and is acted upon by the pressure of the high-pressure connection chamber.
  • a perfect hydraulic control of the aforementioned valve main stage is achieved in a further embodiment of the subject invention in that the second control chamber is hydraulically connected to a center tap of the pilot stage.
  • the first drive chamber is hydraulically connected to a pressure circuit of the master cylinder.
  • Embodiment variant of the subject invention provides that the valve body in cooperation with the valve sleeve in a rest position, a hydraulic connection between the working pressure connection chamber and a Produces tank connection chamber, the hydraulic passage cross section is continuously reduced when applying a travel of the valve body in the valve sleeve and the valve body (14) during further displacement by a small "Überdeckungsweg" the three connection chambers separated from each other to a further displacement of a hydraulic connection between the High-pressure port chamber and the working pressure port chamber to open continuously.
  • the first drive piston is designed as a stepped piston.
  • the pedal-controlled component of the brake booster can be deactivated by disconnecting the hydraulic connection between the master brake cylinder and the pressure control valve.
  • Such a separation between the master cylinder and the pressure control valve is ensured in another embodiment, characterized in that the connection between the master cylinder and the first control chamber by means of an electromagnetically actuated, normally open (SO-) 2/2-way valve can be shut off, with an effective to this valve is provided in parallel check valve, which is independent of the switching position of the normally open (SO- ) 2/2-way valve allows the first control chamber leaving the pressure medium flow.
  • a hydraulic connection is provided between the working pressure connection chamber and the pressure medium reservoir, in which a check valve closing to the pressure fluid reservoir is inserted.
  • a reliably operating detection of the driver deceleration request is finally achieved by providing a pressure sensor for detecting the pressure applied in the master brake cylinder.
  • a redundant detection of the driver deceleration request is ensured by providing a displacement sensor for detecting the path of the booster piston.
  • Fig. 1 shows the structure of an embodiment of the brake system according to the invention
  • Fig. 2 shows the structure of a usable in the embodiment of FIG. 1 pressure control valve in a larger scale.
  • the brake system according to the invention shown in Fig. 1 consists essentially of an actuator 1, a hydraulic control unit 2, wherein the actuator unit 1 and the control unit 2 form a brake booster, and a brake booster of the effective downstream master cylinder or tandem master cylinder 3, at its not shown pressure chambers Wheel brake circuits I, II are connected, which supply with the interposition of a known ABS / ESP hydraulic unit or a controllable Radbremstikmodulationsmoduls 4 wheel brakes 5a - d of a motor vehicle with hydraulic pressure medium.
  • the hydraulic control unit 2 is associated with an electronic brake system control unit 30, while the wheel brake pressure modulation module 4 is associated with an electronic control and regulation unit 31.
  • a brake pedal 33 is provided, with which a piston rod 32 is coupled, which is in force-transmitting connection with a first piston or primary piston 7 of the master cylinder 1 with the interposition of a booster piston 5.
  • the booster piston 5 is guided in an axially displaceable manner in an amplifier housing 36 and defines there a hydraulic booster chamber, which is provided with the reference numeral 35.
  • the above-mentioned hydraulic control unit 2 consists essentially of a pressure supply device 6 and a pressure control valve assembly 8.
  • the pressure supply device 6 is formed by a hydraulic high-pressure accumulator 38 and a motor-pump unit 39 for charging the high pressure accumulator 38, while the output of the pressure control valve assembly 8 on the one hand a hydraulic connection 25 with the pressure medium reservoir 37 mentioned above and on the other hand connected via an adjoining the hydraulic connection 25 line 40 with the booster chamber 35.
  • the hydraulic control unit 2 has a pilot control stage 9 assigned to the pressure control valve arrangement 8, the task of which will be explained in the following text.
  • Another line 41 connects the suction side of the motor-pump unit 39 with the aforementioned pressure medium reservoir 37.
  • the motor-pump unit 39 is preferably formed as a remote from the other components of the hydraulic control unit 2 assembly and equipped with structure-borne noise insulators fasteners and hydraulic connections ,
  • the hydraulic pressure kept ready in the high-pressure accumulator 38 is detected by a pressure sensor, which is provided with the reference numeral 45.
  • the pressure control valve assembly 8 is designed in two stages and preferably has, in addition to said electrically controllable pilot stage 9, a double hydraulically controllable valve main stage, which is provided with the reference numeral 10, and a hydraulic Control stage, whose structure will be explained in the following description.
  • the pilot stage 9 consists of a
  • the hydraulic control stage is formed by a first control chamber 17, a first control piston or stepped piston 15, an annular space 22 connected to the pressure fluid reservoir 37, and a second control chamber 18 delimited by the stepped piston 15; a. with the o. g. Center tap 28 of the pilot stage 9 is connected.
  • the second control chamber 18 is delimited by a second control piston 16 which, together with a valve sleeve 13, delimits a container connection chamber 19 and, in the embodiment shown, is formed integrally with a valve body 14.
  • FIG. 2 also shows that the first control chamber 17 is connected to the second brake circuit II with the interposition of an electromagnetically actuated, normally open (SO) 2/2-way valve 23.
  • SO normally open
  • the pressure applied in the second brake circuit pressure is detected by a pressure sensor 27, wherein the 2/2-way valve 23 in its energized switching position, the function of a closing for the control stage Check valve complies, which is indicated by the corresponding, provided with the reference numeral 24 hydraulic symbol in Fig. 2.
  • valve body 13 forms, together with the valve sleeve 13, a high-pressure connection chamber 20, which is connected to the outlet of the pressure-providing device 6 or 38.
  • the high-pressure connection chamber 20 can be connected by displacing the valve body 14 with a working pressure chamber 21, which is connected to the container connection chamber 19 in the illustrated starting position or rest position of the valve body by means of pressure medium channels 42, 43 formed in the valve body 14.
  • the boost pressure applied in the working pressure chamber 21 is detected by a third pressure sensor 46. It is advantageous if the diameter of the guided in the valve sleeve 13 valve body 14 is greater than the diameter of the smaller step of the stepped piston 15.
  • the first mode of operation corresponds to a purely electrical, the so-called "brake-by-wire" mode, in which all components of the brake system are intact and work properly, which corresponds to the nominal function of the brake system according to the invention and for adjusting the required for the current braking hydraulic pressure in the booster chamber 35, the Druckregelventilanordung 8 is driven such that the pressure increase valve 12 closed, valve 12 is opened, whereby pressure fluid flows into the chamber 18, whereby the valve body 16 is moved, causing the Druckabbau tenukante ie the connection from the working pressure chamber 21 to
  • Tank connection space 18 is closed and the further connection between the high pressure connection chamber 20 and the
  • Working pressure connection chamber 21 is opened.
  • a metered opening of the valve 12 allows a partial outflow of pressure fluid from the chamber 18, whereby the valve body 16 shifts to the right and so the Druck essential deviskante i. the connection from the high pressure port chamber 20 to the working pressure port chamber 21 shuts off, while further depressurization of the valve body 16 to the right to further depressurize by further discharge of pressure fluid from the chamber 18, whereby the pressure relief control edge, i. the connection between the working pressure connection chamber 21 and the container connection chamber 19 is opened.
  • the process of controlling the analog controllable 2/2-way valves 11, 12 are of the electronic Control unit 30 is coordinated such that the pressure in the working pressure connection chamber 21 is approximated to a target pressure value.
  • This desired pressure value results on the one hand from a detected actuating component of the brake pedal 33 and on the other hand from a
  • the actuating component of the brake pedal 33 is determined from the actuating travel of the brake pedal 33 and the booster piston 5, which is detected by means of the displacement sensor 29 and which, according to a preferably progressive characteristic as a result of an exerted on the brake pedal 33 actuating force in a non-proportional due to the progression Relation sets.
  • a second operating mode which is characterized by a voltage dip in the vehicle electrical system and corresponds to a first fallback level
  • an electronically controlled pressure build-up in the working pressure connection chamber 21 is not possible.
  • the pressure regulating valve assembly 8 is controlled hydraulically by means of the pressure applied in the master cylinder 3 by the operation of the brake pedal 33 pressure 35, wherein the control takes place hydraulically via the open solenoid valve 23 and the pressure chamber 17 and as an energy source in the high-pressure accumulator 38 under pressure stockpiled pressure medium is used. Otherwise, the pressure build-up in the working pressure connection chamber 21 takes place as in the first operating mode.
  • a third operating mode which is characterized by the absence of a pressure generated by the hydraulic pressure supply means 6 and 38
  • the brake system can be actuated purely mechanically.
  • the Booster piston 5 moves to the left under the influence of a brake pedal operation from its stop and shifts the master cylinder piston 7 by mechanical contact.
  • the check valve 26 allows the flow of pressure medium from the container 37 into the booster chamber 35.
  • the actuation of the master cylinder 3 is carried out exclusively by muscle power of the driver.
  • a simple design brake system is made possible, in which an electronic stability control function (ESP) can be realized more easily than in conventional brake systems, because a special ESP hydraulics is not needed.
  • ESP electronic stability control function
  • a special ESP hydraulic superfluous - the inventive third-party hydraulic in conjunction with a conventional ABS system provides a far better function. Less electromagnetically actuated valves are needed than for conventional ESP hydraulics.
  • the brake system according to the invention has a better energy balance and a lower noise than a conventional ESP hydraulic, because there in ESP operation required circulating pumping brake fluid for generating back pressure on a pressure relief valve deleted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit einem mittels eines Bremspedals (33) betätigbaren Hauptbrems zylinder (3), einem dem Hauptbremszylinder (3) zugeordneten Druckmittelvorratsbehälter (37), einer dem Hauptbremszylinder (3) wirkungsmäßig vorgeschalteten hydraulischen Verstärkerstufe (5, 35, 40) mit einem Verstärkerkolben (5), der mit einem von einer Druckquelle (6) bereit gestellten hydraulischen Verstärkungsdruck beaufschlagt wird und der in sämtlichen Betriebsarten einen direkten mechanischen Durchgriff vom Bremspedal (33) auf einen hydraulischen Kolben (7) des Hauptbrems zylinders (3) ermöglicht, sowie mit einer elektro-hydraulisch ansteuerbaren Druckregelventilanordnung (8) zum Dosieren des Verstärkungsdruckes. Um ein konstruktiv einfaches, kostengünstig realisierbares und zuverlässig arbeitendes Bremssystem vorzuschlagen sieht die Erfindung vor, dass die Druckregelventilanordnung (8) zusätzlich rein hydraulisch ansteuerbar ist.

Description

BremsSystem für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit einem mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder, einem dem Hauptbremszylinder zugeordneten Druckmittelvorratsbehälter, einer dem Hauptbremszylinder wirkungsmäßig vorgeschalteten hydraulischen Verstärkerstufe mit einem Verstärkerkolben, der mit einem von einer Druckquelle bereit gestellten hydraulischen Verstärkungsdruck beaufschlagt wird und der in sämtlichen Betriebsarten einen direkten mechanischen Durchgriff vom Bremspedal auf einen hydraulischen Kolben des Hauptbremszylinders ermöglicht, sowie mit einer elektrisch ansteuerbaren Druckregelventilanordnung zum Dosieren des Verstärkungsdruckes.
Ein derartiges elektrohydraulisches Bremssystem ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 27 25 941 bekannt. Der hydraulischen Verstärkungsstufe ist bei dem vorbekannten Bremssystem ein pedalbetätigter Bremskraftverstärker vorgeschaltet. Als Druckregelventilanordnung zur Regelung des hydraulischen Verstärkungsdruckes dient ein 3/2- Wegeventil, das elektrisch angesteuert wird. Als weniger vorteilhaft werden bei dem bekannten Bremssystem die Tatsachen empfunden, dass neben der erwähnten Anordnung zum Erzeugen einer elektrisch gesteuerten Bremskraftunterstützung der pneumatische Bremskraftverstärker eingesetzt werden muss um bei fehlender elektrischer Ansteuerung eine Bremskraftverstärkung zu bewirken. Es werden zwei hintereinender geschaltete Bremskraftverstärker verwendet, ein elektrischer und ein pneumatischer.
Aufgrund der erwähnten Verwendung eines pedalbetätigbaren und eines elektrisch betätigbaren Bremskraftverstärkers, stellt sich die Aufgabe, ein derartiges Bremssystem mit lediglich einem Bremskraftverstärker zu realisieren, der sowohl pedalbetätigbar als auch elektrisch betätigbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Druckregelventilanordnung zusätzlich hydraulisch ansteuerbar ist. Der hydraulische Ansteuerdruck entspricht der Pedalkraft, so dass der vorgeschaltete pedalbetätigte Bremskraftverstärker nicht mehr benötigt wird.
Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die hydraulische Ansteuerung der Druckregelventilanordnung mittels des vom Hauptbremszylinder erzeugten Druckes erfolgt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Druckregelventilanordnung zweistufig ausgeführt ist.
Eine wesentliche Vereinfachung des Aufbaus der Verstärkungsdruckregelung wird bei einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass die
Druckregelventilanordnung eine elektrisch ansteuerbare Vorsteuerstufe sowie eine zweifach hydraulisch ansteuerbare Vorsteuerstufe sowie eine zweifach hydraulisch ansteuerbare Ventilhauptstufe aufweist.
Bei einer derartigen Ausführung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vorsteuerstufe durch die Hintereinanderschaltung eines analog regelbaren, stromlos geschlossenen (SG-) 2/2-Wegeventils und eines analog regelbaren, stromlos offenen (SO-) 2/2-Wegeventils gebildet ist, wobei der hydraulische Mittenabgriff zwischen den beiden Ventilen einen der Ansteuerdrücke für die Ventilhauptstufe liefert. Durch die Verwendung vielfach erprobter elektronischer Komponenten wird eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet .
Eine erhebliche Erhöhung sowohl der Regelgüte als auch der Dynamik der oben erwähnten Verstärkungsdruckregelung wird bei einer weiteren Ausführung des Erfindungsgegenstandes dadurch erreicht, dass die Ventilhauptstufe aus einem 3/3- Wegeventil mit einer Ventilhülse, einem in der Ventilhülse axial verschiebbaren Ventilkörper, einem ersten und einem zweiten Ansteuerkolben besteht, wobei der erste Ansteuerkolben eine erste hydraulische Ansteuerkammer, der erste und der zweite Ansteuerkolben eine zweite hydraulische Ansteuerkammer, der zweite Ansteuerkolben und - A -
der Ventilkörper eine hydraulische Behälteranschlusskammer sowie der Ventilkörper und die Ventilhülse eine Hochdruckanschlusskammer und eine Arbeitdruckanschlusskammer begrenzen .
Eine besonders kompakt bauende Ausführung des Erfindungsgegenstandes zeichnet sich dadurch aus, dass der Ventilkörper und der zweite Ansteuerkolben einstückig ausgebildet sind.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ragt der Ventilkörper auf seiner dem zweiten Ansteuerkolben abgewandten Stirnseite in die Arbeitdruckanschlusskammer hinein und wird mit dem Druck der Hochdruckanschlusskammer beaufschlagt .
Eine einwandfreie hydraulische Ansteuerung der vorhin erwähnten Ventilhauptstufe wird bei einer weiteren Ausführung des Erfindungsgegenstandes dadurch erreicht, dass die zweite Ansteuerkammer hydraulisch mit einem Mittenabgriff der Vorsteuerstufe verbunden ist.
Eine weitere Möglichkeit der hydraulischen Ansteuerung des Druckregelventils besteht darin, dass die erste Ansteuerkammer hydraulisch mit einem Druckkreis des Hauptbremszylinders verbunden ist.
Eine besonders zuverlässig funktionierende
Ausführungsvariante des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass der Ventilkörper im Zusammenwirken mit der Ventilhülse in einer Ruhestellung eine hydraulische Verbindung zwischen der Arbeitsdruckanschlusskammer und einer Behälteranschlusskammer herstellt, deren hydraulischer Durchtrittsquerschnitt sich beim Aufbringen eines Verfahrwegs des Ventilkörpers in der Ventilhülse kontinuierlich verkleinert und der Ventilkörper (14) beim weiteren Verschieben um einen geringen „Überdeckungsweg" die drei Anschlusskammern voneinander trennt, um bei einem noch weiteren Verschieben eine hydraulische Verbindung zwischen der Hochdruckanschlusskammer und der Arbeitsdruckanschlusskammer kontinuierlich zu öffnen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist der erste Ansteuerkolben als ein Stufenkolben ausgebildet .
Für eine einwandfreie Funktion des Druckregelventils ist besonders sinnvoll, wenn eine hydraulische Ringkammer zwischen den beiden Dichtquerschnitten des Stufenkolbens hydraulisch mit der Behälteranschlusskammer verbunden ist.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die pedalgesteuerte Komponente der Bremskraftverstärkung deaktiviert werden kann, indem die hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und dem Druckregelventil getrennt wird. Eine solche Trennung zwischen dem Hauptbremszylinder und dem Druckregelventil wird bei einer anderen Ausführungsvariante dadurch gewährleistet, dass die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und der ersten Ansteuerkammer mittels eines elektromagnetisch betätigbaren, stromlos offenen (SO-) 2/2-Wegeventils absperrbar ist, wobei ein wirkungsmäßig zu diesem Ventil parallel geschaltetes Rückschlagventil vorgesehen ist, das unabhängig von der Schaltstellung des stromlos offenen (SO- ) 2/2-Wegeventils einen die erste Ansteuerkammer verlassenden Druckmittelvolumenstrom zulässt.
Für die vorhin erwähnte hydraulische Ansteuerung des Druckregelventils durch den im Hauptbremszylinder eingesteuerten Druck ist es besonders vorteilhaft, wenn die der Arbeitsdruckanschlusskammer zugewandte Stirnfläche des Ventilkörpers größer als die die erste Ansteuerkammer begrenzende Fläche des Stufenkolbens ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Arbeitsdruckanschlusskammer und dem Druckmittelvorratsbehälter eine hydraulische Verbindung vorgesehen, in der ein zum Druckmittelvorratsbehälter schließendes Rückschlagventil eingefügt ist.
Eine zuverlässig arbeitende Erfassung des Fahrerverzögerungswunsches wird schließlich dadurch erreicht, dass ein Drucksensor zum Erfassen des im Hauptbremszylinder eingesteuerten Druckes vorgesehen ist.
Eine redundante Erfassung des Fahrerverzögerungswunsches wird dadurch gewährleistet, dass ein Wegsensor zum Erfassen des Weges des Verstärkerkolbens vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beiliegende schematische Zeichnung näher erläutert, wobei die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 den Aufbau einer Ausführung des erfindungsgemäßen Bremssystems, und
Fig. 2 den Aufbau eines bei der Ausführung nach Fig. 1 einsetzbaren Druckregelventils in größerem Maßstab.
Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Bremssystem besteht im Wesentlichen aus einer Betätigungseinrichtung 1, einer hydraulischen Steuereinheit 2, wobei die Betätigungseinheit 1 und die Steuereinheit 2 einen Bremskraftverstärker bilden, sowie einem dem Bremskraftverstärker wirkungsmäßig nachgeschalteten Hauptbremszylinder bzw. Tandemhauptzylinder 3, an dessen nicht dargestellte Druckräume Radbremskreise I, II angeschlossen sind, die unter Zwischenschaltung eines bekannten ABS/ESP-Hydroaggregats bzw. eines steuerbaren Radbremsdruckmodulationsmoduls 4 Radbremsen 5a - d eines Kraftfahrzeuges mit hydraulischem Druckmittel versorgen. Der hydraulischen Steuereinheit 2 ist eine elektronische Bremssystemsteuereinheit 30 zugeordnet, während dem Radbremsdruckmodulationsmodul 4 eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 31 zugeordnet ist. Zur Ansteuerung der Bremsbetätigungseinheit 1 ist ein Bremspedal 33 vorgesehen, mit dem eine Kolbenstange 32 gekoppelt ist, die unter Zwischenschaltung eines Verstärkerkolbens 5 in kraftübertragender Verbindung mit einem ersten Kolben bzw. Primärkolben 7 des Hauptbremszylinders 1 steht. Der Verstärkerkolben 5 ist in einem Verstärkergehäuse 36 axial verschiebbar geführt und begrenzt dort einen hydraulischen Verstärkerraum, der mit dem Bezugszeichen 35 versehen ist. Die vorhin erwähnte hydraulische Steuereinheit 2 besteht im Wesentlichen aus einer Druckbereitstellungseinrichtung 6 sowie einer Druckregelventilanordnung 8. Die Druckbereitstellungseinrichtung 6 wird durch einen hydraulischen Hochdruckspeicher 38 sowie ein Motor-Pumpen- Aggregat 39 zum Aufladen des Hochdruckspeichers 38 gebildet, während der Ausgang der Druckregelventilanordnung 8 einerseits mittels einer hydraulischen Verbindung 25 mit dem vorhin erwähnten Druckmittelvorratsbehälter 37 und andererseits über eine an die hydraulische Verbindung 25 anschließende Leitung 40 mit dem Verstärkerraum 35 verbunden. Außerdem weist die hydraulische Steuereinheit 2 eine der Druckregelventilanordnung 8 zugeordnete Vorsteuerstufe 9 auf, deren Aufgabe im nachfolgenden Text erläutert wird. Eine weitere Leitung 41 verbindet die Saugseite des Motor-Pumpen-Aggregats 39 mit dem vorhin genannten Druckmittelvorratsbehälter 37. Das Motor-Pumpen- Aggregat 39 ist vorzugsweise als eine von den anderen Komponenten der hydraulischen Steuereinheit 2 abgesetzte Baueinheit ausgebildet und mit körperschallisolierenden Befestigungen und Hydraulikverbindungen ausgestattet. Der im Hochdruckspeicher 38 bereit gehaltene hydraulische Druck wird von einem Drucksensor erfasst, der mit dem Bezugszeichen 45 versehen ist.
Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die Druckregelventilanordnung 8 zweistufig ausgeführt und weist vorzugsweise außer der genannten elektrisch ansteuerbaren Vorsteuerstufe 9 eine zweifach hydraulisch ansteuerbare Ventilhauptstufe auf, die mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist, sowie eine hydraulische Ansteuerstufe, deren Aufbau in der nachfolgenden Beschreibung erläutert wird.
Die Vorsteuerstufe 9 besteht aus einer
Hintereinanderschaltung eines analog regelbaren, stromlos geschlossenen (SG-) 2/2-Wegeventils 11 sowie eines analog regelbaren, stromlos offenen (SO-) 2/2-Wegeventils 12, wobei der hydraulische Mittenabgriff 28 zwischen den beiden Ventilen 11, 12 einen der Ansteuerdrücke für die Ventilhauptstufe 10 liefert. Die hydraulische Ansteuerstufe wird durch eine erste Ansteuerkammer 17, einen ersten Ansteuerkolben bzw. Stufenkolben 15, einen mit dem Druckmittelvorratsbehälter 37 verbundenen Ringraum 22 sowie eine vom Stufenkolben 15 begrenzte zweite Ansteuerkammer 18 gebildet, die u. a. mit dem o. g. Mittenabgriff 28 der Vorsteuerstufe 9 verbunden ist. Die zweite Ansteuerkammer 18 wird andererseits von einem zweiten Ansteuerkolben 16 begrenzt, der zusammen mit einer Ventilhülse 13 eine Behälteranschlusskammer 19 begrenzt und der bei der gezeigten Ausführung einteilig mit einem Ventilkörper 14 ausgebildet ist. Die Ventilhülse 13 bildet zusammen mit dem Ventilkörper 14 die vorhin erwähnte Hauptstufe 10 der Druckregelventilanordnung 8.
Fig. 2 ist weiterhin zu entnehmen, dass die erste Ansteuerkammer 17 unter Zwischenschaltung eines elektromagnetisch betätigbaren, stromlos offenen (SO-) 2/2- Wegeventils 23 an den zweiten Bremskreis II angeschlossen ist. Der im zweiten Bremskreis eingesteuerte Druck wird durch einen Drucksensor 27 erfasst, wobei das 2/2- Wegeventil 23 in seiner bestromten Schaltstellung die Funktion eines zur Ansteuerstufe schließenden Rückschlagventils erfüllt, was durch das entsprechende, mit dem Bezugszeichen 24 versehene Hydrauliksymbol in Fig. 2 angedeutet ist.
Währenddessen bildet der Ventilkörper 13 zusammen mit der Ventilhülse 13 eine Hochdruckanschlusskammer 20, die mit dem Ausgang der Druckbereitstellungseinrichtung 6 bzw. 38 verbunden ist. Die Hochdruckanschlusskammer 20 ist durch ein Verschieben des Ventilkörpers 14 mit einer Arbeitsdruckkammer 21 verbindbar, die in der dargestellten Ausgangsposition oder Ruhestellung des Ventilkörpers mittels im Ventilkörper 14 ausgebildeter Druckmittelkanäle 42, 43 mit der Behälteranschlusskammer 19 verbunden ist. Der in der Arbeitsdruckkammer 21 eingesteuerte Verstärkungsdruck wird durch einen dritten Drucksensor 46 erfasst. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser des in der Ventilhülse 13 geführten Ventilkörpers 14 größer als der Durchmesser der kleineren Stufe des Stufenkolbens 15 ist. Außerdem ist Fig. 2 zu entnehmen, dass an die Arbeitsdruckkammer 21 (über die vorhin genannte Verbindungsleitung 25) die zur Verstärkerkammer 35 führende Leitung 40 sowie an diese angeschlossene, zum Druckmittelvorratsbehälter 37 führende weitere Leitung 44 angeschlossen sind. In der letztgenannten Leitung 44 ist dabei ein zum Druckmittelvorratsbehälter 37 schließendes Rückschlagventil 26 eingefügt.
Im nachfolgenden Text wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bremssystems im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Der erste Betriebsmodus entspricht einer rein elektrischen, der sog. ,,Brake-by-wire"-Betriebsart , bei der sämtliche Komponenten des Bremssystems intakt sind und einwandfrei arbeiten. Dies entspricht der Nominalfunktion des erfindungsgemäßen Bremssystems. In diesem Modus wird das Ventil 23 geschlossen und zum Einregeln des für die momentane Bremsung benötigten hydraulischen Druckes im Verstärkerraum 35 wird die Druckregelventilanordung 8 derart angesteuert, dass zur Druckerhöhung Ventil 12 geschlossen, Ventil 12 geöffnet wird, wodurch Druckmittel in die Kammer 18 einströmt, wodurch der Ventilkörper 16 bewegt wird, wodurch die Druckabbausteuerkante d.h. die Verbindung vom Arbeitsdruckraum 21 zum
Behälteranschlussraum 18 geschlossen wird und bei weiterem Einströmen die Verbindung zwischen der Hochdruckanschlusskammer 20 und der
Arbeitsdruckanschlusskammer 21 geöffnet wird. Zum Druck Halten wird durch dosiertes Öffnen des Ventils 12 ein teilweises Abströmen von Druckmittel aus der Kammer 18 ermöglicht, wodurch sich der Ventilkörper 16 nach rechts verschiebt und so die Druckaufbausteuerkante d.h. die Verbindung von der Hochdruckanschlusskammer 20 zur Arbeitsdruckanschlusskammer 21 absperrt, während zum Druckabbau durch ein weiteres Abströmen von Druckmittel aus der Kammer 18 ein weiteres Verschieben des Ventilkörpers 16 nach rechts erfolgt wodurch die Druckabbausteuerkante, d.h. die die Verbindung zwischen der Arbeitsdruckanschlusskammer 21 und der Behälteranschlusskammer 19 geöffnet wird.
Der Vorgang der Ansteuerung der analog regelbaren 2/2- Wegeventile 11, 12 werden von der elektronischen Steuereinheit 30 derart koordiniert, dass der Druck in der Arbeitsdruckanschlusskammer 21 einem Solldruckwert angenähert wird. Dieser Solldruckwert ergibt sich einerseits aus einer erfassten Betätigungskomponente des Bremspedals 33 und andererseits aus einer
Fremdbetätigungskomponente . Die Betätigungskomponente des Bremspedals 33 wird aus dem Betätigungsweg des Bremspedals 33 bzw. des Verstärkerkolbens 5 ermittelt, der mittels des Wegsensors 29 erfasst wird und der sich entsprechend einer vorzugsweise progressiven Kennlinie in Folge einer auf das Bremspedal 33 ausgeübten Betätigungskraft in einer aufgrund der Progression nicht proportionalen Relation einstellt.
In einem zweiten Betriebsmodus, der durch einen Spannungseinbruch im Fahrzeugbordnetz charakterisiert ist und einer ersten Rückfallebene entspricht, ist ein elektronisch gesteuerter Druckaufbau in der Arbeitsdruckanschlusskammer 21 nicht möglich. Zu diesem Zweck wird die Druckregelventilanordnung 8 mit Hilfe des im Hauptbremszylinder 3 durch die Betätigung des Bremspedals 33 eingesteuerten Druckes 35 hydraulisch angesteuert, wobei die Ansteuerung auf hydraulischem Wege über das offene Elektromagnetventil 23 und die Druckkammer 17 erfolgt und als Energiequelle das im Hochdruckspeicher 38 unter Druck bevorratete Druckmittel verwendet wird. Ansonsten erfolgt der Druckaufbau in der Arbeitsdruckanschlusskammer 21 wie im ersten Betriebsmodus.
In einem dritten Betriebsmodus, der durch das Fehlen eines von der hydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung 6 bzw. 38 erzeugten Druckes charakterisiert ist, kann das Bremssystem rein mechanisch betätigt werden. Der Verstärkerkolben 5 bewegt sich unter dem Einfluss einer Bremspedalbetätigung von seinem Anschlag nach links und verschiebt den Hauptbremszylinderkolben 7 durch mechanischen Kontakt. Dabei ermöglicht das Rückschlagventil 26 das Nachströmen von Druckmittel aus dem Behälter 37 in den Verstärkerraum 35. Die Betätigung des Hauptbremszylinders 3 erfolgt ausschließlich mit Muskelkraft des Fahrzeugführers.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine einfach aufgebaute Bremsanlage ermöglicht, bei der eine elektronische Stabilitätsregelfunktion (ESP) einfacher realisiert werden kann, als in herkömmlichen Bremsanlagen, weil eine spezielle ESP-Hydraulik nicht benötigt wird. Bei Fahrzeugen mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage ist eine spezielle ESP-Hydraulik überflüssig - die erfindungsgemäße Fremdbremshydraulik in Verbindung mit einem herkömmlichen ABS-System erbringt eine weit bessere Funktion. Es werden weniger elektromagnetisch betätigbare Ventile benötigt als für eine herkömmliche ESP-Hydraulik. Außerdem weist die erfindungsgemäße Bremsanlage eine bessere Energiebilanz und eine geringere Geräuschentwicklung auf, als eine herkömmliche ESP-Hydraulik, weil das dort im ESP-Betrieb erforderliche Umpumpen von Bremsflüssigkeit zum Erzeugen von Staudruck an einem Druckbegrenzungsventil entfällt.

Claims

Patentansprüche :
1. Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit einem mittels eines Bremspedals (33) betätigbaren
Hauptbremszylinder (3), einem dem Hauptbremszylinder (3) zugeordneten Druckmittelvorratsbehälter (37), einer dem Hauptbremszylinder (3) wirkungsmäßig vorgeschalteten hydraulischen Verstärkerstufe (5, 35, 40) mit einem Verstärkerkolben (5), der mit einem von einer Druckquelle (6) bereit gestellten hydraulischen Verstärkungsdruck beaufschlagt wird und der in sämtlichen Betriebsarten einen direkten mechanischen Durchgriff vom Bremspedal (33) auf einen hydraulischen Kolben (7) des
Hauptbremszylinders (3) ermöglicht, sowie mit einer elektrisch ansteuerbaren Druckregelventilanordnung (8) zum Dosieren des Verstärkungsdruckes, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelventilanordnung (8) zusätzlich hydraulisch ansteuerbar ist.
2. Bremssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Ansteuerung der Druckregelventilanordnung (8) mittels des vom Hauptbremszylinder (3) erzeugten Druckes erfolgt.
3. Bremssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelventilanordnung (8) zweistufig ausgeführt ist.
4. Bremssystem nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelventilanordnung (8) eine elektrisch ansteuerbare Vorsteuerstufe (9 bzw. 11, 12) sowie eine zweifach hydraulisch ansteuerbare Ventilhauptstufe (10) aufweist.
5. Bremssystem nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerstufe (9 bzw. 11, 12) durch die Hintereinanderschaltung eines analog regelbaren, stromlos geschlossenen (SG-) 2/2-Wegeventils (11) und eines analog regelbaren, stromlos offenen (SO-) 2/2-Wegeventils (12) gebildet ist, wobei der hydraulische Mittenabgriff (28) zwischen den beiden Ventilen (11, 12) einen der Ansteuerdrücke für die Ventilhauptstufe (10) liefert.
6. Bremssystem nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelventilanordnung (8) aus einem 3/3-Wegeventil mit einer
Ventilhauptstufe (10) sowie einer hydraulischen Ansteuerstufe (15, 16, 17, 22, 18) besteht, wobei die Ventilhauptstufe (10) eine Ventilhülse (13) sowie einen in der Ventilhülse (13) axial verschiebbaren Ventilkörper (14) aufweist, während die hydraulische Ansteuerstufe (15, 16, 17, 22, 18) aus einem ersten (15) und einem zweiten Ansteuerkolben (16) besteht, wobei der erste Ansteuerkolben (15) eine erste hydraulische Ansteuerkammer (17), der erste (15) und der zweite Ansteuerkolben (16) eine zweite hydraulische Ansteuerkammer (18), der zweite Ansteuerkolben (16) und der Ventilkörper (14) eine hydraulische Behälteranschlusskammer (19) sowie der Ventilkörper (14) und die Ventilhülse (13) eine Hochdruckanschlusskammer (20) und eine Arbeitdruckanschlusskammer (21) begrenzen.
7. Bremssystem nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (14) und der zweite Ansteuerkolben (16) einstückig ausgebildet sind.
8. Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (14) auf seiner dem zweiten Ansteuerkolben (16) abgewandten Stirnseite in die
Arbeitdruckanschlusskammer (21) hineinragt und mit dem Druck der Hochdruckanschlusskammer (20) beaufschlagt wird.
9. Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ansteuerkammer (18) hydraulisch mit einem Mittenabgriff (28) der Vorsteuerstufe (9 bzw. 11, 12) verbunden ist.
10. Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ansteuerkammer (17) hydraulisch mit einem Druckkreis (II) des Hauptbremszylinders (3) verbunden ist.
11. Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (14) im Zusammenwirken mit der Ventilhülse (13) in einer Ruhestellung eine hydraulische Verbindung zwischen der Arbeitsdruckanschlusskammer (21) und einer Behälteranschlusskammer (19) herstellt, deren hydraulischer Durchtrittsquerschnitt sich beim Aufbringen eines Verfahrwegs des Ventilkörpers (14) in der Ventilhülse (13) kontinuierlich verkleinert und der Ventilkörper (14) beim weiteren Verschieben um einen geringen „Überdeckungsweg" die drei Anschlusskammern (19, 21, 20) voneinander trennt, um bei einem noch weiteren Verschieben eine hydraulische Verbindung zwischen der Hochdruckanschlusskammer (20) und der Arbeitsdruckanschlusskammer (21) kontinuierlich zu öffnen .
12. Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ansteuerkolben (15) als ein Stufenkolben ausgebildet ist .
13. Bremssystem nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Ringkammer (22) zwischen den beiden Dichtquerschnitten des Stufenkolbens (15) hydraulisch mit der Behälteranschlusskammer (19) verbunden ist.
14. Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder (2) und der ersten Ansteuerkammer (17) mittels eines elektromagnetisch betätigbaren, stromlos offenen (SO-) 2/2-Wegeventils (23) absperrbar ist, wobei ein wirkungsmäßig zu diesem Ventil (23) parallel geschaltetes Rückschlagventil (24) vorgesehen ist, das unabhängig von der Schaltstellung des stromlos offenen (SO-) 2/2-Wegeventils (23) einen die erste Ansteuerkammer (17) verlassenden Druckmittelvolumenstrom zulässt.
15. Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass die der
Arbeitsdruckanschlusskammer (21) zugewandte Stirnfläche des Ventilkörpers (14) größer als die die erste Ansteuerkammer (17) begrenzende Fläche des Stufenkolbens (15) ist.
16. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Arbeitsdruckanschlusskammer (21) und dem Druckmittelvorratsbehälter (37) eine hydraulische Verbindung (44) vorgesehen ist, in der ein zum Druckmittelvorratsbehälter (37) schließendes Rückschlagventil (26) eingefügt ist.
17. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (27) zum Erfassen des im Hauptbremszylinder (2) eingesteuerten Druckes vorgesehen ist.
18. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegsensor (29) zum Erfassen des Weges des Verstärkerkolbens (5) vorgesehen ist.
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