DE10023301A1

DE10023301A1 - Elektronisch regelbare Bremsanlage

Info

Publication number: DE10023301A1
Application number: DE10023301A
Authority: DE
Inventors: Guenther Vogel
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2001-01-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronisch regelbare Kraftfahrzeugbremsanlage für, mit einem Hauptbremszylinder, mit mindestens einer eine sauggeregelte Pumpe aufweisende Druckquelle, die durch eine Steuereinheit ansteuerbar ist und mit deren Druck Radbremsen des Fahrzeugs beaufschlagbar sind, die über mindestens eine mittels eines Trennventils absperrbare hydraulische Verbindung mit dem Hauptbremszylinder verbindbar sind, mit einer Einrichtung zur Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches, sowie mit einem der Pumpe zugeordneten Regelventil, das eine Einstellung des von der Pumpe erzeugten Druckes ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronisch regelbare Bremsanlage für Fahrzeuge, mit einem Hauptbremszylinder, mit mindestens einer eine Pumpe aufweisenden Druckquelle, die durch eine Steuereinheit ansteuerbar ist und mit deren Druck Radbremsen des Fahrzeugs beaufschlagbar sind, die über mindestens eine mittels eines Trennventils absperrbare hydraulische Verbindung mit dem Hauptbremszylinder verbindbar sind, mit einer Einrichtung zur Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches, sowie mit einem der Druckquelle zugeordneten Regelventil, das eine Einstellung des von der Pumpe erzeugten Druckes ermöglicht.

Durch die DE 43 40 467 A1 ist eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage bekannt, die im normalen Betriebsbremsfall als elektrisch steuerbare Fremdkraftbremsanlage arbeitet und bei einem Ausfall der Fremdkraftquelle mit Muskelkraft betreibbar ist. Zwischen der Fremdkraftquelle und den Radbremsen ist eine Ventilanordnung angeordnet, mittels der unter Verwendung von Druckmittel aus der Fremdkraftquelle Bremsdrücke erzeugbar sind und absenkbar sind. Die Fremdkraftquelle besteht im wesentlichen aus einer Motor-Pumpen-Einheit und einem zugeordneten Druckspeicher. Bei einem Ausfall der Fremdkraftquelle wird Bremsdruck durch einen Notbremsdruckgeber, der wie ein an sich bekannter Hauptbremszylinder ausgebildet ist und mittels des Bremspedals betätigbar ist, erzeugt.

Ferner sind elektrisch steuerbare Fremdkraftbremsanlagen mit einer Motor-Pumpen-Einheit als Fremdkraftquelle bekannt, bei denen eine Einstellung des Bremsdrucks mittels eines Proportionalventils erfolgt, das mit der Pumpe parallelgeschaltet ist. Da nur eine einzige Fremdkraftquelle für die zwei Bremskreise vorgesehen ist, kann bei einem Ausfall der Fremdkraftquelle nur mit Muskelkraft, insbesondere Fahrerfußkraft, Bremsdruck erzeugt werden. Der Bremsdruck wird durch ein der Pumpe parallelgeschaltes Ventil geregelt, so daß die Pumpe auch bei geringen Bremsdrücken relativ stark belastet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die oben genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Bremsanlage so ausgebildet werden, daß die Sicherheit und die Effizienz des Systems erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die Pumpe eine sauggeregelte Pumpe ist. Bei einer sauggeregelten Pumpe wird der durch die Pumpe erzeugte Druck durch den der Pumpe an deren Saugseite zugeführten Druckmittel-Volumenstrom geregelt. Diese Art der Ansteuerung der Pumpe ist gegenüber eine Taktansteuerung relativ einfach zu realisieren und gut zu regeln. Durch die Saugregelung der Pumpe ergibt sich der Vorteil, daß die Energie optimal genutzt wird, denn die Pumpe wird nur so stark belastet, wie es zum Druckaufbau gerade notwendig ist. Vorteilhaft ist dabei die Verstärkungcharakteristik durch entsprechende Auslegung und Steuerung der sauggeregelten Pumpe frei wählbar.

In einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist das Regelventil auf der Saugseite der Pumpe angeordnet und mit dem Regelventil ist der Zufluß des Druckmittels aus einem Druckmittel-Vorratsbehälter in die Pumpe einstellbar. Durch diese Maßnahme erfolgt eine technisch relativ einfache und sichere Regelung des von der Pumpe erzeugten Druckes. Auf weitere Bauteile zur Regelung des hydraulischen Druckes kann verzichtet werden.

Nach der Erfindung weist die Bremsanlage zwei vorzugsweise unabhängige Druckquellen auf. Daß bedeutet, es sind eine erste Druckquelle für einen ersten Bremskreis und eine zweite, unabhängige Druckquelle für einen zweiten, unabhängigen Bremskreis vorgesehen. Damit ist auch bei einem Ausfall einer der beiden Druckquellen ein sicheres Abbremsen des Fahrzeugs mit Hilfe der jeweils anderen, unabhängigen Druckquelle möglich.

Das Regelventil ist vorzugsweise ein 2/2-Wege-Ventil und gestattet durch entsprechende Regelung der Zufuhr von Druckmittel an die Saugseite der Pumpe ein variables Einstellen des gewünschten Druckes. Durch eine derartige Regelung des Druckes kann auf den Einsatz eines Proportionalventils verzichtet werden. Es kann ein bekanntes, z. B. in ABS-Anlagen eingesetztes, durch einen Elektromagneten betätigbares Ventil verwendet werden. Die Ventilbetätigung erfolgt in Abhängigkeit vom Fahrerverzögerungswunsch, der durch geeignete Sensoren ermittelt wird. Da die Pumpe nur die ihr zugeführte Menge an Druckmittel fördert, wird die Pumpe zum Beispiel während einer Normalbremsung mit relativ geringen Bremsdrücken nicht so stark belastet. Daraus ergibt sich weiter auch eine geringere thermische Belastung der Anlage. Die aus ABS-Anlagen bekannten Ventile weisen darüber hinaus sehr kurze Schaltzeiten auf. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, den Druck sehr genau zu dosieren. Eine hohe Regelqualität ist möglich. Schließlich zeichnen sich die in ABS-Anlagen verwendeten Ventile durch ein sehr geringes Verschmutzungsrisiko aus, wodurch nur eine geringe Gefahr des Verklemmens und damit eines Ausfalls oder einer Störung der Fremdkraftquelle gegeben ist.

Vorteilhafterweise ist parallel zur Pumpe ein Schaltventil angeordnet, das in einer Schaltstellung eine Verbindung zwischen dem Druckmittel-Vorratsbehälter und den Radbremsen ermöglicht. Damit ist ein sichere und genaue Regelung des Druckabbaus möglich. Es ist weiter vorgesehen, daß parallel zum Schaltventil ein Druckbegrenzungsventil angeordnet ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an der Druckseite der Pumpe, das bedeutet in der hydraulischen Verbindung zwischen der Druckquelle und den Radbremsen, ein Blasenspeicher angeordnet. Hierbei handelt es sich um eine Maßnahme zur Reduzierung bzw. Dämpfung von eventuellen Druckschwankungen in dem entsprechenden Bremskreis, wodurch das Regelverhalten der Anlage verbessert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist dem Hauptbremszylinder ein Pedalwegsimulator zugeordnet, um ein für den Fahrer "gewohntes" Pedalgefühl des Bremspedals zu simulieren. Es können alle Pedalwegsimulatoren verwendet werden, wie sie für elektrohydraulische Bremssystem an sich bekannt sind.

Als Pumpe kann jede Pumpe eingesetzt werden, die eine genügend hohe Leistung aufweist, um ein bestimmtes Volumen des Druckmittels aus dem Vorratsbehälter schnell genug in die Radbremsen zu fördern. In einer bevorzugten Ausführungsform werden als Pumpe eine Mehrkolbenpumpe, insbesondere eine Zweikolbenpumpe, oder eine Zahnradpumpe verwendet. Eine erhebliche Geräuschreduzierung wird bei diesen Ausführungsformen dadurch erreicht, daß die Pumpe eine Zahnradpumpe ist. Es ist ferner vorgesehen, daß die Pumpen mit einer höheren Spannung betrieben werden als die heute üblichen 12 V des Fahrzeugbordnetzes. Es werden dann vorzugsweise Spannungen von 36 V oder 42 V eingesetzt, die aus dem Fahrzeugbordnetz bereitgestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführung ist ein Vorfüllen der Radbremsen mit Hilfe des durch den Fahrer betätigten Bremspedals über den Hauptbremszylinders vorgesehen. Dadurch wird im Niedrig-Druck-Bereich die Dynamik und insbesondere das Ansprechverhalten der erfindungsgemäßen Bremsanlage erhöht. Alternativ dazu kann zum Vorfüllen der Radbremsen eine spezielle Vorfüll-Einrichtung, beispielsweise ein Niederdruckspeicher oder eine zusätzliche Pumpe, vorgesehen sein.

Vorteilhaft kann ein Drucksensor zur Sensierung des Drucks in den Radbremsen vorgesehen sein, wobei in Abhängigkeit des von dem Drucksensor ermittelten Wertes mit Hilfe des Regelventils der Druckaufbau erfolgt.

Nach der Erfindung werden zusätzliche Ventilfunktionen, wie z. B. ein stromlos geschlossenes (SG) Regelventil und/oder Schaltventil, das bei einem Ausfall der elektrischen Spannungsversorgung des Systems eine Verbindung zwischen dem Druckmittelvorratsbehälter und der Pumpe abtrennen kann, oder ein stromlos offenes (SO) Trennventil, das die hydraulische Verbindung zwischen Hauptbremszylinder und den Radbremsen bei Stromausfall öffnen kann, in das System integriert, wodurch die Bremsanlage noch sicherer gestaltet werden kann. Parallel zum Trennventil ist vorteilhaft ein Überdruckventil geschaltet. Der Fahrer kann so über den Hauptbremszylinder - im Rahmen des physikalisch Möglichen - einen höheren als den durch die Pumpe erzeugten Bremsdruck aufbauen, was insbesondere bei einem Ausfall oder einer Störung der Pumpe in einem Notfall erforderlich ist.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung (Figur) näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Bremsanlage für einen Bremskreis.

Die in der Zeichnung dargestellte, elektronisch regelbare Bremsanlage nach der Erfindung besteht aus einem mittels eines Betätigungspedals 1 betätigbaren, zweikreisigen Hauptbremszylinder 2, vorzugsweise in der Ausführung eines Tandemhauptzylinders, der durch zwei Kolben 3, 4 begrenzte, voneinander getrennte Druckräume 5, 6 aufweist, die mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 7 in Verbindung stehen.

Der erste Druckraum 5, an den ein erster Drucksensor 8 angeschlossen sein kann, steht mittels einer absperrbaren ersten hydraulischen Leitung 9 in Verbindung mit beispielsweise einer der Vorderachse zugeordneten ersten Radbremse 10 sowie mit einer der Hinterachse zugeordneten zweiten Radbremse 11, denen je ein elektromagnetisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO) Einlaßventil 13, 14 vorgeschaltet ist. Das Absperren der Leitung 9 erfolgt mittels eines Trennventils 12. Über eine weitere hydraulische Leitung 20, in die ein Blasenspeicher (34) eingefügt ist, sind die Radbremsen 10, 11 mit der Druckseite einer ein Regelventil 32 und eine sauggeregelte Pumpe 31 aufweisende Druckquelle 30 verbunden. In der Leitung 20 befindet sich zudem ein zweiter Drucksensor 24. Außerdem sind die Radbremsen 10, 11 über eine dritte hydraulische Leitung 21 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 7 verbunden, in die je ein Auslaßventil 15, 16 eingefügt ist.

Der zweite Druckraum 6 des Hauptbremszylinders 2 ist über eine Leitung 19 mit einem Bremskreis (II) verbunden, der analog zu dem oben beschriebenen ersten Bremskreis aufgebaut ist und vom ersten Bremskreis vollständig getrennt und unabhängig ist. Da der Aufbau der an den zweiten Druckraum 6 des Hauptbremszylinders 2 angeschlossenen hydraulischen Schaltung identisch der im Zusammenhang mit der oben beschriebenen hydraulischen Schaltung mit den Radbremsen 10, 11 entspricht, ist der zweite Bremskreis in der Zeichnung nicht mehr dargestellt wird und wird im nachfolgenden Text nicht näher erörtert.

Die von einem Elektromotor 23, der durch eine Steuereinheit 18 ansteuerbar ist, angetriebene Pumpe 31 der Druckquelle 30 fördert einen durch das Regelventil 32 geregelten Volumenstrom. Die Pumpe kann z. B. eine aus Gründen der Geräuschminimierung vorzuziehende Zahnradpumpe sein. Das Regelventil 32 ist als ein durch einen Elektromagneten betätigbares 2/2-Wege-Ventil ausgebildet, das im unbestromten Zustand des Elektromagneten geschlossen ist. Parallel zu der Pumpe 31 ist ein Schaltventil 33 geschaltet und parallel zum Schaltventil 33 ist ein Druckbegrenzungsventil 35 angeordnet. Ferner ist in der Leitung 20 zwischen der Druckseite der Pumpe 31 und den Radbremsen 10, 11 ein Blasenspeicher 34 eingefügt.

Das in der Zeichnung dargestellte elektronisch regelbare Bremsbetätigungssystem funktioniert wie folgt: Wird ein Bremsvorgang durch Niederdrücken des Betätigungspedals 1 eingeleitet, so wird der Betätigungszustand von einer Einrichtung 22 zur Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches erkannt und der elektronischen Steuereinheit 18 mitgeteilt, deren Steuersignale sowohl ein Umschalten des Trennventils 12 als auch eine Ansteuerung der Druckquelle 30 und des Regelventils 32 bewirkt. Die Einrichtung 22 zur Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches kann beispielsweise einen Betätigungswegsensor 17 aufweisen. Durch den Drucksensor 8 erfolgt eine zweite Meldung des Fahrerverzögerungswunsches bzw. eine Vorgabe eines Druck-Ist-Wertes an die elektronische Steuereinheit 18, die Ansteuersignale sowohl für die Druckquelle 30 als auch für das Regelventil 32 erzeugt. Durch Bestromen des Elektromagneten des Regelventils 32 wird die Verbindung zum Vorratsbehälter 7 geöffnet und die Pumpe 31 kann einen entsprechenden Volumenstrom an Druckmittel fördern. Übersteigt der durch die Pumpe 31 erzeugte Druck einem vorgegebenen Druckwert, dann sperrt das Regelventil 32 die Verbindung zwischen der Saugseite der Pumpe 31 und dem Druckmittelvorratsbehälter 7. Durch das Schaltventil 33 kann ein Druckabbau durch Rückfluß von Druckmittel in den Druckmittelvorratsbehälter 7 erfolgen. Die erforderliche Proportionalität zwischen dem Fahrerwunsch und dem durch die Druckquelle 30 erzeugten Druck ist dadurch gegeben. Gegenüber einem Rückfluß von Druckmittel durch den Hauptbremszylinder entstehen bei der erfindungsgemäßen Bremsanlage zudem keine Saugverluste. Bei einer Variante der Bremsanlage werden bei einer langsamen Betätigung des Pedals 1 über den Hauptbremszylinder 2 und das geöffnete Trennventil 1 die Radbremsen 10, 11 vorgefüllt. Daß bedeutet, das Leervolumen wird gefüllt, wodurch das Lüftspiel an den Radbremsen überwunden wird, bevor die Pumpe 31 den Bremsdruck erzeugt. Bei einer schnellen Betätigung des Pedals 1 kann die Pumpe 31 durch den Staudruck in der ersten Leitung 9, der durch den zweiten Drucksensor gemessen wird, direkt aktiviert werden. Diese Aktivierung der Pumpe 31 kann alternativ oder zusätzlich zu einer Steuerung nach Maßgabe der Einrichtung zur Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches oder der Betätigung eines Bremslichtschalters erfolgen.

Über die Einlaßventile 13, 14 können die Radbremsen 10, 11 mit dem von der Druckquelle 30 erzeugten Druck beaufschlagt werden und durch die Auslaßventile 15, 16 kann Bremsdruck abgebaut werden. Die Regelung des Bremsdrucks mit Hilfe dieser Ventilanordnung erfolgt derart, wie es bei einer blockiergeschützten Bremsanlage an sich bekannt ist. Weist ein Auslaßventil 15, 16 eine Undichtigkeit auf, wird durch dies durch den zweiten Drucksensor 24 sensiert und durch eine entsprechende Steuerung des Regelventils 32 und der Pumpe 31 kann der gewünschte Druck wieder eingestellt werden. Der Druck zum Vorratsbehälter 7 wird durch das Schaltventil 33 und das Überdruckventil 35 begrenzt.

Die in dem Ausführungsbeispiel beschriebene elektronisch regelbare Bremsanlage ist nicht auf die allein vom Fahrer gewünschte Betätigung beschränkt, sondern ermöglicht auch die Implementation von bekannten Sonderfunktionen wie z. B. Antriebsschlupfregelung, elektronisches Fahrstabilitätsprogramm und Bremsassistent. Denn bei geschlossenem Trennventil 12 kann ein radindividueller Druck in den einzelnen Radbremsen 10, 11 aufgebaut werden, der durch die vom Hauptbremszylinder 2 abgekoppelte Druckquelle 30 erzeugt wird und durch die Einlaßventile 13, 14 und Auslaßventil 15, 16 moduliert wird.

Bezugszeichenliste

1

Betätigungspedal

2

Hauptbremszylinder

3

erster Kolben

4

zweiter Kolben

5

erster Druckraum

6

zweiter Druckraum

7

Druckmittelvorratsbehälter

8

erster Drucksensor

9

erste Leitung

10

erste Radbremse

11

zweite Radbremse

12

Trennventil

13

erstes Einlaßventil

14

zweites Einlaßventil

15

erstes Auslaßventil

16

zweites Auslaßventil

17

Betätigungswegsensor

18

Steuereinheit
19. Leitung zweiter Bremskreis

20

zweite Leitung

21

dritte Leitung

22

Verzögerungswunscherkennungseinrichtung

23

Motor

24

zweiter Drucksensor

30

Druckquelle

31

Pumpe

32

Regelventil

33

Schaltventil

34

Blasenspeicher

35

Druckbegrenzungsventil

Claims

1. Elektronisch regelbare Bremsanlage für Fahrzeuge, mit einem Hauptbremszylinder (2), mit mindestens einer eine Pumpe (31) aufweisende Druckquelle (30), die durch eine Steuereinheit (18) ansteuerbar ist und mit deren Druck Radbremsen (10, 11) des Fahrzeugs beaufschlagbar sind, die über mindestens eine mittels eines Trennventils (12) absperrbare hydraulische Verbindung mit dem Hauptbremszylinder (2) verbindbar sind, mit einer Einrichtung zur Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches (22), sowie mit einem der Druckquelle (30) zugeordneten Regelventil (32), das eine Einstellung des von der Pumpe (31) erzeugten Druckes ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (31) eine sauggeregelte Pumpe ist.

2. Elektronisch regelbare Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (32) auf der Saugseite der Pumpe (31) angeordnet ist und mit dem Regelventil (32) der Zufluß des Druckmittels aus einem Druckmittel-Vorratsbehälter (7) in die Pumpe (31) einstellbar ist.

3. Elektronisch regelbare Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage eine erste Druckquelle (30) für einen ersten Bremskreis und eine zweite, unabhängige Druckquelle (30) für einen zweiten, unabhängigen Bremskreis aufweist.

4. Elektronisch regelbare Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (32) ein 2/2-Wege-Ventil ist.

5. Elektronisch regelbare Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Pumpe (31) ein Schaltventil (33) angeordnet ist, das in einer Schaltstellung eine Verbindung zwischen dem Druckmittel-Vorratsbehälter (7) und den Radbremsen (10, 11) ermöglicht.

6. Elektronisch regelbare Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckseite der Pumpe (31) ein Blasenspeicher (34) angeordnet ist.

7. Elektronisch regelbare Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hauptbremszylinder (2) ein Pedalwegsimulator zugeordnet ist.

8. Elektronisch regelbare Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (31) eine Mehrkolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe ist.

9. Elektronisch regelbare Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Betätigung des Bremspedals (1) über den Hauptbremszylinder (2) ein Vorfüllen der Radbremsen (10, 11) erfolgt.

10. Elektronisch regelbare Bremsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Schaltventil (33) ein Druckbegrenzungsventil (35) angeordnet ist.