DE3940177C2 - Schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schlupfgeregelte hy­ draulische Fahrzeugbremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Bremsanlage ist zum Beispiel in der DE 36 12 185 A1 beschrieben. Mit ihr kann der Druck in den Radbremsen in Abhängigkeit vom Drehverhalten des Rades gesteuert werden. Dazu werden die Ein- und Auslaßventile betätigt. Zum Druckaufbau ist das Einlaßventil geöffnet und das Auslaßventil geschlossen, während zum Druckabsenken das Auslaßventil geöffnet und das Einlaßventil gesperrt ist. In der letztgenannten Situation fließt Druckmittel aus den Radbremsen in den Zwischenspeicher und wird von dort mittels einer Pumpe in die Bremsleitung und damit zum Hauptbrems­ zylinder zurückgefördert. Während einer Bremsdruckregelung wird somit dem Hauptbremszylinder laufend Druckmittel entnommen und wieder zugeführt, was sich in einer starken Pulsation des Pedals bemerkbar macht. In der genannten Offenlegungsschrift wird daher u. a. vorgeschlagen in die Druckleitungen der Pumpe Drosseln einzufügen, die zu einer Dämpfung der Pedalpulsation führen sollen.

Wird aber eine derartige Bremsanlage eingesetzt, um ein überschüssiges Antriebsmoment durch Aufbau eines Bremsmomen­ tes zu kompensieren (Antriebsschlupfregelung ASR), so können diese Drosseln einem raschen Druckaufbau hindernd im Wege stehen.

Weiterhin besteht bei Bremsanlagen des geschlossenen Typs wie er in der Offenlegungsschrift beschrieben ist, das Problem, daß Momente eintreten, in denen die Pumpe läuft ohne Druckmittel anzusaugen. Diese Situation tritt immer dann auf, wenn längere Zeit keine Druckabbauphase vorgelegen hat. Dabei entsteht ein Vakuum im Pumpengehäuse, wodurch leicht Luft in das Bremssystem eindringen kann. Dieses Problem tritt insbesondere dann auf, wenn eine selbstansaugende Pumpe eingesetzt wird, wie sie für eine ASR-Anlage benötigt wird.

Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, bei einer gattungsgemäßen Bremsanlage die Druckpulsationen des Pedals zu dämpfen und gleichzeitig die ASR-Tauglichkeit der Bremsanlage zu gewährleisten. Weiterhin soll bewirkt werden, daß die Druckflüssigkeit luftblasenfrei bleibt.

Die Aufgabe wird mit den Mitteln gelöst, die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 genannt sind.

Mit der Drossel in der Saugleitung der Pumpe wird der gleiche Effekt erreicht wie mit einer entsprechenden Drossel in der Druckleitung. Mit der Minderung des Saugquerschnittes ist gleichzeitig auch die Gefahr unterbunden, daß Luft in das Bremssystem gelangt.

Mit Hilfe eines Umschaltventils wird die Bremsanlage ASR- tauglich. Das Umschaltventil schließt den Hauptzylinder an die Saugleitung der Pumpe und zwar zwischen der Pumpe und dem Drosselventil. Während einer ASR-Regelung ist daher die Drossel nicht wirksam.

Befindet sich eine große Druckmittelmenge im Zwi­ schenspeicher, so wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein parallel zur Drossel geschaltetes Sperrventil geöffnet, so daß zügig ein Druckmittelreservevolumen im Hauptbremszylinder gebildet werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel zur Verdeutlichung der erfinderischen Idee ist in der beiliegenden Figur skizziert.

Die Bremsanlage besteht aus einem Hauptbremszylinder 1, zum Beispiel einem Tandem-Hauptzylinder, der mittels eines Pedals betätigt wird. Am Hauptbremszylinder 1 schließt ein Druckmittelvorratsbehälter 3 an, der mit dem Hauptbremszy­ linder in Druckmittelverbindung steht solange das Pedal nicht betätigt ist. Vom Hauptbremszylinder 1 führt eine Bremsleitung 4 zur Radbremse 5. In dieser Bremsleitung ist ein Einlaßventil 6 eingefügt, das elektromagnetisch betätigt wird und in seiner Grundstellung offen ist. Die Radbremse 5 ist weiterhin mit einer Rücklaufleitung 7 mit den Zwischen­ speichern 9 verbunden. In die Rücklaufleitung 7 ist ein Aus­ laßventil 8 eingefügt, das ebenfalls elektromagnetisch be­ tätigt wird und in seiner Grundstellung gesperrt ist.

Die Bremsanlage umfaßt weiterhin eine selbstansaugende Pumpe 10, die mit ihrer Saugleitung 11 an den Zwischenspeicher 9 anschließt. In die Saugleitung 11 ist ein Saugventil (Rück­ schlagventil) eingefügt, das zur Pumpe hin öffnet. Die Pumpe fördert über eine Druckleitung 13 in die Bremsleitung 4 zwi­ schen dem Hauptbremszylinder und dem Einlaßventil 6. In die Druckleitung 13 ist ein Druckventil (Rückschlagventil) 14 angeordnet, das zur Pumpe hin sperrt.

Der Zwischenspeicher 9 besteht aus einem Gehäuse 20 mit einer Trennwand 21, die mittels einer Rollmembrane 22 in das Gehäuse 20 eingeknöpft ist und dieses in zwei Kammern unter teilt nämlich den Speicherraum 23 und der Atmosphärenraum 24. In den Speicherraum 23 mündet sowohl die Rücklaufleitung 7 als auch die Saugleitung 11. Es erfolgt daher eine Zwangs­ führung des Rücklaufvolumens über den Zwischenspeicher. Der Atmosphärenraum 24 ist ständig mit der Umgebungsluft ver­ bunden.

Im Atmosphärenraum 24 ist eine Feder 25 angeordnet, die an der Trennwand 22 und am Deckel des Gehäuses 20 abgestützt ist und die Trennwand 22 gegen einen Anschlag 26 hält, der das kleinste Volumen des Speicherraumes 23 definiert. In die Saugleitung 11 ist eine Drossel 27 eingefügt. Parallel zur Drossel 27 ist eine sperrbare Bypassleitung vorgesehen. Die Leitung 28 wird vom Sperrventil 29 kontrolliert, das von der Trennwand 21 betätigt wird. Der Ventilkörper 30 des Ventils 29 sitzt dichtend auf einer zentralen Bohrung im Boden des Gehäuses 20. Es weist weiterhin einen Stößel 32 mit einem Kopf auf. Dieser Kopf ragt in eine an die Trennwand 21 an­ schließenden Topf. Der Topfboden und der Kopf haben einen Abstand a voneinander. Bewegt sich die Trennwand 21 gegen die Kraft der Feder 25 unter Vergrößerung des Speicherraumes 23, so faßt nach einer Wegstrecke a der Topfboden den Kopf des Stößels 32 und hebt den Ventilkörper 30 von seinem Sitz ab. Damit besteht eine ungedrosselte Verbindung zwischen dem Speicherraum 23 und der Saugseite der Pumpe 10.

Eine Ventilfeder 31 ist sowohl an der Trennwand 21 als auch am Ventilkörper 30 abgestützt. Sie hält den Ventilkörper 30 sicher auf seinen Dichtsitz, solange er nicht von der Trenn­ wand mitgenommen wird.

Zur Regelung des Antriebsschlupfes ist ein Umschaltventil (ASR Ventil) 40 vorgesehen. Dieses befindet sich in der Bremsleitung 4. Wird das Ventil 40 umgeschaltet, so wird die Bremsleitung 4 gesperrt und der Hauptbremszylinder 1 an eine Verbindungsleitung 41 zur Saugleitung 11 angeschlossen. Die Verbindungsleitung 41 mündet zwischen der Drossel 27 und dem Druckventil 12 in die Saugleitung 11. Die Bremsleitungsstücke ober und unterhalb des Umschaltventils 40 sind durch ein Überdruckventil 42 miteinander verbunden, das zum Hauptbremszylinder 1 hin öffnet. Das ASR Ventil wird elektromagnetisch angesteuert und hält in seiner Grundstellung die Bremsleitung 4 offen.

Das Überdruckventil ist so ausgelegt, daß in der Druckleitung ein Druck aufgebaut werden kann, der ausreicht, das an­ getriebene Rad in ausreichendem Maße abzubremsen.

Die beschriebene Bremsanlage arbeitet nach dem folgenden Schema.

In der Grundstellung befinden sich alle Ventile in den ge­ zeigten Posititionen. Die Pumpe ist ausgeschaltet. Mit Betä­ tigung des Pedals 2 wird Druckmittel aus dem Hauptbremszy­ linder 1 über die Bremsleitung 4 zur Radbremse verdrängt, so daß dort ein Bremsdruck aufgebaut wird, der zu einer Rad und damit zu einer Fahrzeugverzögerung führt. Das Drehverhalten des Rades wird laufend mittels eines nicht dargestellten Sensors überwacht, dessen Signale von einer elektronischen Auswerteinheit (ebenfalls nicht dargestellt) ausgewertet werden. Die Einheit kann feststellen, ob das Rad übermäßig verzögert und zu blockieren droht. In diesem Fall schaltet die Anlage in den Antiblockiermodus (ABS-Modus). Dieser be­ inhaltet, daß der Antrieb der Pumpe 10 eingeschaltet wird und die Ventile 6 und 8 angesteuert werden. Das Einlaßventil 6 sperrt die Bremsleitung. Das Auslaßventil 8 öffnet die Rücklaufleitung, so daß Druckmittel aus der Radbremse in den Zwischenbehälter 9 fließt. Dies führt zu einem Druckabbau in der Radbremse.

In der Regel benötigt die Pumpe eine gewisse Zeit, bis sie ihre volle Förderleistung erreicht hat. In dieser Zeit füllt sich der Zwischenspeicher 9, wodurch sich die Trennwand 21 um die Strecke a verschiebt. Das Ventil 29 wird geöffnet, so daß die Pumpe 10 über die Bypassleitung 28 ungedrosselt Druckmittel ansaugen und in die Bremsleitung 4 fördern kann. Dies bedeutet, daß sich stets ausreichend Druckmittel im Bremsleitungssystem befindet, so daß bei einer Unterbrechung des ABS-Modus ein ausreichendes Druckmittelvolumen zur Ver­ fügung steht, um durch Betätigen des Pedals einen entspre­ chenden Druck in der Radbremse erzeugen zu können.

Nach einem gewissen Zeitintervall hat die Pumpe ihre volle Förderleistung erreicht, so daß der Zwischenspeicher 9 nicht seinen vollen Füllgrad erreicht und die Pumpe über die Dros­ sel 27 ansaugt. Damit wird die schon erwähnte Pedalpulsation erheblich gemindert. Das Ein- und Auslaßventil 6, 8 wird nun von der elektronischen Auswerteinheit entsprechend eines festgelegten Algorithmus angesteuert, so daß ein optimaler Druckwert in der Radbremse eingestellt wird, der es erlaubt, maximale Bremskräfte zwischen den Reifen und der Fahrbahn, bei gleichzeitig hohen Seitenführungskräften zu übertragen.

Nach Beendigung einer Bremsung kann durch kurzes Ansteuern des Ventils 8 die Rücklaufleitung 7 und der Zwischenspeicher 9 drucklos gestellt werden.

Die oben beschriebene Bremsanlage ist auch in der Lage einen Bremsdruck unabhängig von einer Pedalbetätigung aufzubauen. Eine solche Vorgehensweise ist gefragt, um ein überschüssiges Antriebsmoment, das zum Durchdrehen der Antriebsräder führen würde, durch ein entsprechendes Bremsmoment zu kompensieren.

Tritt ein derartiger Fall auf, der ebenfalls durch die schon benannten Radsensoren registriert werden kann, so schaltet die Anlage in den ASR Modus. Dieser beinhaltet neben dem Einschalten des Pumpantriebs und dem Ansteuern der Ein- und Auslaßventile ein Umschalten des Umschaltventils 40. Dadurch wird die Bremsleitung 4 gesperrt und der Hauptbremszylinder 1 an die Saugleitung 11 angeschlossen. Die Pumpe 10 kann nun aus dem Vorratsbehälter 3, der bei nichtbetätigtem Pedal 2 mit dem Hauptbremszylinder verbunden ist, Druckmittel ansaugen und zur Radbremse fördern. Dieser Vorgang geht rasch vonstatten, da sich die Drossel 27 nicht in diesem Strö­ mungspfad befindet. Durch wechselndes Ansteuern der Ventile 6 und 8 kann ebenso wie im ABS Modus ein optimaler Schlupfwert eingestellt werden, der es erlaubt, maximale Antriebskräfte bei hohen Seitenführungskräften zu übertragen.

Claims (7)

1. Schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einem Hauptbremszylinder (1), mindestens einer Radbremse (5) und einem Zwischenspeicher (9), wobei die Radbremse (5) über eine Bremsleitung (4), in die ein Einlaßventil (6) eingefügt ist, mit dem Hauptbremszylinder (1) und über eine Rücklaufleitung (7), in die ein Auslaßventil (8) eingefügt ist, mit dem Zwischenspeicher (9) verbunden ist und wobei eine Pumpe (10) über eine Saugleitung (11) aus dem Zwischenspeicher (9) in die Bremsleitung (4) oberhalb des Einlaßventils (6) fördert, dadurch gekennzeichnet, daß in die Saugleitung (11) zwischen dem Zwischenspeicher (9) und der Pumpe (10) eine Drossel (27) eingefügt ist, und daß der Hauptbremszylinder (1) mittels eines Umschaltventils (40) von der Bremsleitung (4) abkoppelbar und an eine Verbindungslei­ tung (41) anschließbar ist, die an die Saugleitung (11) zwischen der Drossel (27) und der Pumpe (10) anschließt.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Drossel (27) ein Sperrventil (29) geschaltet ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (29) in Abhängigkeit vom Füllstand des Zwischenspeichers (9) be­ tätigt wird.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (29) einen Ventilkörper (32) aufweist, der über eine Todgangkupplung mit einem Speicherkolben (21) des Zwischenspeichers (9) verbunden ist.

5. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (29) einen Ventilkörper (32) aufweist, der auf eine zentrale Bohrung im Boden des Gehäuses (20) des Zwischenspeichers (9) aufsetzbar ist.

6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke der Bremsleitung (4) ober- und unterhalb des Umschaltventils (40) mittels eines Überdruckventils (42) miteinander ver­ bunden sind, das zum Hauptbremszylinder (1) hin öffnet.

7. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (9) zwei Anschlüsse aufweist, wobei an dem einen Anschluß die Saugleitung (11) und an dem anderen Anschluß die Rücklaufleitung (7) anschließt.