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DE19626926A1 - Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem - Google Patents

Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem

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DE19626926A1
DE19626926A1 DE1996126926 DE19626926A DE19626926A1 DE 19626926 A1 DE19626926 A1 DE 19626926A1 DE 1996126926 DE1996126926 DE 1996126926 DE 19626926 A DE19626926 A DE 19626926A DE 19626926 A1 DE19626926 A1 DE 19626926A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisch regelbares Bremsbetä­ tigungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Bremsbetätigungssystem ist zum Beispiel aus der DE-OS 31 24 755 A1 bekannt. Die Druckquelle des vorbekannten Bremsbetätigungssystems besteht aus einer Pumpe, einem hy­ draulischen Speicher sowie einem Druckmittelvorratsbehälter, wobei die Funktion der Trenn-, sowie der Einlaß- und Auslaß­ ventile von Mehrstellungs- bzw. 4/4-Wegeventilen erfüllt wird, deren Eingangsanschlüsse mit der Druckseite der Pumpe bzw. dem Speicher, dem Druckmittelvorratsbehälter sowie je einem Druck­ raum des zweikreisigen Hauptbremszylinders verbunden sind, während an die Ausgangsanschlüsse die Radbremsen angeschlossen sind. Bei einer Fremdbremsung bzw. einem Druckaufbau wird das 4/4-Wegeventil in seine erste Schaltstellung umgeschaltet, in der die Radbremsen vom Hauptbremszylinder getrennt und mit der Druckquelle verbunden sind. Eine Druckhaltephase wird in einer zweiten Schaltstellung realisiert, in der die Radbremsen so­ wohl vom Hauptbremszylinder als auch von der Druckwelle ge­ trennt sind, während ein Druckabbau in einer dritten Schalt­ stellung erfolgt, in der eine Verbindung zwischen den Radbrem­ sen und dem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter hergestellt wird.
Abgesehen von mit dem Einsatz der aufwendigen Druckquelle ver­ bundenen, verhältnismäßig hohen Kosten ist bei dem vorbe­ kannten Bremsbetätigungssystem die ungünstige Bremsdruckdo­ sierbarkeit, insbesondere im Bereich niedrigerer Drücke, die auf die Verwendung der 4/4-Wegeventile zurückzuführen ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektro­ nisch regelbares Bremsbetätigungssystem der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß insbesondere die bei einer ABS-Regelung genannten Nachteile weitgehendst vermieden werden. Insbesondere soll eine erhebliche Verbesserung der Bremsdruckdosierbarkeit im unteren Druckbereich bei gleich­ zeitiger Senkung des Gesamtaufwandes erreicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckquelle als mindestens eine kontinuierlich verstellbare Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist, deren Druckraum mit dem Hauptbremszylinder, den Radbremsen sowie mit dem Druck­ mittelvorratsbehälter verbindbar ist. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß Normalbremsvorgänge analog mittels der Kol­ benzylindereinheit durchgeführt werden, während die Druckhal­ tephasen durch Schalten der stromlos offenen (SO-)Einlaßven­ tile energiesparend realisiert werden. Eine Erhöhung der Bremsdruckaufbaugeschwindigkeit kann durch verzögertes Schal­ ten der Trennventile erreicht werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bremsbetä­ tigungssystems sind den Unteransprüchen 2 bis 11 entnehmbar.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert, die eine Ausführung des erfindungs­ gemäßen Bremsbetätigungssystems darstellt.
Das in der Zeichnung dargestellte, elektronisch regelbare Bremsbetätigungssystem nach der Erfindung besteht aus einem mittels eines Betätigungspedals 1 betätigbaren, zweikreisigen Hauptbremszylinder bzw. Tandemhauptzylinder 2, der durch zwei Kolben 3, 4 begrenzte, voneinander getrennte Druckräume 5, 6 aufweist, die mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 30 in Verbindung stehen. Der erste Druckraum (Primärdruckraum) 5 steht mittels einer absperrbaren ersten hydraulischen Lei­ tung 11 in Verbindung mit einem ersten Druckraum 10 einer vor­ zugsweise zweikreisig ausgeführten Kolben-Zylinder-Einheit 9, an den beispielsweise eine der Vorderachse zugeordnete Rad­ bremse 7 sowie eine der Hinterachse zugeordnete Radbremse 8 angeschlossen sind. Das Absperren der Leitung 11 erfolgt mit­ tels eines ersten Trennventils 16, während in den Leistungs­ abschnitten zwischen dem Druckraum 10 und den Radbremsen 7, 8 je ein elektromagnetisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO) Einlaßventil 12, 13 eingefügt ist. Außerdem steht der Druckraum 10 über ein zum Druckraum 10 hin öffnendes Rück­ schlagventil 17 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 30 in Ver­ bindung, und zwar über einen im Hauptbremszylinder 2 durch zwei Dichtmanschetten 35, 36 begrenzten, nicht näher bezeich­ neten hydraulischen Ringraum, der über je ein elektromagne­ tisch betätigbares, vorzugsweise stromlos geschlossenes (SG) Auslaßventil 14, 15 mit den Radbremsen 7, 8 verbindbar ist.
Der zweite Druckraum 6 des Hauptbremszylinders 2, an den ein Drucksensor 18 angeschlossen sein kann, ist über eine mittels eines zweiten Trennventils 19 absperrbare hydraulische Leitung 25 einerseits mit einem zweiten Druckraum 20 der Kolben- Zylinder-Einheit 9 und andererseits mit dem anderen, näher nicht bezeichneten Radbremsenpaar verbindbar. Da der Aufbau der an dem zweiten Druckraum 6 des Hauptbremszylinders 2 an­ geschlossenen hydraulischen Schaltung identisch der im Zusam­ menhang mit dem ersten Bremskreis 11 erläuterten Schaltung entspricht, braucht er im nachfolgenden Text nicht mehr erör­ tert zu werden.
Die vorhin erwähnte, als Fremddruckquelle dienende Kolben- Zylinder-Einheit 9 besteht ihrerseits aus einem hydraulischen Zylinder 21 in Tandemausführung, in dem zwei die vorhin er­ wähnten Druckräume 10, 20 begrenzende Kolben 22, 23 verschiebbar geführt sind, wobei der erste Kolben 22 durch einen vor­ zugsweise reversierbaren Gleichstrommotor 24 antreibbar ist.
Der gemeinsamen Ansteuerung des Gleichstrommotors 24 sowie der Elektromagnetventile 12 bis 15, 16 und 19 dient eine elektro­ nische Steuereinheit 26, der als Eingangssignale die Ausgangs­ signale eines mit dem Betätigungspedal 1 zusammenwirkenden Betätigungswegsensors 29 sowie des vorhin erwähnten Drucksen­ sors 18 zugeführt werden und die eine Fahrerverzögerungs­ wunscherkennung ermöglichen. Zur Fahrerverzögerungswunscher­ kennung können jedoch auch andere Mittel, beispielsweise ein die Betätigungskraft am Betätigungspedal 1 sensierender Kraft­ sensor verwendet werden. Als weitere Eingangsgrößen werden der elektronischen Steuereinheit 26 die der Geschwindigkeit des Fahrzeuges entsprechenden Ausgangssignale von Radsensoren zu­ geführt, wobei die den Radbremsen 7, 8 zugeordneten Radsensoren mit den Bezugszeichen 27, 28 versehen sind. Außerdem ist ein Drehwinkel-Spannungswandler 31 vorgesehen, der die Winkelposi­ tion des Rotors des Gleichstrommotors 24 erfaßt und somit ein indirektes Erfassen der Position der Kolben 22, 23 der Kolben- Zylinder-Einheit 9 ermöglicht.
Wie die Zeichnung schließlich erkennen läßt, ist wirkungsmäßig zwischen dem Betätigungspedal 1 und dem Hauptbremszylinder 2 ein Simulator 32 angeordnet, der durch eine mit dem Betäti­ gungspedal 1 in kraftübertragender Verbindung stehende, einen Bestandteil des ersten Hauptzylinderkolbens 3 bildende Hülse 33 sowie eine innerhalb der Hülse 33 angeordnete Simulatorfe­ der 34 gebildet ist. Die Simulatorfeder 34 stützt sich dabei einerseits am Kolben 3 und andererseits an der Hülse 33 axial ab.
Das in der Zeichnung dargestellte Bremsbetätigungssystem funk­ tioniert wie folgt: Wird ein Bremsvorgang durch Niederdrücken des Bremsbetätigungspedals 1 eingeleitet, so wird der Betäti­ gungszustand vom Betätigungswegsensor 29 erkannt und der elek­ tronischen Steuereinheit 26 mitgeteilt, deren Steuersignale ein Umschalten der Ventile 16 und 19 und dadurch eine Trennung der Hauptzylinderdruckräume 5, 6 von den Druckräumen 10, 20 der Kolben-Zylinder-Einheit 9 bewirken. Durch den Drucksensor 18 erfolgt eine zweite Meldung des Fahrerverzögerungswunsches bzw. eine zweite Vorgabe eines Ist-Druckwertes an die elek­ tronische Steuereinheit 26, die Ansteuersignale für den Gleichstrommotor 24 erzeugt, der ein Verschieben der Kolben 22, 23 in Betätigungsrichtung und somit eine Druckerhöhung in den Radbremsen 7, 8, -, - einleitet. Das für den Fahrer gewöhnli­ che, bei einem Bremsvorgang spürbare Pedalgefühl wird durch Zusammendrücken der Simulatorfeder 34 gewährleistet.
Ein Druckabbau erfolgt durch Zurückfahren der Kolben 22, 23 un­ ter Umständen durch aktive Drehrichtungsumkehr des Gleich­ strommotors 24.
In einem ABS-Regelfall erfolgt eine Druckänderung an dem zu regelnden Rad in bekannter Weise über die Ein- und Auslaßven­ tile 12, 13 bzw. 14, 15. Das während der Regelung "verbrauchte" Druckmittelvolumen wird von der Kolben-Zylinder-Einheit 9 zur Verfügung gestellt, die über die Rückschlagventile 17, - nach Bedarf zusätzliches Druckmittelvolumen nachsaugt. Dabei ist es besonders sinnvoll, wenn das über die Auslaß-(SG)-Ventile 14, 15, -, - abgedrosselte Flüssigkeitsvolumen über Modellrechnungen kontinuierlich abgeschätzt wird und der Nachsaugvorgang der Kolben-Zylinder-Einheit 9 entsprechend dem berechneten Bedarf gesteuert wird. Um bei Abweichungen, die zu einem zu großen Druckmittelvolumen in den Radbremsen 7, 8, -, - führen, einen geregelten Druckabbau nach dem Regeleingriff zu gewährleisten, erlaubt die Ausgangsposition der Kolben 22, 23 der Kolben- Zylinder-Einheit 9 einen Rückhub. Eine andere Möglichkeit be­ steht in der schlupf- bzw. verzögerungsgesteuerten Ansteuerung der Auslaß-(SG)-Ventile 14, 15, -, - bevor die Trennventile 16, 19 wieder geöffnet werden.
Bei einer Antriebsschlupf- oder einer Fahrstabilitätsregelung werden die Trennventile 16, 19 geschlossen, wobei der erfor­ derliche Bremsdruck von der Kolben-Zylinder-Einheit 9 erzeugt wird. Eine Druckhaltephase wird durch Umschalten des (SO-)Ein­ laßventils 12 bzw. 13 erreicht. Durch Umschalten des strom­ los geschlossenen (SG-)Auslaßventils 14, 15 oder durch Schal­ ten des geschlossenen (SO-)Einlaßventils 12, 13 mit gleich­ zeitiger Senkung des dem Gleichstrommotor 24 zugeführten Stro­ mes kann ein Druckabbau durchgeführt werden.
Ein solches System eignet sich sehr gut für die Integration an den pedalbetätigten Bremsdruckgeber 2. Hierbei ist auch eine Variante denkbar, bei der alle Ventile incl. Rückschlagventile im pedalbetätigten Bremsdruckgeber bzw. Hauptbremszylinder 2 integriert sind, während die elektrisch ansteuerbare Kolben- Zylinder-Einheit 9 nur mittels zweier Leitungen mit dem Haupt­ bremszylinder 2 verbunden ist und frei angeordnet werden kann.
Das beanspruchte Bremssystem ist auch für die Rekuperation von Bremsenergie in Elektrofahrzeugen geeignet. Hierbei er­ folgt die Ansteuerung der Kolben-Zylinder-Einheit im Verzöge­ rungsregelkreis, der auch die Wirkung des Bremsmoments seitens des Fahrzeugantriebs berücksichtigt. Bei Überschreiten des auf die Vorderachse übertragbaren Gesamtmomentes werden die Einlaß-(SO)-Ventile geschlossen und der Bremsdruck an der Hin­ terachse bis zum Erreichen der optimalen Bremskraftverteilung erhöht.

Claims (11)

1. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem für Kraft­ fahrzeuge, mit einem Hauptbremszylinder, dessen Druckräume mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter in Verbin­ dung stehen, mit einem mit dem Hauptbremszylinder zusammen­ wirkenden Simulator, mit einer durch eine elektronische Steuereinheit ansteuerbaren Druckquelle, mit deren Druck Radbremsen des Fahrzeuges beaufschlagbar sind, die über mindestens eine mittels Trennventile absperrbare hydrau­ lische Verbindung mit dem Hauptbremszylinder verbindbar sind, mit einer Einrichtung zur Erkennung des Fahrerverzö­ gerungswunsches, mit je einem den Radbremsen vorgeschalte­ ten Ein- und Auslaßventil, sowie mit das Drehverhalten der Fahrzeugräder erfassenden Radsensoren, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckquelle als mindestens eine kontinu­ ierlich verstellbare Kolben-Zylinder-Einheit (9) ausgebil­ det ist, deren Druckraum (10, 20) mit dem Hauptbremszylinder (2), den Radbremsen (7, 8, -, -) sowie mit dem Druckmittel­ vorratsbehälter (30) verbindbar ist.
2. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder- Einheit (9) zweikreisig ausgeführt ist, wobei an den ersten Druckraum (10) eine einer ersten Fahrzeugachse zugeordnete Radbremse (7) sowie eine einer zweiten Fahrzeugachse zu­ geordnete Radbremse (8) und an den zweiten Druckraum (20) die andere, der ersten und der zweiten Fahrzeugachse zu­ geordnete Radbremse angeschlossen sind.
3. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder- Einheit zweikreisig ausgeführt ist, wobei an den ersten Druckraum die einer Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen und an den zweiten Druckraum die der anderen Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen angeschlossen sind.
4. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An­ spruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin­ dung zwischen dem Druckraum (10, 20) der Kolben-Zylinder- Einheit (9) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (30) über einen durch Dichtelemente (35, 36) im Hauptbremszylinder (2) begrenzten Nachlaufraum erfolgt.
5. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen dem Druckraum (10, 20) der Kolben-Zylinder-Einheit (9) mit dem Nachlaufraum ein zur Kolben-Zylinder-Einheit (9) öffnendes Rückschlagventil (17) eingefügt ist.
6. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheit (9) durch einen Hydraulikzylinder (21) gebildet ist, dessen Kolben (22) mittels eines rever­ sierbaren Gleichstrommotors (24) betätigbar ist.
7. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheit durch einen Hydraulikzylinder ge­ bildet ist, dessen Kolben mittels eines ventilgesteuerten, pneumatisch bzw. hydraulisch ansteuerbaren Linearantriebs betätigbar ist.
8. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hauptbremszylinder mittels eines Betätigungspedals betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erkennung des Fah­ rerverzögerungswunsches durch die Kombination eines den Betätigungsweg des Betätigungspedals (1) erfassenden Weg­ sensors (29) mit einem den im Hauptbremszylinder (2) ent­ stehenden hydraulischen Druck erfassenden Drucksensor (18) gebildet ist.
9. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Simulator (32) durch eine wirkungsmäßig zwischen dem Betätigungspedal (1) und dem Hauptbremszylin­ der (2) angeordnete Druckfeder (34) gebildet ist.
10. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zur Erkennung des Fahrerver­ zögerungswunsches durch zwei an die Druckräume des Haupt­ bremszylinders angeschlossenen Drucksensoren gebildet ist.
11. Elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (31) zum Erfassen der Position der Kolben (22, -) der Kolben-Zylinder-Einheit (9) vorgesehen sind.
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