DE19600603A1 - Hydraulische Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit einer derartigen Bremsanlage kann u. a. eine elektronische Bremskraftverteilung realisiert werden.

Unter einer Bremskraftverteilung ist folgendes zu verstehen: Um ein Fahrzeug spurstabil zu bremsen, ist es notwendig, die hydraulische Betätigung der Radbremsen so aus zulegen, daß an den Bremsen der Vorderachse höhere Bremskräfte übertragen wer­ den, als an den Bremsen der Hinterachse. Damit wird vermieden, daß die Räder der Hinterachse zeitlich betrachtet vor den Rä­ dern der Vorderachse blockieren. Außerdem soll die hydrauli­ sche Bremsanlage so ausgelegt sein, daß an den Rädern beider Achsen bei jeder Verzögerung des Fahrzeuges eine möglichst gleiche Kraftschlußausnutzung erzielt wird.

Unter diesen Prämissen erhält man eine sogenannte ideale Bremskraftverteilung. Die tatsächliche Bremskraftverteilung wird im allgemeinen so eingestellt, daß die Bremskraft an der Hinterachse kleiner ist, als es die ideale Bremskraftvertei­ lung erlauben würde.

In konventionellen Bremsanlagen wird dies durch ein sog. Bremskraftregelventil realisiert, der in der Bremsleitung zur Hinterachse eingebaut ist.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, bei Bremsanlagen, die mit Ventilen und Pumpen zur Regelung des Druckes in den Radbremsen versehen sind, die elektronische Bremskraftverteilung durch Ansteuerung der Ventile zu realisieren und auf ein gesondertes Bremskraftregelventil zu verzichten.

Die erwähnten Druckregelsysteme bezeichnet man auch als Anti­ blockiersysteme, da sie dazu eingesetzt werden, ein Blockieren der Räder bei einem Bremsvorgang zu verhindern.

Sie bestehen im allgemeinen aus einem Einlaßventil in der Bremsleitung sowie einer Rückförderpumpe, die Druckmittel aus den Radbremsen in den Hauptzylinder zurückfördert. Zwischen der Radbremse und der Saugseite der Pumpe ist ein sog. Aus­ laßventil sowie ein Niederdruckspeicher vorgesehen, der die Druckmittelmenge aufnimmt, die über das Auslaßventil aus der Radbremse abgelassen wird und nicht sofort durch die Pumpe zurückgefördert werden kann.

Wenn mit einem derartigen System eine elektronische Brems­ kraftverteilung realisiert wird, wird im allgemeinen darauf verzichtet, das Druckmittel mittels der Pumpe in den Haupt­ zylinder zurückzufördern, da dies mit einer erheblichen Ge­ räuschentwicklung verbunden ist. Diese kann für die selten vorkommenden Abbremsungen des Fahrzeuges mit hoher Verzöge­ rung, die ohne Bremsdruckregelung zu einem Blockieren der Rä­ der führen würde, hingenommen werden; nicht aber für die häu­ fig vorkommenden Bremsungen im Teilbremsbereich, in dem die elektronische Bremskraftverteilung einsetzt.

Da die Regelung des Bremsdrucks während einer elektronischen Bremskraftverteilung recht grob erfolgen kann, braucht der Radbremse nur wenig Druckmittel entnommen werden, die während der Bremsung im Niederdruckspeicher angesammelt werden kann.

Nach einer Bremsung muß der Niederdruckspeicher allerdings entleert werden, damit er bei einer folgenden Bremsung wieder Druckmittel aufnehmen kann.

Bisher wurde dazu das Auslaßventil geöffnet, so daß das Druck­ mittel aus dem Niederdruckspeicher über das Auslaßventil des Einlaßventil sowie den Zentralventilen im Hauptzylinder zum Vorratsbehälter der Bremsanlage zurückfließen kann. Dies hat allerdings den folgenden Nachteil. Wenn während eines solchen Entleerungsvorganges, der bis zu 2 Sek. dauern kann, eine Bremsung erfolgt, so würde das Druckmittel, das durch eine Betätigung des Hauptzylinders aus dem Hauptzylinder in die Radbremsen verdrängt werden soll, in den Niederdruckspeicher geführt, was zur Folge hat, daß das Betätigungspedal durch­ fällt und keine Bremsdrücke mehr aufgebaut werden können. Man könnte sich nun vorstellen, daß mit Hilfe eines Sensors oder Schalters, z. B. dem Bremslichtschalter, festgestellt wird, ob eine Bremsung eingeleitet wird, und das Auslaßventil wieder zu schließen, sobald ein entsprechendes Signal vorliegt. Damit hängt aber die Sicherheit der Bremsanlage vom Funktionieren des Bremslichtschalters ab.

Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, eine sichere Bremsanlage zu schaffen, bei der der Niederdruckspeicher si­ cher entleert werden kann.

Dazu wird vorgeschlagen, zum Entleeren des Niederdruckspei­ chers das Auslaßventil zu öffnen und das Einlaßventil zu schließen, wobei das Druckmittel über ein parallel zum Einlaß geschaltetes Rückschlagventil zum Hauptzylinder abfließen kann.

Erfolgt in diesem Fall während der Entleerung des Niederdruck­ speichers eine Bremsung, so kann auch hier aufgrund des Si­ gnals des Bremslichtschalters der ursprüngliche Zustand, d. h. geschlossenes Auslaßventil und geöffnetes Einlaßventil wieder hergestellt werden. Sollte aber der Bremsenschalter nicht funktionieren, so hätte dies lediglich zur Folge, daß die Bremsleitung zur Hinterachse für die kurze Entleerungszeit gesperrt ist. Nach Ablauf dieser Zeit schalten die Ventile namlich in ihre ursprüngliche Stellung zurück, so daß die Rad­ bremsen der Hinterachse mit Druck beaufschlagt werden können. Die Verzögerung im Druckaufbau kann, da sie nur die Bremsen der Hinterachse betreffen, hingenommen werden.

Vorteilhafterweise wird die Entleerung des Niederdruckspei­ chers durch ein Signal hervorgerufen, das ausgelöst wird, sobald das Fahrzeug über einen gewissen Schwellenwert hinaus beschleunigt wird.

Dieses Beschleunigungssignal wird von einem Sensor mit einer nachgeschalteten Auswerteeinheit generiert. Bei dem Sensor kann es sich um einen Beschleunigungssensor handeln. Vorzugs­ weise wird das Beschleunigungssignal aber von Radsensoren, die die Winkelgeschwindigkeit der Räder erfassen, abgeleitet. Die­ se Radsensoren werden auch für die Antiblockierregelung benö­ tigt.

Die Entleerung braucht natürlich nur dann eingeleitet zu wer­ den, wenn zuvor eine elektronische Bremskraftverteilung statt­ gefunden hat. Dazu wird in der Steuereinheit ein ent­ sprechendes Bedingungssignal gesetzt, sobald während einer EBV-Regelung ein Auslaßventil geöffnet wird.

Bei einer Bremskraftaufteilung, bei der die Radbremsen der Hinterachse gemeinsam an einem Bremskreis angeschlossen sind, wird im allgemeinen der Bremsdruck in den Radbremsen gemeinsam geregelt. Es ist ein einziges Ventilpaar, bestehend aus einem Einlaß- und einem Auslaßventil vorgesehen. Zur Entleerung wer­ den diese beiden Ventile geschaltet. Bei einer sog. Diagonal­ aufteilung, befinden sich die Radbremsen der Hinterachse in unterschiedlichen Bremskreisen und verfügen beide über je ein Ventilpaar. Dabei kann der Fall auftreten, daß zur elektro­ nischen Bremskraftverteilung nur die Ventile einer Radbremse der Hinterachse angesteuert werden, so daß auch nur der da­ zugehörige Niederdruckspeicher gefüllt wird. Trotzdem werden in der Entleerungsphase beide Ventilpaare angesteuert, so daß für den Fall, daß eine Bremsung während der Entleerungsphase erfolgt und diese nicht durch ein Ansprechen des Bremsenschal­ ters unterbrochen wird, beide Radbremsen der Hinterachse vom Hauptzylinder getrennt sind und erst nach Ablauf der Entlee­ rungszeit an die Bremskreise angeschlossen werden. Damit wird vermieden, daß das Fahrzeug bei der Bremsung "schief zieht".

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines hydraulischen Schaltplanes näher erläutert.

Die Fig. zeigt im oberen Teil einen Tandem-Hauptzylinder 1, der über zwei Arbeitskammern 2, 3 verfügt. Diese Arbeitskammern sind über Zentralventile 4, 5 mit einem Vorratsbehälter 6 ver­ bunden. Die Darstellung der Zentralventile 4, 5 erfolgt hier rein schematisch. Tatsächlich sind diese Ventile im allgemei­ nen in den Kolben des Hauptzylinders angeordnet, die die Kam­ mern 2, 3 begrenzen.

An die Kammern 2, 3 schließen Bremsleitungen 10, 11 an, wobei die Bremsleitung 10 zu den Radbremsen 12, 13 der Hinterachse führt, während die andere Bremsleitung 11 sich verzweigt, wo­ bei jede Zweigleitung zu jeweils einer Radbremse 14, 15 der Vorderachse führt.

In der Bremsleitung zu den Hinterradbremsen sowie in den Zweigleitungen zu den Vorderradbremsen ist je ein Einlaßventil 20, 21, 22 vorgesehen, zu denen je ein Rückschlagventil 23, 24, 25 parallel geschaltet ist.

Die Radbremsen sind weiterhin über eine Rücklaufleitung mit einer Rückförderpumpe verbunden.

Die Hinterradbremsen 12, 13 weisen eine gemeinsame Rücklauflei­ tung 30 auf, die zu einer ersten Pumpe 31 führt. Die Radbrem­ sen der Hinterachse 14, 15 sind über eine sich verzweigende Rücklaufleitung 32 mit einer zweiten Pumpe 33 verbunden. In der Rücklaufleitung 30 und den Verzweigungen der Rücklauflei­ tung 32 ist je ein Auslaßventil 34, 35, 36 angeordnet. An jeder Rücklaufleitung 30, 32 schließt ein Niederdruckspeicher 37, 38 an.

Die Pumpen 31, 33 sind über Druckleitungen 40, 41 mit den Brems­ leitungen 10 bzw. 11 zwischen dem Hauptzylinder und dem jewei­ ligen Einlaßventil verbunden.

Die Pumpen 31, 33 werden von einem gemeinsamen Motor angetrie­ ben.

Die Bremsanlage ist mit weiteren Ventilen versehen, die es ermöglichen, die Radbremsen 14, 15 der Vorderachse unabhängig von einer Betätigung des Hauptbremszylinders mit Druckmittel zu versorgen. Dies ermöglicht es, eine Antriebsschlupfregelung durchzuführen. Dazu verbindet eine Leitung 50 die Bremsleitung 11 zu den Vorderradbremsen mit der Saugseite der zu diesem Bremskreis gehörigen Pumpe 33, wobei in dieser Leitung 50 ein Umschaltventil 51 vorgesehen ist. Dies ist normalerweise offen und schließt aufgrund eines Drucks in der Bremsleitung 11. Außerdem befindet sich zwischen dem Einmündungspunkt der Druckleitung 40 in die Bremsleitung 11 und im Hauptzylinder 1 ein Trennventil 52, das im Falle einer Antriebsschlupfregelung sperrt, so daß das von dem Pumpen geförderte Druckmittel nicht in den Hauptbremszylinder 1 zurückfließt. Mit diesem Trenn­ ventil 52 ist ein Überdruckventil 53 parallelgeschaltet, das im ASR-Fall den Pumpendruck bestimmt.

Die Steuerung der Anlage erfolgt mittels einer elektronischen Auswerteinheit 60, die u. a. die Signale eines Bremslichtschal­ ters 61 enthält. Dieser Schalter registriert die Bewegung des Bremspedals 62 zur Betätigung des Hauptbremszylinders 1. Au­ ßerdem erhält die Auswerteeinheit, was hier nicht näher dar­ gestellt ist, die Signale der Radsensoren. Sie erzeugt Signale für die Ein- und Auslaßventile, die elektromagnetisch betätigt werden. Die Einlaßventile sind dabei stromlos offen, die Aus­ laßventile stromlos geschlossen.

Eine elektronische Bremskraftverteilung wird nun in der Weise durchgeführt, daß bei einer Bremsung (Bremslichtschalter 61 geschlossen) zur Verhinderung eines weiteren Druckanstiegs in den Radbremsen der Hinterachse das Einlaßventil 20 geschlossen wird. Falls es notwendig wird, den Druck zu senken, wird das Auslaßventil 34 geöffnet, wobei Druckmittel aus den an­ geschlossenen Radbremsen 12, 13 in den Niederdruckspeicher 37 abfließt.

Nach Beendigung einer Bremsung muß der Niederdruckspeicher entleert werden, dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß das Steuergerät 60 sowohl ein Signal für das Auslaßventil 34 als auch für das Einlaßventil 20 generiert. Dies hat zur Folge, daß das Auslaßventil öffnet und das Einlaßventil schließt. Die Feder im Niederdruckspeicher drückt nun das im Niederdruckspeicher 37 enthaltene Druckmittel über das offene Auslaßventil, das Rückschlagventil 23, das parallel zum Ein­ laßventil 20 geschaltet ist, in die entsprechende Kammer 2 des Hauptzylinders 1 und über das offene Zentralventil 4 in den Vorratsbehälter 6. Das Einlaßventil 20 wird deswegen geschlos­ sen, weil vorstellbar ist, daß während dieser Entleerungszeit, die Bremse betätigt wird.

Ist der Bremslichtschalter 61 in Ordnung, so generiert die elektronische Auswerteinheit bei Bremsbetätigung ein Rück­ stellsignal, daß das Einlaßventil und Auslaßventil zurück­ schaltet, so daß die Bremsleitung freigegeben wird. Das Druck­ mittel, daß im Niederdruckspeicher 37 verblieben ist, wird nach Abschluß dieser Bremsung durch erneutes Einleiten eines es dem Niederdruckspeicher entnommen.

Sollte während einer solchen Bremsung keine Regelung erfolgt sein, so dauert der anschließende Entleerungsvorgang nur die verbliebene Restentleerungszeit. Andernfalls wird für den Ent­ leerungsvorgang wieder die volle vorgesehene Zeit angesetzt.

Sollte der Bremslichtschalter 61 defekt sein, kann die elek­ tronische Auswerteinheit 60 kein Rückstellsignal ausgeben. Dies hätte zur Folge, daß das Einlaßventil geschlossen bleibt, so daß zumindest für den Rest der andauernden Entleerungszeit die Radbremsen der Hinterachse nicht mit Druckmittel versorgt werden können. Dies kann aber hingenommen werden, da die Rad­ bremsen der Hinterachse in der Regel nicht sehr viel zur Ge­ samtverzögerung des Fahrzeuges beitragen.

Beim Ablauf einer vorgegebenen Entleerungszeit beendet die elektronische Steuereinheit den Entleerungsvorgang, indem das Einlaß- und Auslaßventil wieder zurückschaltet, so daß nun für den Rest der Bremsung die Hinterradbremse normal mit Druck beaufschlagt werden kann.

Sollte während einer solchen Bremsung, deren Einleitung nicht mittels des Bremslichtschalters registriert werden kann, eine Antiblockierregelung eingeleitet werden, so wird mit Einlei­ tung der Regelung ein Rückstellsignal generiert. Die Entlee­ rung des Niederdruckspeichers erfolgt dann mittels eines ent­ sprechenden Programms, das Teil der Antiblockierregelung ist.

Die Besonderheit der Anlage besteht auch darin, daß die Ent­ leerungsphase nicht aufgrund des Bremslichtschalters aktiviert wird, sondern aufgrund eines Beschleunigungssignals. Dieses Beschleunigungssignal wird in der elektronischen Auswertein­ heit 60 aufgrund der Radsensorsignale generiert und ausgege­ ben, wenn die berechnete Fahrzeugbeschleunigung über einem Schwellenwert liegt. Zwar besteht auch hier die Gefahr, daß die Radsensoren ausfallen. Dies hätte aber zur Folge, daß die elektronische Bremskraftverteilung als Ganzes ausfallen würde. Auf diesen Umstand wird der Fahrer durch entsprechende Warn­ einrichtungen hingewiesen.

Claims (9)

1. Hydraulische Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Hauptbremszylinder (1), an den über Bremsleitun­ gen (10, 11) die Radbremsen für die Räder der Vorder­ achse und Hinterachse angeschlossen sind, wobei die Radbremsen der Räder über Rücklaufleitungen an Nieder­ druckspeicher (37, 38) angeschlossen sind, wobei in den Bremsleitungen Einlaßventile (20, 21, 22) und in den Rücklaufleitungen Auslaßventile (34, 35, 36) vorgesehen sind, mit einer Steuereinheit (60) zum Betätigen der Ventile, um einen von dem Hauptzylinderdruck unabhän­ gigen Druck in den Radbremsen einstellen zu können, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit so ge­ schaltet bzw. programmiert ist, daß zum Entleeren des Niederdruckspeichers (37), der den Radbremsen der Hin­ terachse zugeordnet ist, nach einer Bremsung das Aus­ laßventil (34) geöffnet und das Einlaßventil (20) ge­ schlossen wird, und daß parallel zum Einlaßventil (20) ein Rückschlagventil (23) geschaltet ist, daß zum Hauptbremszylinder (1) hin öffnet.

2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzustand der Ventile (34, 20) zum Entleeren des Niederdruckspeichers über eine vorgegebene Zeitspanne (Entleerungszeit) beibe­ halten wird.

3. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Sensor zur Erfassung der Fahrzeugbeschleunigung vorgesehen ist, wobei die Steuerung zum Entleeren des Niederdruckspeichers nur dann eingeleitet wird, wenn die Fahrzeugbeschleunigung über einem gewissen Schwellenwert liegt.

4. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung der Ventile zum Ent­ leeren des Niederdruckspeichers nur dann vorgenommen wird, wenn zuvor die Ventile zum Regeln der Brems­ kraftverteilung geschaltet worden sind.

5. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung der Ventile zum Ent­ leeren des Niederdruckspeichers nur dann vorgenommen wird, wenn zuvor das Auslaßventil (34) zum Regeln der Bremskraftverteilung geschaltet worden ist.

6. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage einen Bremslichtschalter (61) vorsieht, der die Hauptbrems­ zylinderbetätigung registriert, wobei die Entleerung des Niederdruckspeichers abgebrochen wird, sobald der Bremslichtschalter (61) anspricht.

7. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage eine Antiblockierregelung vor­ sieht, wobei die Entleerung des Niederdruckspeichers abgebrochen wird, sobald eine Antiblockierregelung eingeleitet wird.

8. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radbremsen der Hinter­ achse unterschiedlichen Bremskreisen zugeordnet sind, und daß jeder Radbremse ein Einlaß- und ein Auslaßven­ til sowie ein Niederdruckspeicher zugeordnet ist, wo­ bei zur Entleerung mindestens eines Niederdruckspei­ chers beide Ventilpaare angesteuert werden.

9. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer durch eine Bremsung abgebrochenen Ent­ leerung des Niederdruckspeichers (37) bei einer nach dieser Bremsung erfolgenden Entleerung die Entlee­ rungszeit auf die verbliebende Restentleerungszeit be­ schränkt ist.