DE19632130A1 - Hydraulische Bremsanlage - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Bremsanlage ist aus der DE 41 10 851 A1 bekannt.
Die Bremskreise, die an den Hauptbremszylinder angeschlossen
sind, enthalten Mittel (Rückförderpumpen, Ventile), die mittels
eines elektronischen Reglers angesteuert werden. Je nachdem,
welcher Regelalgorithmus in dem elektronischen Regler implemen
tiert ist, kann mit einer solchen Anlage z. B. ein Blockieren
der Räder während eines durch den Fahrer eingeleiteten Brems
vorganges verhindert werden. In der erwähnten Offenlegungs
schrift wird außerdem vorgeschlagen, die hydraulische Brems
anlage einzusetzen, um ein Durchdrehen der angetriebenen Räder
mittels eines entsprechenden Antriebsschlupfreglers zu verhin
dern.
Um eine solche Regelung durchführen zu können, muß die Anlage
mit Mitteln ausgestattet werden, die in der Lage sind, zumin
dest den Bremskreis, der die angetriebenen Räder enthält, mit
Druckmittel zu füllen. Dazu ist eine Vorladepumpe vorgesehen,
die aus dem Vorratsbehälter des Hauptbremszylinders in einem
Nachlaufraum des Hauptbremszylinders fördert, der über ein
Zentralventil mit der Arbeitskammer und damit mit einem Brems
kreis der Anlage in Verbindung steht.
Zur Durchführung einer Antriebsschlupfregelung wird zunächst
mittels der Vorladepumpe in den angeschlossenen Bremskreisen
ein Bremsdruck aufgebaut, wodurch das Rad, das zum Durchdrehen
neigt, abgebremst wird.
Ähnliche Bremsanlagen werden auch eingesetzt, um an allen vier
Rädern eines Fahrzeuges Bremskräfte aufzubauen, die jeweils
radindividuell eingestellt werden, so daß gezielt Momente um
die Hochachse des Fahrzeuges aufgebaut werden können, die das
Fahrzeug in kritischen Fahrsituationen stabil halten sollen.
In der GB 21 47 963 A1 ist ebenfalls eine Bremsanlage mit einer
Vorladepumpe beschrieben, mit der sowohl eine Antiblockierrege
lung als auch eine Antriebsschlupfregelung durchgeführt werden
kann. Die hydraulische Schaltung ist aber so aufgebaut, daß die
Pumpe nicht unmittelbar in die Bremskreise fördert, sondern
Druckmittel an der Saugseite der Rückförderpumpe zur Verfügung
stellt, die diese weiter in die Bremskreise leitet, damit dort
ein Bremsdruck aufgebaut werden kann.
In beiden beschriebenen Fällen ist dem Hauptzylinder ein
Bremskraftverstärker vorgeschaltet, der die auf den Hauptbrems
zylinder ausgeübte Pedalkraft verstärkt. Derartige Verstärker
sind notwendig, da nicht in allen Fällen davon ausgegangen
werden kann, daß der Fahrer oder die Fahrerin allein die not
wendigen Betätigungskräfte für eine Bremsung aufbringen kann.
Zum Einsatz kommen im allgemeinen entweder sogenannte pneumati
sche oder hydraulische Verstärker. Die pneumatischen Verstärker
nutzen zu ihrem Antrieb den Druckunterschied zwischen der At
mosphäre und dem Druck im Ansaugbereich eines Verbrennungsmo
tors. Da der Druckunterschied sehr klein ist, muß die wirksame
Fläche des Verstärkers sehr groß gewählt werden, was zur Folge
hat, daß diese einen relativ großen Raum im Motorraum einneh
men.
Dieses Problem tritt bei hydraulischen Verstärkern nicht auf,
da diese mit einem hydraulischen Hochdruckspeicher versehen
sind. Diese Verstärker sind allerdings recht aufwendig zu bau
en, da besondere Sicherheitserfordernisse erfüllt werden müs
sen. Außerdem muß das Regelventil des Verstärkers sehr feinfüh
lig arbeiten, so daß es im allgemeinem sehr aufwendig konstru
iert ist.
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, für einen pedalbe
tätigten Bremsdruckgeber in einer hydraulischen Bremsanlage
gemäß dem Oberbegriff eine effektive Pedalkraftverstärkung
vorzusehen. Dazu schlägt die Erfindung vor, daß die Vorladepum
pe zur Verstärkung der Pedalkraft spätestens mit Beginn einer
Pedalbetätigung eingeschaltet wird. Durch die Erfindung ist es
damit möglich, den Hauptbremszylinder als hydraulischen Brems
assistenten wirksam werden zu lassen.
Die Vorladepumpe erfüllt zwei Zwecke. Es sind Systeme bekannt,
mit denen versucht wird, aufgrund des Verhaltens des Fahrers
(rasches Lösen des Gaspedals, schnelle Bewegung des rechten
Fußes auf das Bremspedal zu) schon vor der eigentlichen Pedal
betätigung auf eine beabsichtigte Bremsbetätigung zu schließen.
Wenn dies möglich ist, kann in dieser Vorbremsphase die Vorla
depumpe eingeschaltet werden, so daß die Bremskreise schon so
weit gefüllt werden können, daß Leerwege ausgeglichen sind,
bevor der Fahrer das Pedal niederdrückt. Dies hat den Vorteil,
daß mit Betätigen des Pedals sofort ein Bremsdruck aufgebaut
werden kann, ohne daß zunächst Leerwege durchfahren werden
müssen.
In einem zweiten Schritt erfüllt die Vorladepumpe eine echte
Verstärkerfunktion. Sie erzeugt im Nachlaufraum einen Brems
druck, der auf eine wirksame Fläche des Druckstangenkolbens des
Hauptzylinders geleitet wird. Die wirksame Fläche entsteht,
weil der Durchmesser des Druckstangenkolbens größer ist als des
Schaftes des Druckstangenkolbens, der durch die Endabdichtung
des Hauptzylinders geführt ist. Damit wird zusätzlich eine
Kraft auf den Druckstangenkolben ausgeübt, der sich aus der
Größe der wirksamen Fläche und dem von der Vorladepumpe aufge
bauten Druck ergibt. Dies wiederum hat zur Folge, daß der übli
cherweise vorgeschaltete pneumatische Verstärker eine nicht so
große wirksame Fläche aufzuweisen braucht, und damit kleiner
baut. Unter Umständen kann sogar ganz auf einen zusätzlichen
Verstärker verzichtet werden. Um zu vermeiden, daß in der Ver
stärkerphase Druckmittel, das von der Pumpe gefördert wird, in
den Bremskreis gelangt, kann ein Druckbegrenzungsventil vor
gesehen werden, dessen Öffnungsdruck vom Hauptzylinderdruck
bestimmt wird. Der Druck im Nachlaufraum ist damit stets klei
ner als der Druck in der Arbeitskammer des Hauptzylinders, so
daß über die Rückschlagmanschetten am Druckstangenkolben kein
Druckmittel von der Nachlaufkammer in die Arbeitskammer fließen
kann. Der Druckaufbau in der Nachlaufkammer kann proportional
zur aufgebrachten Fußkraft erfolgen. In diesem Fall liegt eine
Verstärkerfunktion vor. Der Aufbau kann aber auch überpropor
tional bis zur Vollaussteuerung erfolgen. In diesem Fall liegt
eine Bremsassistenzfunktion vor, mit der es möglich ist das
Fahrzeug in bestimmten Situationen über das Maß hinaus zu ver
zögern, das vom Fahrer durch die Pedalbetätigung vorgegeben
ist.
Die Besonderheit der vorgeschlagenen Bremsanlage besteht somit
darin, daß die Vorladepumpe sowohl eingesetzt wird, um Druck
mittel in den Fällen zur Verfügung zu stellen, in denen keine
Pedalbetätigung erfolgt, als auch Druckmittel zur Verfügung zu
stellen, um eine Verstärkerfunktion bzw. Bremsassistenzfunktion
zu realisieren.
Die Vorladepumpe kann, wie z. B. in der GB 21 47 963 A1 in den
einzigen Verbindungspfad zwischen dem Vorratsbehälter und Ar
beitskammer geschaltet werden. Dies setzt aber voraus, daß die
Pumpe im ausgeschalteten Zustand in beiden Richtungen durch
strömt werden kann. Die Pumpe kann aber auch parallel zu einem
Sperrventil (Vorladeventil) geschaltet werden, daß in einem
Parallelzweig den Nachlaufraum mit dem Vorratsbehälter verbin
det. Dieses Sperrventil wird geschlossen, sobald die Pumpe
eingeschaltet wird. Dieses Ventil kann auch getaktet angesteu
ert dazu eingesetzt werden, den Druck der Vorladepumpe zu regu
lieren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbei
spiele näher erläutert. Dazu zeigt die
Fig. 1 den hydraulischen Schaltplan einer hydraulischen
Bremsanlage gemäß der Erfindung.
Fig. 2 zeigt ebenfalls in schematischer Darstellung den
Anschluß einer Vorladepumpe an einen Hauptbremszy
linder.
Fig. 3 zeigt die Ausführung eines geeigneten Hauptbrems
zylinders.
Fig. 4-7 Merkmale zur Ansteuerung einer hydraulischen Brems
anlage mit hydraulischen Bremsassistenten.
Die in der Zeichnung dargestellte erste Ausführung der erfin
dungsgemäßen Bremsanlage weist zwei Bremskreise I und II auf,
deren Aufbau völlig identisch ist, so daß die folgende Be
schreibung eines Bremskreises ebenso auf den anderen zutrifft.
Die gezeigte Bremsanlage besteht im wesentlichen aus einem
Bremsdruckgeber 1, an den über nicht näher bezeichnete hydrau
lische Leitungen Radbremszylinder 17, 18 anschließbar sind,
einem zwischen dem Bremsdruckgeber 1 und den Radbremsen ge
schalteten Hydroaggregat 2, sowie einem nicht gezeigten elek
tronischen Regler mit zugehöriger Sensorik. Die Zuordnung der
Radbremszylinder 17,18 den einzelnen Bremskreisen I, II ist
derart getroffen, daß der eine Radbremszylinder 17 entweder
einem Rad einer Fahrzeugachse und der andere Radbremszylinder
18 dem diagonal gegenüberliegenden Rad der anderen Fahrzeug
achse zugeordnet ist (diagonale Aufteilung der Bremskreise)
oder aber beide Radbremszylinder 17, 18 derselben Fahrzeug
achse, wie gezeigt, zugeordnet sind (Schwarzweiß-Aufteilung der
Bremskreise).
Der vom Fahrer des Kraftfahrzeugs mittels eines Bremspedals 33
betätigbare Druckgeber 1 besteht aus einem pneumatischen
Bremskraftverstärker 5, dem ein Hauptbremszylinder, vorzugs
weise ein Tandemhauptzylinder 3 nachgeschaltet ist, dessen
Druckräume 7, 8 mit einem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbind
bar sind. An das Bremspedal 33 ist eine Betätigungsstange 34
angekoppelt, die eine Betätigung eines nicht dargestellten
Steuerventils durch den Fahrzeugfahrer ermöglicht, das den
Aufbau eines pneumatischen Differenzdruckes im Gehäuse des
Unterdruckbremskraftverstärkers 5 steuert.
Das Hydroaggregat 2 weist ein Motor-Pumpen-Aggregat 20 auf, das
aus einer durch einen nicht gezeigten Elektromotor angetriebe
nen hydraulischen Rückförderpumpe 14 besteht, deren Saugseite
über ein erstes Rückschlagventil 24 sowie ein elektromagnetisch
betätigbares Schaltventil 9 an den ersten Druckraum 7 des
Hauptbremszylinders 3 angeschlossen ist. Von der Druckseite der
Rückförderpumpe 14 strömt das Druckmittel über ein zweites
Rückschlagventil 25 und eine nicht gezeigte Dämpfungskammer zu
einem hydraulischen Knotenpunkt 21. An diesen angeschlossen ist
sowohl ein zum ersten Radbremszylinder 17 führender Leitungs
abschnitt 31 als auch ein zum zweiten Radbremszylinder 18 füh
renden Leitungsabschnitt 32. Eine hydraulische Leitung 23 ver
bindet die Druckseite der Rückförderpumpe 14 mit dem Tandem
hauptzylinder 3. Außerdem ist zwischen dem Knotenpunkt 21 und
dem Hauptbremszylinder 3 ein vorzugsweise elektromagnetisch
betätigbares Trennventil 10 geschaltet, dem sowohl ein drittes
Rückschlagventil 29 als auch ein Druckbegrenzungsventil 28
parallelgeschaltet sind. Zur Modulation des im ersten Radbrems
zylinder 17 eingesteuerten Drucks dienen eine Parallelschaltung
eines Einlaß- (11) mit einem vierten Rückschlagventil 26 sowie
ein Auslaßventil 12, wobei die erwähnte Parallelschaltung im
Leitungsabschnitt 31 eingefügt ist und das Auslaßventil 12 zum
Zwecke eines Radbremsdruckabbaus eine Verbindung zwischen dem
ersten Radbremszylinder 17 und einem Niederdruckspeicher 13
ermöglicht, der über ein fünftes Rückschlagventil 30 mit der
Saugseite der Rückförderpumpe 14 verbunden ist.
Um in dem zum betrachteten Bremskreis gehörenden zweiten Rad
bremszylinder 18 analog zum bereits betrachteten Radbremszylin
der 17 den darin eingesteuerten hydraulischen Druck regulieren
zu können, sind eine zweite Parallelschaltung eines zweiten
Einlaß- (15) mit einem sechsten Rückschlagventil 27 sowie ein
zweites Auslaßventil 16 vorgesehen, wobei die erwähnte Paral
lelschaltung im Leitungsabschnitt 32 eingefügt ist und das
Auslaßventil 16 zum Zwecke eines Radbremsdruckabbaus eine Ver
bindung zwischen dem zweiten Radbremszylinder 18 und dem Nie
derdruckspeicher 13 herstellt.
Um im Bedarfsfall, beispielsweise bei sehr niedrigen Temperatu
ren, der Rückförderpumpe 14 das Druckmittel unter einem höheren
Druck zur Verfügung zu stellen, bzw. ein Vorfüllen der Radbrem
sen 17, 18 zu erreichen, ist eine Hilfsdruckquelle vorgesehen,
die wirkungsmäßig zwischen dem Druckmittelvorratsbehälter 4 und
dem Hauptbremszylinder 3 angeordnet ist. Die Hilfsdruckquelle
ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine durch
einen Elektromotor 22 angetriebene Vorladepumpe 19 gebildet,
deren Saugseite mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbin
dung steht und deren Druckseite an die Hauptbremszylinder -
Druckraum 7 (Druckstangenkreis) angeschlossen ist. Die Vorlade
pumpe 19 erzeugt einen Druckmittelstrom, der über die Haupt
bremszylinderausgänge, je nach der Schaltstellung der Ventile
9, 10, entweder der Saugseite der Rückförderpumpe 14 oder direkt
den Radbremsen 17, 18 zugeführt wird. Der von der Vorladepumpe
gelieferte Vorladedruck soll so hoch sein, daß er den den zwei
ten Druckraum 8 begrenzenden Hauptbremszylinderkolben gegen den
Widerstand einer ihn entgegen der Betätigungsrichtung vorspan
nenden Rückstellfeder verschieben kann, um auch im zweiten
Bremskreis II einen Vorladedruck zu erzeugen. Diese Anordnung
hat unter anderem den Vorteil, daß in den zweiten Druckraum 8
nur das Druckmittelvolumen eingespeist wird, welches dem Hub
des den zweiten Druckraum 8 begrenzenden Kolbens entspricht.
Dies hat ein besseres bzw. angenehmeres Pedalgefühl zur Folge.
Wenn im Fahrzeug nur eine Achse mit hoher Systemdynamik erfor
derlich ist, kann die erwähnte Vorladepumpe so ausgelegt wer
den, daß der von ihr aufgebrachte Druck gerade so hoch ist, daß
keine Verschiebung des Sekundärkolbens und demnach kein Vorla
dedruckaufbau im zweiten Bremskreis stattfindet.
Die Vorladepumpe kann als Kreisel-, Flügelzellen-, Zahnrad- oder
Kolbenpumpen ausgeführt und im Druckmittelsvorratsbehälter
4, im Hauptbremszylinder 3 oder zwischen Druckmittelvorrats
behälter 4 und Hauptbremszylinder 3 angeordnet sein. Als An
triebe kommen außer dem bereits erwähnten Elektromotor 22 noch
sowohl hydraulische als auch pneumatische Antriebszylinder in
Frage.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, weist der Hauptbremszylinder 3
zwei Arbeitskammern 79, 80 auf, die durch einen Schwimmkolben 83
voneinander getrennt sind. Der Druckstangenkolben 82, der un
mittelbar vom Unterdruckbremskraftverstärker 5 bzw. dem Pedal
33 angetrieben wird, ist gestuft ausgeführt, so daß ein Nach
laufraum 77 gebildet ist. Der Druckstangenkolben 82 grenzt mit
einer Fläche mit dem Durchmesser D an die eine Arbeitskammer
79, während die Fläche des Druckstangenkolben 82, die von der
Arbeitskammer 79 abgewandt ist, einen Durchmesser d aufweist.
Der Nachlaufraum 77 weist damit eine wirksame Fläche auf, die
sich aus der Subtraktion der beiden eben genannten Flächen
ergibt. Der Druck im Nachlaufraum 77 wirkt auf diese wirksame
Fläche und treibt den Druckstangenkolben in Richtung auf die
Arbeitskammer 79.
Der Nachlaufraum 77 ist über eine Leitung 100 mit dem Vorrats
behälter 4 verbunden. Außerdem besteht eine Verbindung zwischen
dem Nachlaufraum und der einen Arbeitskammer 79 sowohl über ein
Zentralventil 85, als auch über ein Rückschlagventil 87. Das
Zentralventil 85 ist so angeordnet, daß es sich bei einer Bewe
gung des Druckstangenkolbens 82 in Betätigungsrichtung
schließt.
An den Nachlaufraum 77 schließt außerdem die schon erwähnte
Vordruckpumpe 19 an, deren Saugleitung 101 unmittelbar mit dem
Vorratsbehälter 4 verbunden ist. Um zu verhindern, daß Druck
mittel, das von der Pumpe 19 gefördert wird, wieder in den
Vorratsbehälter 4 gelangt, ist ein Sperrventil oder Vorladeven
til 90 zwischen dem Vorratsbehälter 4 und dem Nachlaufraum 77
vorgesehen. Der Druck am Ausgang der Nachlaufpumpe 19 kann auf
verschiedene Weise begrenzt werden, entweder über eine Drossel
102 oder ein Druckbegrenzungsventil 103. Dieses Druckbegren
zungsventil 103 kann entweder einen festen Umschaltpunkt auf
weisen, also einen festen Druck am Ausgang der Pumpe einstellen
oder aber, was hier nicht näher dargestellt ist, vom Hauptzy
linderdruck angesteuert werden, und zwar derart, daß der Druck
am Ausgang der Vorladepumpe nicht größer werden kann als der
Hauptzylinderdruck.
Die Fig. 3 zeigt die Ausführung eines geeigneten Hauptzylin
ders. Der Druckstangenkolben ist gestuft ausgeführt, und weist
einen Kopf 110 auf, der in der Bohrung 111 des Hauptzylinder
gehäuses geführt ist. Ein aus dem Hauptzylindergehäuse 111
herausgeführter Schaft 112 weist einen kleineren Durchmesser
auf als der Kopf des Druckstangenkolbens. Am Ende des Haupt
zylindergehäuses ist ein Ringverschlußteil 113 mit einer Dich
tung 114 vorgesehen, in der der Schaft 112 dichtend geführt
wird. Zwischen dem rückwärtigen Ende des Kopfes 110 und dem
Verschlußteil 113 ist der Ringraum 77 ausgebildet, der über
einen Kanal 115, der der Leitung 100 entspricht, mit dem An
schlußstutzen 116 für den Vorratsbehälter 4 verbunden ist. In
diese Leitung ist im Gehäuse des Hauptbremszylinders das Vorla
deventil 90 eingefügt. Die Vorladepumpe 19 schließt über eine
Querbohrung an den Kanal 115 an.
Das Zentralventil 85 wird gebildet durch einen Stößel im Druck
stangenkolben, der an einem Ventilsitz anliegt und von einem
Querglied in der Grundstellung des Kolbens in Offenstellung
gehalten wird. Das Rückschlagventil 87 ist als Dichtmanschette
120 ausgebildet.
Die Anlage arbeitet wie folgt. In all den Fällen, in denen ein
Bremsdruck in den Bremskreisen aufgebaut werden muß, ohne daß
das Pedal 33 betätigt wird, wird die Vorladepumpe 19 einge
schaltet und das Vorladeventil 90 geschlossen. Gleichzeitig
wird das Trennventil 10 in den Bremsleitungen gesperrt, sowie
das elektronische Umschaltventil 9 geöffnet, so daß Druckmit
tel, das von der Vorladepumpe 19 in den Bremskreis gefördert
wird, zur Saugseite der Rückförderpumpe 14 gelangt. Diese för
dert das Druckmittel zu den angeschlossenen Radbremsen, in
denen ein Druck aufgebaut werden kann, der mittels der Ein- und
Auslaßventile den jeweiligen Regelalgorithmen angepaßt einge
stellt wird.
Bei einer Bremsbetätigung durch den Fahrer kann sowohl eine
Vorladung der Bremskreise als auch eine ausschließliche Brems
kraftverstärkung erfolgen. Eine Vorladung kann insbesondere
auch dann vorgesehen sein, wenn die Möglichkeit besteht, die
Absicht des Fahrers, eine Bremsung einzuleiten, zu ermitteln,
bevor dieser das Bremspedal betätigt. Wird eine solche Absicht
festgestellt, wird die Vorladepumpe 19 eingeschaltet und das
Vorladeventil 90 gesperrt. Nun dringt Bremsflüssigkeit über
das offene Zentralventil 85 sowie das Rückschlagventil 87 in
die Bremskreise. Dies führt zu einer Überwindung der system
immanenten Leerwege. Durch die Pedalbetätigung wird der Druck
stangenkolben 82 verschoben, wodurch das Zentralventil 85 ge
schlossen wird. Dadurch wird in dem Druckstangenbremskreis 79
ein Druck aufgebaut, der im allgemeinen größer ist als der
Druck, der von der Vorladepumpe 19 zur Verfügung gestellt wird.
Der Druck der Vorladepumpe ist aber weiterhin im Nachlaufraum
77 wirksam, so daß dieser bezogen auf die wirksame Fläche, eine
zusätzliche Betätigungskraft auf den Druckstangenkolben ausübt,
der zu einer Druckerhöhung in den Bremskreisen führt. Um si
cherzustellen, daß in dieser Phase kein zusätzliches Druckmit
tel in die Bremskreise gelangt, können Mittel vorgesehen wer
den, mit denen der Druck der Vorladepumpe auf den Druck in den
Bremskreisen beschränkt wird. Dies kann mittels eines vom
Hauptzylinderdruck gesteuerten Druckbegrenzungsventils erfol
gen, das am Ausgang der Vorladepumpe dafür sorgt, daß der Vor
ladedruck nicht größer wird als der Hauptbremszylinderdruck.
Die Vorladepumpe kann somit multifunktionell eingesetzt werden:
Einerseits kann sie in den Fällen, in denen ein Bremsdruck in
den Bremskreisen aufgebaut werden muß, ohne daß eine Pedalbe
tätigung erfolgt, das notwendige Druckmittelvolumen zur Verfü
gung stellen. Auf der anderen Seite kann sie bei einer Pedal
betätigung einen Druck im Nachlaufraum zur Verfügung stellen,
der eine Verstärkung der Pedalkraft bewirkt. Dies kann unge
regelt erfolgen, nämlich in all den Fällen, in denen aufgrund
besonderer Signale festgestellt werden kann, daß der Fahrer
eine rasche Bremsung durchführen möchte. Dies kann aber auch
geregelt erfolgen, indem z. B. der Druck am Ausgang der Vorlade
pumpe auf den Hauptzylinderdruck oder nur wenig darunter einge
stellt wird.
Wichtige Aspekte der Erfindung sind darin zu sehen, daß bei
Bedarf einer zusätzlichen Bremskraftunterstützung des pneumati
schen Bremskraftverstärkers 5 die Vorladepumpe 19 angestellt
und das Vorlade-Ventil im Nachlaufbereich geschlossen wird.
Durch Druckaufbau im Nachlaufbereich und unter Berücksichtigung
des Flächenverhältnis wird eine hydraulische Unterstützungs
kraft auf dem Druckstangenkolben 110 wirksam. Dadurch läßt sich
ein hydraulischer Bremsassistent verwirklichen. Die Druckrege
lung kann hierbei über getaktete Pumpenansteuerung oder Taktung
des Vorladeventils 90 erfolgen. Zusätzlich kann, bei Systemen
mit Antriebsschlupfregelung und Fahrdynamikregelung eine weite
re Druckerhöhung in Kombination mit der Vorladepumpe 19 durch
das Öffnen des Schaltventils 9 und Druckaufbau über die Rück
förderpumpe 14 in den Radbremsen 17, 18 ermöglicht werden.
Generell kann bei Vorhandensein einer Vorladepumpe 19 der
Bremskraftverstärker 5 kleiner ausgeführt werden und die Vorla
depumpe 19 bei Bedarf zur Servounterstützung angesteuert wer
den. Daneben ist die Kombination Panik-Bremshilfe in Kombina
tion mit einem standardmäßigen Bremsdruckverstärker 5 möglich.
Anhand den nachfolgenden Abbildungen gemäß den Fig. 4 bis 7
werden verschiedene Ansteuermöglichkeiten zum Betrieb der hy
draulischen Bremsanlage mit einer hydraulischen Bremsassisten
tenfunktion erläutert.
Die Fig. 4 zeigt hierzu eine Kombination der aus den zuvor in
den Fig. 1 und 2 beschriebenen und damit bekannten Elemen
ten. Gleichfalls unter Bezugnahme auf die vorangegangenen Be
schreibungsteile zur hydraulischen Bremsassistentenfunktion,
wie unter anderem auf der Beschreibungsseite 12, 2. Absatz
zusammenfassend ausgeführt wurde, wird nunmehr anhand von Bei
spielen gezielt auf die notwendige Sensorik für das Ansteuer
verfahren des hydraulischen Bremsassistenten eingegangen.
Hierzu bedarf es der Erfassung der Bewegungscharakteristik des
Bremspedals 33, vorzugsweise mittels eines Wegsensors 333 und
Feststellung des jeweils im Hydraulikkreis anstehenden Drucks,
vorzugsweise mittels an der Arbeitskammer 80 und der Pumpen
druckleitung 21 angeordneten Drucksensoren 444. Die daraus
resultierenden Sensorsignale führen in Abhängigkeit von der
gleichfalls in einem Rechner, vorzugsweise im ABS-Steuergerät,
erfaßten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, beim Erkennen einer
Panikbremsung durch den Rechner, zur Schließstellung des Vorla
deventils 90 sowie zu einer Aktivierung der Vorladepumpe 19,
womit sich ein zur Pedalkraft addierender Betätigungsdruck im
Hauptbremszylinder 3 aufbaut. Dies ist unter anderem in der
Fig. 7 graphisch verdeutlicht. Durch diesen erhöhten Betäti
gungsdruck wird erreicht, daß das Bremsdruckniveau in den Rad
bremszylindern 17, 18 möglichst nahe an den Blockierdruck her
angeführt werden kann. Dies führt zu einem möglichst kurzen
Bremsweg, ohne eine Notwendigkeit zur zusätzlichen Pedalkraft
steigerung.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der zu Fig. 4 erläuterten Funk
tionsweise geht aus der Darstellung gemäß Fig. 5 hervor. Diese
sieht vor, zum Zwecke eines möglichst reaktionsschnellen An
sprechverhaltens der zu Fig. 4 beschriebenen hydraulischen
Bremsassistentenfunktion, einen Hochdruckspeicher 555 an der
Druckseite der Vorladepumpe 19 und zwar zwischen dem Rück
schlagventil 666 und einem an die Ladeleitung 777 angeschlosse
nen Trennventil 888, anzuschließen. Das Trennventil 888 ist
vorzugsweise als elektromagnetisch betätigbares, in Grundstel
lung geschlossenes 2/2-Wegeventil ausgebildet, das entsprechend
den vorangegangenen Erläuterungen zur Fig. 4, im Falle einer
Aktivierung zusätzlich elektromagnetisch geöffnet wird, um das
Volumen im vorgeladenen Hochdruckspeicher 555 in die am Nachlaufraum
77 angeschlossene Ladeleitung 888 einströmen zu las
sen. Der andere Endabschnitt der Ladeleitung 888 ist durch das
elektromagnetisch gesperrte Vorladeventil 90 vom Druckmittel
vorratsbehälter 4 getrennt.
Die Fig. 6 zeigt auf Basis des bereits eingehend beschriebenen
Bremsanlagenaufbaus eine Ausführungsvariante, die sich von den
Bremsanlagen nach Fig. 4 und 5 dadurch unterscheidet, daß an
stelle eines Wegsensors ein Kraftsensor 999 die auf das Brems
pedal 33 ausgeübte Fußkraft erfaßt und mit der nicht mehr kor
relierenden Druckerhöhung im Bremskreis unter weiterem Kraft
anstieg jeder Fußkraft in einem Rechner, vorzugsweise im ABS-
Steuergerät, verglichen wird, um den Aussteuerpunkt des pneuma
tischen Bremskraftverstärkers 5 zu ermitteln. Beim Erreichen
des Aussteuerpunktes wird die Vorladepumpe 19 behutsam akti
viert, um ein komfortables Pedalgefühl zu erzielen. Der Druck
abbau im Nachlaufraum 77 läßt sich wie bei allen voran be
schriebenen Ausführungsbeispielen über die Deaktivierung des
Vorladeventils 90 bewerkstelligen. Ferner kann es bei Bedarf
die Funktion des Druckbegrenzerventils 103 übernehmen.
Dieses Ausführungsbeispiel findet vor allem Anwendung für be
sonders kleinbauende pneumatische Bremskraftverstärker 5, um
entweder zur pneumatischen Verstärkung eine zusätzliche hydrau
lische Verstärkung mittels der Vorladepumpe 19 und/oder einem
Hochdruckspeicher 555 zu bewirken oder um ein durch Vakuumdefi
zit hervorgerufenes pneumatisches Verstärkungsdefizit mittels
hydraulischer Verstärkungswirkung der Vorladepumpe 19 und/oder
einem Hochdruckspeicher 555 auszugleichen.
Die Fig. 7 zeigt unter Bezug auf die Darstellung nach Fig. 6
ein Kräftediagramm, in dem die Kennlinie a des pneumatischen
Bremskraftverstärkers 5 als auch eine um die hydraulische Ver
stärkerkennlinie b erweiterte Darstellung der Kennlinie a ge
zeichnet ist. Der über der Ordinate aufgetragene Kraftanstieg
dFa der Aussteuerkraft Fa als auch der über die Abszisse aufge
tragene Kraftanstieg dFe der Einsteuerkraft Fe, die durch die
Fußkraft erzeugt wird, lassen sich mittels der voran beschrie
benen Drucksensoren 444 feststellen und mit den Werten des
Kraftsensors 999 am Pedal vergleichen, so daß bei einem relativ
kleinen Kraftanstiegsverhältnis dFa/dFe der gewünschte Aussteu
erpunkt I des pneumatischen Bremskraftverstärkers 5 erreicht
wird, bei dem die hydraulische Zusatzverstärkung (Kennlinie b)
durch die Vorladepumpe 19 eingestellt wird. Gleiches gilt auch
bei einem Ausfall des Vakuums. Solange das Kraftanstiegsver
hältnis dFa/dFe dem gewünschten Sollwert entspricht, erfolgt
jedoch keine hydraulische Zusatzverstärkung mittels der Vorla
depumpe 19. Der vollständige Ausfall des pneumatischen Brems
kraftverstärkers 5 ist überdies im Diagramm anhand der Kenn
linie c ergänzend aufgezeigt.
Soweit bezüglich aller in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Elemente
nicht im einzelnen eingegangen wurde, entsprechen diese den
Ausführungen gemäß den Fig. 1 bis 3.
Claims (9)
1. Hydraulische Bremsanlage mit einem pedalbetätigten Haupt
bremszylinder (3), der einen Arbeitsraum (7) aufweist, der
von einem Druckstangenkolben (82) begrenzt wird, wobei eine
Wirkfläche des Druckstangenkolbens (82) einem Nachlaufraum
(77) zugewandt ist, einer Vorladepumpe (19), die in den
Nachlaufraum (77) fördert, mit mindestens einem Bremskreis
mit mindestens einer Radbremse, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorladepumpe (19) zur Pedalkraftverstärkung spätestens
mit Beginn einer Pedalbetätigung einschaltbar ist.
2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Bremskreis mit einer Rückförderpumpe (14)
und Ventilen (11, 12, 15, 16) zur Regelung des Radbremsdruckes
versehen ist sowie einem elektronischen Regler, der in den
Fällen, in denen ein Bremsdruck in den Bremskreisen un
abhängig von einer Pedalbetätigung aufgebaut werden soll,
mindestens die Vorladepumpe (19) einschaltet.
3. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß parallel zur Vorladepumpe (19) ein Vor
ladeventil (90) geschaltet ist.
4. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Druckbegrenzungsventil (103) vorgesehen
ist, daß den Druck am Ausgang der Vorladepumpe begrenzt.
5. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Druck der Vorladepumpe (19) durch Ansteuerung des Vor
ladeventils (90) erfolgt.
6. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Erfassung der Pedalbetätigung ein Sensor, vorzugsweise
ein Wegsensor (333) und/oder ein Kraftsensor (999) vorgese
hen ist.
7. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Erfassung des Drucks im Bremskreis wenigstens ein
Drucksensor (444) vorgesehen ist.
8. Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Bremsanlage mit
einem pedalbetätigten Hauptbremszylinder (3), der einen
Arbeitsraum (7) aufweist, der von einem Druckstangenkolben
(82) begrenzt wird, wobei eine Wirkfläche des Druckstangen
kolbens (82) einem Nachlaufraum (77) zugewandt ist, einer
Vorladepumpe (19), die in den Nachlaufraum (77) fördert,
mit mindestens einem Bremskreis, mit mindestens einer Rad
bremse, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net), daß die Bewegungscharakteristik des Bremspedals (33),
vorzugsweise mittels eines Wegsensors (333) oder einem
Kraftsensor (999), und der Hydraulikdruck im Bremssystem
mittels Drucksensoren (444) erfaßt wird, daß die Weg- mit
der Druckcharakteristik in einem Rechner, vorzugsweise ei
nem ABS-Steuergerät, mit Signalen der Fahrzeugfahrgeschwin
digkeit verglichen wird, wobei beim Erkennen einer Panik
bremsung aus vorgenannten Signalen eine hydraulische Brems
assistentenfunktion, vorzugsweise durch Aktivieren der Vor
ladepumpe (19) und eines Vorladeventil (90) einsetzt.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
auf das Bremspedal (33) ausgeübte Fußkraft mittels des
Kraftsensors (999) erfaßt und mit einer nicht korrelieren
den Druckerhöhung im Bremskreis unter weiterem Kraftanstieg
der Fußkraft in einem Rechner, vorzugsweise im ABS-Steuer
gerät, zur Ermittlung des Aussteuerpunktes des pneumati
schen Bremskraftverstärkers (5) verglichen wird, wobei beim
Erreichen des Aussteuerpunktes die Vorladepumpe (19) akti
viert wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, D |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |