DE19649276A1 - Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Aktivbremsung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Bremsanlagen sind bekannt, beispielsweise blockier­ geschützte Bremsanlagen, die nach dem Rückförderprinzip arbei­ ten, zur Antriebsschlupfregelung ausgerüstet sind und mit ei­ nem sogenannten Bremsassistenten ausgestattet sind. Der Brems­ assistent ist ein aktiver Bremskraftverstärker, der zur Unter­ stützung einer pedalbetätigten Bremsung fremd angesteuert wird und somit selbsttätig den vom Fahrer über das Bremspedal auf­ gebrachten Hauptzylinderdruck um ein bestimmtes Maß erhöht. Diese Unterstützung der pedalbetätigten Bremsung, aber auch die Antriebsschlupfregelung, welche einen Bremseneingriff dar­ stellt, welcher völlig ohne Betätigung des Bremspedales ab­ läuft, stellen Arten der Aktivbremsung dar. Weitere Möglich­ keiten der Aktivbremsung sind beispielsweise eine Giermomen­ tenregelung, die mit oder ohne Pedalbetätigung erfolgen kann, wobei selektiv in einzelne Radbremsen eingegriffen wird, sowie eine sogenannte adaptive Druckerhöhung an der Hinterachse, für den Fall, daß an den Rädern der Vorderachse eines Fahrzeugs der Blockierdruck schon erreicht ist, während sich die Hinter­ räder noch nicht bei der optimalen Bremskraftausnutzung befin­ den.

Zum Schutze der in der Bremsanlage befindlichen Ventile, sind konstruktive und softwaremäßige Sicherheitsmaßnahmen inte­ griert, die den Druck in der Bremsanlage zwischen Trennventil und Radbremsen begrenzen. Zum einen ist dem Trennventil ein Überdruckventil parallelgeschaltet, welches von den Radbremsen zum Hauptzylinder hin öffnet. Der Öffnungsdruck des Überdruck­ ventils ist in der Regel so eingestellt, daß eine Pumpe, die in die Bremsleitung unterhalb des Trennventils fördert, einen Druck aufbauen kann, der zur Antriebsschlupfregelung oder zur Aktivbremsung ausreicht. Das Trennventil ist über ein elektro­ nisches Steuergerät dann zu öffnen, wenn während einer pedal­ betätigten Bremsung eine Aktivbremsung erfolgt, so daß zusätz­ lich zum Hauptzylinderdruck im Bremskreis noch der Förderdruck der Pumpe ansteht. Bei einem bestimmten Hauptzylinderdruck öffnet daher das Trennventil, da das Überdruckventil aufgrund des anstehenden Hauptzylinderdruckes erst bei einem sehr hohen Bremsdruck öffnen würde und die Ventile Gefahr laufen würden beschädigt zu werden. Unterhalb des Trennventils findet näm­ lich eine Überlagerung des vom Bremspedal aufgebrachten Brems­ druckes und des Förderdruckes der Pumpe statt, so daß in der Summe der Drücke insbesondere bei hohem Hauptzylinderdruck eine Gefahr für die Ventile der hydraulischen Steuereinheit liegt. Daher wird das Trennventil in der Bremsleitung abhängig von Hauptzylinderdruck geöffnet, sobald letzterer eine be­ stimmte Druckstelle überschreitet.

Soll eine derartige Bremsanlage allerdings mit einer adaptiven Druckerhöhung an der Hinterachse ausgestattet werden, welche dazu beiträgt, eine optimale Bremskraftausnutzung zu erzielen, so stellt sich folgendes Problem:
Zu Beginn einer Blockierschutzregelung, blockieren zunächst nur die Vorderräder. Die meisten Fahrzeugführer erhöhen aber trotzdem die Bremspedalkraft nicht weiter, obwohl zu diesem Zeitpunkt an den Hinterradbremsen noch kein Blockierbremsdruck erreicht ist. Bei Fading, also bei einer länger anhaltenden Bremsung, bei welcher die Bremskraft an den Hinterrädern ab­ nimmt, erhöht sich die Differenz zwischen Vorderachs- und Hin­ terachsblockierbremsdruck sogar drastisch, so daß die erfor­ derliche Pedalkraft von teilweise über 1500 N vom Fahrzeug­ führer nicht aufgebracht werden kann. An der Hinterachse wird daher Bremswirkung verschenkt. Die adaptive Druckerhöhung soll bei Beginn einer Blockierschutzregelung mittels der Hochdruck­ pumpe den Hinterachsbremsdruck so weit erhöhen, bis auch die Hinterräder in die Blockierschutzregelung kommen. Dazu wird das Trennventil in der Bremsleitung geschlossen, und die Hoch­ druckpumpe fördert Druckmittel in die Hinterachsbremsen. Der Blockierschutz der Hinterräder liegt bei Fading bei bis zu 166 bar. Der dazugehörige Vorderachsblockierdruck liegt dann über 100 bar. In der Regel ist das Trennventil so ausgelegt, daß es bei 100 bar Hauptzylinderdruck öffnet. Wenn also durch Betäti­ gung des Bremspedales an der Vorderachse über 100 bar erzielt wurden und daher die Vorderräder blockieren, so ist ein Schließen des Trennventils nicht möglich. Oder wenn bei ge­ schlossenem Trennventil das Bremspedal nachgetreten wird, so daß der Hauptzylinderdruck 100 bar überschreitet, so öffnet das Trennventil wieder. Bei solchen Hauptzylinderdrücken ist daher eine adaptive Druckerhöhung an den Hinterrädern nicht möglich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auch bei hohen Hauptzylinderdrücken eine adaptive Druckerhö­ hung an der Hinterachse möglich ist, wenn die Vorderräder blockieren.

Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Prinzip der Erfindung liegt darin, bei einer Aktivbremsung ohne Pedalbetätigung einen Teil des aufzubringenden Bremsdruckes von einer Fremdkraft- oder Fremddruckquelle oberhalb des Trennventils zur Verfügung zu stellen, und zwar in mindestens solchem Maße, daß der Haupt­ zylinderdruck, bei welchem das Trennventil in der Bremsleitung öffnet, soweit heraufgesetzt werden kann, daß das Trennventil seinen Öffnungsdruck auf keinen Fall erreicht hat, wenn die Vorderachsbremsen blockieren. Auf der anderen Seite kann der Öffnungsdruck des Überdruckventils, welcher den Druck unter­ halb des Trennventils bei einer Aktivbremsung ohne Pedalbe­ tätigung aus Geräuschdämpfungsgründen auf das nötige Maß be­ grenzt, abgesenkt werden, und zwar um den Betrag, welchen die Fremdruck- oder Fremdkraftquelle von der Seite oberhalb des Trennventils in den Bremskreis einsteuert. Der resultierende zur Verfügung stehende Bremsdruck bei einer Aktivbremsung ohne Pedalbetätigung, also beispielsweise bei einer Antriebs­ schlupfregelung, bleibt somit erhalten. Entscheidend ist dabei jedoch, daß bei einer Aktivbremsung mit Pedalbetätigung die Sicherheitsschwelle für das Öffnen des Trennventils so weit angehoben werden kann, daß auch bei hohem Hauptzylinderdruck durch die Hochdruckquelle ein zusätzlicher Druck aufgebracht werden kann, der mit Sicherheit auch die Hinterräder an die Blockiergrenze bringt.

Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun anhand der Beschreibung einer Zeichnung. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Bremsanlage, welche zumindest mit einer Blockierschutzregelung, einer Antriebsschlupfregelung und einer Einrichtung zur Aktivbremsung bei betätigtem Brems­ pedal ausgestattet ist.

Die dargestellte Bremsanlage weist einen Hauptzylinder 1 auf, der von einem Bremspedal 3 über einen pneumatischen Brems­ kraftverstärker 2 pedalkraftabhängig mit Druck beaufschlagbar ist. An den Hauptzylinder 1 ist ein Vorratsbehälter 4 ange­ schlossen, welcher das nötige Druckmittel zur Verfügung stellt. Zum Hauptzylinder 1 gehen zwei Bremskreise I und II aus, welche den Hauptzylinder 1 über je eine Bremsleitung 5 bzw. 6 mit den Radbremsen 7 bis 10 verbinden.

Der Bremskraftverstärker 2 ist als aktiver Bremskraftverstär­ ker ausgerüstet, d. h., daß er durch Ansteuerung eines elektro­ magnetischen Ventils auch ohne Betätigung des Bremspedals 3 in der Lage ist, im Hauptzylinder 1 Druck aufzubauen. In den Bremsleitungen 5 und 6 ist jeweils unmittelbar benachbart zum Hauptzylinder 1 ein Druck-Spannungswandler 11 bzw. 12 angeord­ net. Dieses sind Drucksensoren, die den Hauptzylinderdruck in den Bremsleitungen 5 und 6 detektieren. Da die Bremskreise I und II gleich aufgebaut sind, gilt die nun folgende Beschrei­ bung des Bremskreises 11 ebenso für den Bremskreis I.

In die Bremsleitung 6 ist ein Trennventil 13 eingefügt, wel­ ches als stromlos geöffnetes Magnetventil gestaltet ist. Par­ allel zum Trennventil 13 ist ein Überdruckventil 14 angelegt, welches zum Hauptzylinder 1 hin öffnet. Der Vordruck des Über­ druckventils 14 liegt erfindungsgemäß bei größenordnungsmäßig 100 bar Druckdifferenz. Ebenfalls parallel zum Trennventil 13 ist ein Rückschlagventil 15 angeordnet, welches gegensinnig zum Überdruckventil 14 durchlässig ist und ein pedalbetätigtes Einbremsen in den Bremskreis auch bei geschlossenem Trennven­ til 13 ermöglicht. Im weiteren Verlauf teilt sich die Brems­ leitung 6 in zwei Bremszweige 6' und 6'' auf, welche jeweils einer der Radbremsen 9 und 10 zugeordnet sind. In den Brems­ zweigen 6' und 6'' befindet sich jeweils ein elektromagnetisch betätigtes, stromlos geöffnetes Einlaßventil 16 bzw. 17, wel­ chen jeweils ein Rückschlagventil parallel geschaltet ist, das zum Hauptzylinder 1 hin öffnet. Von den Radbremsen 9 und 10 mündet jeweils ein Rücklaufzweig 18' bzw. 18'' in eine Rück­ laufleitung 18, an welche ein Niederdruckspeicher 19 an­ geschlossen ist. In die Rücklaufzweige 18' und 18'' ist jeweils ein Auslaßventil 20 bzw. 21 eingefügt, welches jeweils von einem stromlos geschlossenen Magnetventil gebildet wird. Vom Niederdruckspeicher 19 setzt sich die Rücklaufleitung 18 als erste Saugleitung 22 einer Rückförderpumpe 23 fort. Eine zwei­ te Saugleitung 24 zur Saugseite der Rückförderpumpe 23 zweigt von der Bremsleitung 6 zwischen Hauptzylinder 1 und Trennven­ til 13 ab und weist ein elektromagnetisch betätigtes Umschalt­ ventil 25 auf, welches stromlos geschlossen ist. Die Drucksei­ te der Rückförderpumpe 23 schließt über eine Druckleitung 26 an die Bremsleitung 6 zwischen Trennventil 13 und den Brems­ zweigen 6' und 6'' an.

Bei bekannten Systemen ist der Öffnungsdruck des Überdruckven­ tils 14 auf etwa 160 bar oder mehr eingestellt. Wenn bei sol­ chen Systemen beispielsweise eine Antriebsschlupfregelung durchgeführt werden soll, so werden das Trennventil 13 und das Umschaltventil 25 umgeschaltet, so daß die Rückförderpumpe 23, welche selbstansaugend ist, über die Saugleitung 24 und die Bremsleitung 6 durch den Hauptzylinder 1 hindurch aus dem Vor­ ratsbehälter 4 Druckmittel ansaugen kann und über die Druck­ leitung 26 in die Bremsleitung 6 unterhalb des Trennventils 13 verbringen kann. Auf diese Weise wird in den Radbremsen 9 und 10 ein Aktivbremsdruck aufgebaut. Sollte nur eines der beiden Räder zu einer angetriebenen Achse gehören, so wird das zu­ gehörige Einlaßventil 16 oder 17 des anderen Rades geschlos­ sen. Überschreitet der Förderdruck der Rückförderpumpe 23 den Wert von 160 bar, so wird alles weitere geförderte Druckmittel über das Überdruckventil 14 in die Bremsleitung und somit in den Vorratsbehälter 4 abgelassen.

Soll eine solche Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Aktiv­ bremsung ausgestattet werden, die auch während einer pedalbe­ tätigten Bremsung arbeitet, so ist zu berücksichtigen, daß das Überdruckventil 14 auf einen Differenzdruck reagiert. Das heißt, daß bei hauptzylinderseitig anstehendem Druck der rad­ bremsseitige Druck um diesen Betrag höher sein muß als die eingestellte Druckdifferenz des Überdruckventils, damit das Überdruckventil überhaupt öffnet. Bei einem Hauptzylinderdruck von 100 bar hieße das, daß sich in den Bremszweigen 6' und 6'' ein Druck von 260 bar befinden müßte, damit das Überdruckven­ til 14 Druckmittel abströmen läßt. Ein solcher Druck kann aber zur Beschädigung der Ventile führen, daß bei bisherigen Brems­ anlagen ab einem Hauptzylinderdruck von 100 bar das Trennven­ til 13 geöffnet wurde, um radbremsseitig Druck abzubauen.

Soll bei einer solchen Bremsanlage eine Aktivbremsung während einer pedalbetätigten Bremsung durchgeführt werden, so ist es offensichtlich, daß ein Fremddruckaufbau unterhalb des Trenn­ ventils nur dann möglich ist, wenn das Trennventil geschlossen ist. Das heißt, daß die Rückförderpumpe 23 nur dann einen Druck aufbauen kann, wenn der Hauptzylinderdruck unter 100 bar liegt. Oberhalb 100 bar Hauptzylinderdruck öffnet das Trenn­ ventil und jeder Fremddruckaufbau ist unmöglich.

Für die erfindungsgemäße Idee sei nun hier das Beispiel einer adaptiven Druckerhöhung an den Hinterradbremsen angeführt. Dabei ist es unerheblich, welche Bremskreisaufteilung vor­ liegt, da die Rückförderpumpen 23 und 26 der beiden Bremskrei­ se von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden und somit in beiden Bremskreisen Druck aufgebaut werden kann und soll. Sei für die Zwecke des Anwendungsbeispiels einmal angenommen, daß eine diagonale Bremskreisaufteilung vorliege, wobei die Rad­ bremse 9 einem Vorderrad und die Radbremse 10 einem Hinterrad zugeordnet sei. Sei ferner angenommen, daß die Fahrbahn einen Hochreibwert aufweise und eine pedalbetätigte Bremsung schon längere Zeit andauere. Dann tritt das sogenannte Fading auf, welches bewirkt, daß die Radbremse 9 das Vorderrad bei Brems­ drücken oberhalb von 100 bar zum Blockieren bringt, während das Hinterrad seine optimale Kraftschlußausnutzung noch nicht erreicht hat. In solchen Fällen ist es wünschenswert, auch die Hinterradbremsen auf einen Bremsdruck zu bringen, der eine maximale Ausnutzung der Bremskräfte bewirkt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Trennventil 13 erst bei einem Haupt­ zylinderdruck von größenordnungsmäßig etwa 150 bar öffnet. Der Wert kann schwanken, sollte aber so hoch liegen, daß ein sol­ cher Hauptzylinderdruck auf alle Fälle erst nach Blockieren der Vorderräder auftritt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß das Trennventil 13 zu einer adaptiven Druckerhö­ hung an der Hinterradbremse 10 geschlossen werden kann, obwohl ein hoher Hauptzylinderdruck ansteht. Nun ist die Rückförder­ pumpe 23 in der Lage, über das gleichzeitig mit dem Trennven­ til 13 umgeschaltete Umschaltventil 25 Druckmittel anzusaugen und in die Hinterradbremse 10 zu verbringen. Der Förderdruck der Rückförderpumpe gelangt nicht zur Vorderradbremse 9, da das Einlaßventil aufgrund des Erreichens der Blockiergrenze geschlossen ist. Auf diese Weise kann in der Hinterradbremse auf jeden Fall durch die Rückförderpumpe 23 ein Druck aufge­ baut werden, der auch die Hinterräder an die Blockiergrenze bringt, ohne daß das Trennventil 13 aus Sicherheitsgründen öffnet. Dadurch, daß der Vordruck des aktiven Bremskraftver­ stärkers 2 zusammen mit dem vom Bremspedal 3 eingespeisten Bremsdruck sich mit dem Förderdruck der Rückförderpumpe 23 überlagert, ist dennoch der Bremsdruck unterhalb des Trenn­ ventils 13 nicht höher als bei einer bekannten Bremsanlage. Da allerdings der Vordruck vom Hauptzylinder her nun durch die aktive Vorladung durch den Bremskraftverstärker höher ist, muß die beim Überdruckventil 14 eingestellte Druckdifferenz nied­ riger ausgelegt werden als bei herkömmlichen Bremsanlagen. Dies kann allerdings bei herkömmlicher Art des Druckaufbaus ohne Vorladung durch einen aktiven Bremskraftverstärker zu Problemen führen, da das Überdruckventil 14 unter Umständen durch den fehlenden Hauptzylinderdruck schon bei zu niedrigen Drücken öffnet. Daher beinhaltet die Erfindung auch bei einer Antriebsschlupfregelung eine Vorladung durch den fremd ansteu­ erbaren Bremskraftverstärker. Auf diese Weise wird bei einer Antriebsschlupfregelung beispielsweise hauptzylinderseitig ein Druck von 60 bar anliegen, so daß eine Druckdifferenz am Über­ druckventil von 100 bar bedeutet, daß der von der Rückförder­ pumpe 23 aufgebrachte Förderdruck bis zu 100 bar betragen kann. In der Summe also wird auch bei der Antriebsschlupfrege­ lung in den Bremszweigen 6' und 6'' derselbe Druck erreicht wie bei herkömmlichen Bremsanlagen. Die Erfindung wurde zwar an­ hand eines Beispiels erläutert, bei welchem als Fremddruck­ quelle zum Druckaufbau im Hauptzylinder 1 ein fremd ansteuer­ barer Bremskraftverstärker 2 benutzt wird. Es ist aber auch jede andere Fremdkraft- oder Fremddruckquelle verwendbar, wel­ che den Hauptzylinderdruck erhöht. Wichtig für die Erfindung ist es lediglich, daß der Druck oberhalb des Trennventils 13 höher ist als bei bekannten Bremsanlagen.

Des weiteren sind die Möglichkeiten zur Aktivbremsung mit und ohne Betätigung des Bremspedales nicht auf die genannten Ein­ griffe begrenzt. Es geht bei der Erfindung nicht darum, aus welchem Grund ein aktiver Bremseneingriff erfolgt, sondern darum, auch bei betätigtem Bremspedal einen ausreichenden Ak­ tivbremsdruck zur Verfügung stellen zu können, auch dann, wenn der vom Hauptzylinder 1 her anstehende Druck schon sehr hoch ist.

Claims (4)

1. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage mit einer Ein­ richtung zur Aktivbremsung, mit einem Hauptzylinder (1), einer Fremdkraft- oder Fremddruckquelle (2) zur Erhöhung des Hauptzylinderdruckes, mit zwei Bremsleitungen (5, 6), die zumindestens zu je einer Radbremse (7, 8, 9, 10) führen, und die mit je einem Trennventil (13) versehen sind, wel­ chem ein Überdruckventil (14) parallelgeschaltet ist, wel­ ches verhindert, daß der radbremsseitige Druck den Haupt­ zylinderdruck um mehr als einen bestimmten Betrag über­ schreitet, sowie mit einer Hochdruckpumpe (23), deren Druckseite an die Bremsleitung (6) zwischen Trennventil (13) und Radbremse (9, 10) anschließt, wobei das Trennventil (13) immer dann geöffnet wird oder bleibt, wenn der Hauptzylin­ derdruck eine bestimmte Druckschwelle überschreitet, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fremdkraft- oder Fremddruck­ quelle (2) bei einer Aktivbremsung ohne Bremspedalbetäti­ gung einen Hauptzylinderdruck erzeugt, der der Gleichung genügt:
p_TV = p_ÜV + p_F,
wobei p_TV der Hauptzylinderdruck ist, bei welchem das Trennventil öffnet und höher ist als der höchste zu erwar­ tende Bremsdruck, bei welchem die Vorderräder blockieren, wobei p_ÜV die Druckdifferenz ist, bei welchem das Über­ druckventil Druckmittel abläßt und p_F der von der Fremdkraft- oder Fremddruckquelle (2) erzeugte Hauptzylin­ derdruck.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdkraft- oder Fremddruckquelle ein fremd angesteuer­ ter Bremskraftverstärker (2) ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdkraft- oder Fremddruckquelle eine hydraulische Hilfsdruckpumpe ist.

4. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe (23) eine Rückförderpumpe ist, die mit einer ersten Saugleitung (22) an eine Rücklaufleitung (18) der Radbremse (9, 10) und mit einer zweiten Saugleitung (24) an die Bremsleitung (6) zwi­ schen Hauptzylinder (1) und Trennventil (13) anschließt.