DE19949817A1 - Betätigungseinheit für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Betätigungseinheit für eine Radbremse eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Eine Betätigungseinheit (1) für eine Radbremse (2) eines Kraftfahrzeuges weist eine durch einen Elektromotor (13) drehzahlveränderlich antreibbare hydraulische Pumpe (14) auf. Außerdem ist eine Zylinder-Kolben-Einheit (3) mit einem Kolben (6) mit beiderseits des Kolbens angeordneten Zylinderräumen (7, 8) vorgesehen. Mit der Zylinder-Kolben-Einheit (3) ist ein Bremsbelag (9) gegen ein mit einem Fahrzeugrad verbundenes Reibelement (10) preßbar und von diesem abhebbar. Zwischen der Pumpe (14) und der Zylinder-Kolben-Einheit (3) ist ein 4/3-Wegeventil (15) zum Modulieren des Drucks in der Zylinder-Kolben-Einheit vorgesehen. Der Betätigungseinheit (1) ist ein Steuergerät (29) zugeordnet, mit dem ein elektrisches Bremsanforderungssignal verarbeitbar sowie der Elektromotor (13) und das Wegeventil (15) steuerbar sind.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Betätigungseinheit nach der
Gattung des Patentanspruchs 1.
Es ist schon eine solche Betätigungseinheit für eine
Radbremse eines Kraftfahrzeugs bekannt (EP 0 025 714 A1),
bei der eine elektromotorische angetriebene hydraulische
Pumpe Druckmittel aus einem Vorratsbehälter ansaugt und in
einen Hochdruckspeicher fördert. Bei einer Bremsung wird
mittels eines elektrischen Bremsanforderungssignals über ein
elektronisches Steuergerät ein elektromagnetisch
betätigbares Wegeventil umgeschaltet und Bremsdruck in eine
Zylinder-Kolben-Einheit zum Anpressen eines Bremsbelags
gegen ein mit einem Fahrzeugrad verbundenes Reibelement
eingesteuert. Da das Wegeventil lediglich zwischen
Druckaufbau und Druckabbau schaltbar ist, ist ein
angenähertes Druckhalten nur durch ständiges Umschalten des
Ventils zwischen seinen beiden Stellungen erzeugbar und
daher eine Bremsdruckmodulation wenig komfortabel. Außerdem
benötigt der Druckmittel-Vorratsbehälter zusätzlichen
Bauraum in der Betätigungseinheit.
Die erfindungsgemäße Betätigungseinheit mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß
deren Bauvolumen relativ gering ist, weil ein Druckmittel-
Vorratsbehälter nicht erforderlich ist, da bei einem
Bremsvorgang stets die gleichen Druckmittelvolumina zwischen
den beiden Zylinderräumen der Zylinder-Kolben-Einheit
ausgetauscht werden. Die Betätigungseinheit weist also ein
geschlossenes hydraulisches System auf. Dadurch kann die
Betätigungseinheit bereits mit Druckmittel gefüllt am
Fahrzeug montiert werden. Darüber hinaus sind mittels des
Ventils Phasen für Bremskraftaufbau, -halten und -abbau
schaltbar, wobei der Bremskraftabbau aktiv von der Pumpe
unterstützt wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Patentanspruch 1 angegebenen Betätigungseinheit möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
als Schaltplan einer Betätigungseinheit für eine Radbremse
eines Kraftfahrzeugs vereinfacht dargestellt und in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Kraftfahrzeug ist
an seinen Rädern jeweils mit einer Betätigungseinheit 1 für
eine Radbremse 2 ausgestattet. Die als Schaltschema
wiedergegebene Betätigungseinheit 1 weist eine Zylinder-
Kolben-Einheit 3 auf, deren Zylinder 4 in seiner gesamten
Länge von einer Kolbenstange 5 durchdrungen ist. Ein auf
dieser angeordneter Kolben 6 ist mit beiderseits gleichen
Flächen ausgebildet. Der Kolben 6 trennt im Zylinder 4 zwei
mit einem hydraulischen Druckmittel gefüllte Zylinderräume 7
und 8 voneinander ab. Die Kolbenstange 5 der Zylinder-
Kolben-Einheit 3 wirkt seitens des Zylinderraums 7 auf
wenigstens einen Bremsbelag 9 ein, der gegen ein mit einem
Fahrzeugrad verbundenes Reibelement 10, bei einer
Scheibenbremse eine Bremsscheibe, preßbar und von diesem
abhebbar ist.
Zu der Betätigungseinheit 1 gehört eine durch einen
Elektromotor 13 drehzahlveränderlich antreibbare
hydraulische Pumpe 14. Desweiteren ist ein schaltungsmäßig
zwischen der Zylinder-Kolben-Einheit 3 und der Pumpe 14
angeordnetes Wegeventil 15 vorgesehen. Dieses hat vier
Anschlüsse und drei Schaltstellungen. Ein erster Anschluß A
ist durch eine erste Leitung 16 mit dem ersten,
bremsbelagseitigen Zylinderraum 7 der Zylinder-Kolben-
Einheit 3 verbunden. Von einem zweiten Anschluß B führt eine
zweite Leitung 17 zu dem zweiten, bremsbelagabgewandten
Zylinderraum 8 der Zylinder-Kolben-Einheit 3. An diese
Leitung 17 ist ein Meßumformer 18, nachfolgend Drucksensor
genannt, zum Messen des Druckes in dem Zylinderraum 8
angeschlossen. Ein dritter Anschluß P des Wegeventils 15
steht durch eine dritte Leitung 19 mit der Druckseite 20 der
Pumpe 14 in Verbindung. Von einem vierten Anschluß T führt
eine vierte Leitung 21 zu der Saugseite 22 der Pumpe 14. An
die vierte Leitung 21 ist ein kleinvolumiger Druckmittel-
Ausgleichsbehälter 23 angeschlossen, der durch eine luft-
und feuchtigkeitsdichte Membrane 24 gegen Atmosphäre
abgedichtet ist. Das Wegeventil 15 hat eine federzentrierte
erste Schaltstellung I (Mittelstellung) sowie zwei
elektromagnetbetätigte Schaltstellungen II und III. In der
ersten Schaltstellung I ist die Druckseite 20 der Pumpe 14
mit deren Saugseite 22 verbunden, und die beiden Anschlüsse
A und B der zu den beiden Zylinderräumen 7 und 8 der
Zylinder-Kolben-Einheit 3 führenden Leitungen 16 und 17 sind
abgesperrt. In der zweiten Schaltstellung II stehen die
Druckseite 20 der Pumpe 14 mit dem zweiten Zylinderraum 8
und die Saugseite 22 der Pumpe mit dem ersten Zylinderraum 7
in Verbindung. In der dritten Schaltstellung III sind die
Druckseite 20 der Pumpe 14 mit dem ersten Zylinderraum 7 und
die Saugseite 22 der Pumpe mit dem zweiten Zylinderraum 8
der Zylinder-Kolben-Einheit 3 verbunden.
Die Betätigungseinheit 1 sowie den weiteren Fahrzeugrädern
zugeordnete Betätigungseinheiten sind vom Fahrzeugführer
mittels eines Bremspedals 27 ansteuerbar, dessen Pedalweg
mit einem Meßumformer 28, nachfolgend als Wegsensor
bezeichnet, erfaßbar ist. Darüber hinaus ist ein
elektronisches Steuergerät 29 vorgesehen, mit dem das ein
elektrisches Bremsanforderungssignal des Wegsensors 28
darstellende Signal verarbeitbar ist. Mit dem Steuergerät 29
sind der Elektromotor 13 und das 4/3-Wegeventil 15 aller
Betätigungseinheiten 1 des Fahrzeugs steuerbar. Desweiteren
sind die von den Drucksensoren 18 der Betätigungseinheiten 1
gemessenen Signale im Steuergerät 29 verarbeitbar.
Schließlich sind in dem Steuergerät 29 schlupfabhängige
Signale, welche mit nicht dargestellten Raddrehfühlern an
den Fahrzeugrädern erfaßt werden, zum Zwecke der
Schlupfregelung z. B. für eine Bremsblockierschutz-,
Antriebsschlupfschutz- oder Fahrstabilitätssteuerung des
Fahrzeugs verarbeitbar.
Die Betätigungseinheit 1 hat folgende Wirkungsweise:
Mit der Erzeugung eines Bremsanforderungssignals, sei es durch Bremspedalbetätigung oder die nicht näher beschriebene Fahrstabilitätssteuerung des Fahrzeugs, werden vom Steuergerät 29 der Elektromotor 13 der Pumpe 14 in Betrieb gesetzt und das Wegeventil 15 aus der Mittelstellung I in die Schaltstellung II geschaltet. Die Pumpe 14 saugt aus dem bremsbelagseitigen Zylinderraum 7 Druckmittel an und fördert dieses in den bremsbelagabgewandten Zylinderraum 8 der Zylinder-Kolben-Einheit 3. Der Kolben 6 mit Kolbenstange 5 wird in der Zeichnung nach links verschoben und der wenigstens eine Bremsbelag 9 gegen das Reibelement 10 in Abhängigkeit vom Pumpendruck gepreßt. Dabei kann mittels der drehzahlveränderlichen Steuerung des Elektromotors 13 die Druckanstiegsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Verlauf des Bremsanforderungssignal eingestellt werden. Der im Zylinderraum 8 wirkende Druck wird vom Drucksensor 18 erfaßt und dessen Signal im Steuergerät 29 verarbeitet. Mit Erreichen des vom Bremsanforderungssignal abhängigen Drucks im Zylinderraum 8 wird das Wegeventil 15 in die Stellung I geschaltet, so daß unter Aufrechterhaltung des Bremsdruckes das von der Pumpe 14 geförderte Druckmittel durch die Leitung 21 zur Saugseite 15 der Pumpe abgeleitet wird. Zur Verringerung und gegebenenfalls dem völligen Abbau des Drucks im Zylinderraum 8 wird das Wegeventil 15 in die Schaltstellung III geschaltet. Aufgrund der Elastizität der Radbremse 2 und des von der Pumpe 14 in den Zylinderraum 7 geförderte Druckmittel wird der Kolben 6 zurückgeführt. Dabei ist der Bremsbelag 9 zur Einstellung eines Lüftspiels von dem Reibelement 10 abhebbar.
Mit der Erzeugung eines Bremsanforderungssignals, sei es durch Bremspedalbetätigung oder die nicht näher beschriebene Fahrstabilitätssteuerung des Fahrzeugs, werden vom Steuergerät 29 der Elektromotor 13 der Pumpe 14 in Betrieb gesetzt und das Wegeventil 15 aus der Mittelstellung I in die Schaltstellung II geschaltet. Die Pumpe 14 saugt aus dem bremsbelagseitigen Zylinderraum 7 Druckmittel an und fördert dieses in den bremsbelagabgewandten Zylinderraum 8 der Zylinder-Kolben-Einheit 3. Der Kolben 6 mit Kolbenstange 5 wird in der Zeichnung nach links verschoben und der wenigstens eine Bremsbelag 9 gegen das Reibelement 10 in Abhängigkeit vom Pumpendruck gepreßt. Dabei kann mittels der drehzahlveränderlichen Steuerung des Elektromotors 13 die Druckanstiegsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Verlauf des Bremsanforderungssignal eingestellt werden. Der im Zylinderraum 8 wirkende Druck wird vom Drucksensor 18 erfaßt und dessen Signal im Steuergerät 29 verarbeitet. Mit Erreichen des vom Bremsanforderungssignal abhängigen Drucks im Zylinderraum 8 wird das Wegeventil 15 in die Stellung I geschaltet, so daß unter Aufrechterhaltung des Bremsdruckes das von der Pumpe 14 geförderte Druckmittel durch die Leitung 21 zur Saugseite 15 der Pumpe abgeleitet wird. Zur Verringerung und gegebenenfalls dem völligen Abbau des Drucks im Zylinderraum 8 wird das Wegeventil 15 in die Schaltstellung III geschaltet. Aufgrund der Elastizität der Radbremse 2 und des von der Pumpe 14 in den Zylinderraum 7 geförderte Druckmittel wird der Kolben 6 zurückgeführt. Dabei ist der Bremsbelag 9 zur Einstellung eines Lüftspiels von dem Reibelement 10 abhebbar.
Während der gesamten Dauer der Bremsung ist der Elektromotor
13 eingeschaltet und die Pumpe 14 fördert ständig
Druckmittel. Dabei kann mit dem Wegeventil 15 Bremskraft
aufgebaut, gehalten und abgebaut werden durch entsprechende
Druckeinsteuerung beziehungsweise Druckabbau im jeweiligen
Zylinderraum 7 beziehungsweise 8. Der Gradient für
Druckaufbau und Druckabbau ist dabei mittels des
Elektromotors 13 einstellbar. Desweiteren ist es mit dem der
Betätigungseinheit 1 möglich, den Bremsdruck beziehungsweise
die Bremskraft zum Zwecke der Schlupfsteuerung beim Anfahren
und Bremsen, zur Fahrstabilitätssteuerung sowie zum
fahrerunabhängigen Bremsen zu steuern. Im übrigen ist eine
Feststellbremsung dadurch zu verwirklichen, daß in der
Schaltstellung II Bremsdruck in den Zylinderraum 8
eingesteuert, das Wegeventil 15 in die Schaltstellung I
umgeschaltet und der Elektromotor 13 außer Betrieb gesetzt
wird.
Für den Betrieb der Betätigungseinheit 1 ist der
Druckmittel-Ausgleichsbehälter 23 an und für sich nicht
erforderlich, da das beschriebene hydraulische System ein
geschlossenes ist und bei einer Bremsung lediglich
Druckmittel zwischen den beiden Zylinderräumen 7 und 8
ausgetauscht wird. In der Praxis kann der Ausgleichsbehälter
23 benutzt werden, um an Dichtstellen der Zylinder-Kolben-
Einheit 3 oder der Pumpe 14 verlorengegangenes Druckmittel
zu ersetzen oder wärmebedingte Volumenschwankungen des im
System befindlichen Druckmittels auszugleichen. Die
Betätigungseinheit ist ein für jedes Fahrzeugrad autarkes
System. Vorteilhafterweise ist jede Betätigungseinheit des
Fahrzeugs an eine separate Energieversorgung oder sind
Gruppen von Betätigungseinheiten an separate
Energieversorgungen angeschlossen. Beim Ausfall einer
Energieversorgung bleiben die übrigen Betätigungseinheiten
funktionsfähig.
Claims (5)
1. Betätigungseinheit (I) für eine Radbremse (2) eines
Kraftfahrzeugs,
- - mit einer durch einen Elektromotor (13) antreibbaren hydraulischen Pumpe (14),
- - mit einer Zylinder-Kolben-Einheit (3), mit der wenigstens ein Bremsbelag (9) gegen ein mit einem Fahrzeugrad verbundenes Reibelement (10) preßbar und von diesem abhebbar ist,
- - mit einem zwischen der Pumpe (14) und der Zylinder-Kolben- Einheit (3) angeordneten Ventil (15) zum Modulieren des Drucks in der Zylinder-Kolben-Einheit (3),
- - sowie mit einem Steuergerät (29), mit dem ein elektrisches Bremsanforderungssignal verarbeitbar sowie der Elektromotor (13) und das Ventil (15) steuerbar sind,
- - daß die Zylinder-Kolben-Einheit (3) einen Kolben (6) mit beiderseits gleichen Flächen sowie einen Zylinder (4) mit beiderseits des Kolbens (6) angeordnetem Zylinderräumen (7, 8) aufweist
- - und daß das Ventil (15) vier Anschlüsse (A, B, P, T) und drei Schaltstellungen (I, II, III) hat,
- - wobei ein Anschluß (A) mit dem ersten, bremsbelagseitigen Zylinderraum (7), ein Anschluß (B) mit dem zweiten, bremsbelagabgewandten Zylinderraum (8), ein Anschluß (P) mit der Druckseite (20) der Pumpe (14) und ein Anschluß (T) mit der Saugseite (22) der Pumpe (14) verbunden sind
- - und ferner in einer ersten Schaltstellung (I) die Druckseite (20) der Pumpe (14) mit deren Saugseite (22) verbunden sowie die Anschlüsse (A, B) zu den Zylinderräumen (7, 8) abgesperrt sind,
- - in einer zweiten Schaltstellung (II) die Druckseite (20) der Pumpe (14) mit dem zweiten Zylinderraum (8) und die Saugseite (22) der Pumpe (14) mit dem ersten Zylinderraum (7) in Verbindung stehen
- - und in einer dritten Schaltstellung (III) die Druckseite (20) der Pumpe (14) mit dem ersten Zylinderraum (7) und die Saugseite (22) der Pumpe (14) mit dem zweiten Zylinderraum (8) verbunden sind.
2. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer Betriebsbremsbetätigung die
Pumpe (14) ständig angetrieben ist.
3. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druck im bremsbelagabgewandten
zweiten Zylinderraum (8) mit einem Meßumformer (18) meßbar
und dessen Signal im Steuergerät (29) verarbeitbar ist.
4. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ventil (15) in Abhängigkeit von
Schlupfsignalen steuerbar ist.
5. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Saugseite (22) der Pumpe (14) mit
einem Druckmittel-Ausgleichsbehälter (23) verbunden ist.
Priority Applications (5)
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