DE4232614A1

DE4232614A1 - Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage

Info

Publication number: DE4232614A1
Application number: DE19924232614
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Volz; Dalibor Zaviska
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1992-09-29
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1994-03-31
Also published as: WO1994007719A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage, mit einem Hauptzylinder, mit elektrisch betätigbaren Ein- und Auslaßventilen zur Bremsdruckmodulation, mit einer elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe zur Rückförderung des in den Bremsdruckabbauphasen aus den Radbremsen über die Auslaßventile abfließenden Druckmittels in den Hauptzylinder und/oder in die Radbremsen, mit Sensoren zur Ermittlung der Regelgrößen und mit einer elektronischen Schaltung zur Auswertung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Ventilbetätigungs- und Pumpenansteuerungssignalen.

Blockiergeschützte Bremsanlagen (ABS-Anlagen) dieser Art sind bekannt. Die zur Rückförderung des Druckmittels, das während einer Regelung zum Druckabbau aus einem Radbremszylinder über ein Auslaßventil abgeleitet wird, vorhandenen Pumpen müssen natürlich derart ausgelegt werden, daß sie die im ungünstigsten Fall benötigte Förderleistung bei dem maximal möglichen Gegendruck erbringen. Für die Vielzahl aller ABS-Bremsungen, die nur einen Bruchteil der maximal möglichen Leistung erfordern, ist folglich das Motor-Pumpen-Aggregat überdimensioniert. Dies führt im "Normalfall" zu viel zu hohen Förderleistungen und hat störende Pumpen-, Motor- und Ventilgeräusche sowie unerwünschte, den Komfort beeinträchtigende Pedalbewegungen zur Folge.

Es ist auch bereits bekannt, die Drehzahl einer Hydraulikpumpe zur Minderung der störenden Geräusche zu verringern, wenn dies die in der jeweiligen Situation benötigte Förderleistung zuläßt (DE 40 32 876 A1).

Ferner ist es aus der Offenlegungsschrift DE 40 20 449 A1 bereits bekannt, die Hydraulikpumpe einer ABS-Anlage, die einen Hauptzylinder mit einem Wegschalter aufweist, durch eine Folge kurzer Pulse anzusteuern, deren Pausen in Abhängigkeit von dem Druckmittelbedarf und von der Richtung der erforderlichen Positionierung des Hauptzylinderkolbens variiert werden kann. Als Meßgröße zur Bestimmung des Druckmittelbedarfes werden dabei die Einschaltzeiten von Magnetventilen, die zur Bremsdruckmodulation dienen, ausgewertet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage derart auszugestalten, daß die in der jeweiligen Situation benötigte Förderleistung der Hydraulikpumpe möglichst genau ermittelt wird und folglich die Förderleistung auf diesen Wert beschränkt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die in Anspruch 1 beschriebene Weiterbildung der eingangs genannten Bremsanlage. Diese Weiterbildung besteht darin, daß Einrichtungen zur Messung des am Ausgang der Auslaßventile herrschenden Druckes und/oder der über die Auslaßventile fließenden Druckmittelmengen vorhanden sind, daß mit Hilfe der elektronischen Schaltung, die in der jeweiligen Regelungssituation benötigte Förderleistung der Hydraulikpumpe aus den Ausgangssignalen der Meßeinrichtungen ermittelt wird und daß die Drehzahl der Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von der benötigten Förderleistung variiert wird.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist an dem Ausgang des Auslaßventiles ein Niederdruckspeicher angeschlossen, dessen Volumenaufnahme als Maß für die über das Auslaßventil fließende Druckmittelmenge ausgewertet wird. Enthält der Niederdruckspeicher einen bei Aufnahme von Druckmittel gegen Federkraft verschiebbaren Kolben, ist es zweckmäßig, diese Kolbenverschiebung mit Hilfe eines Wegsensors zu messen. Das Ausgangssignal dieses Wegsensors gibt dann unmittelbar Aufschluß über den momentanen Speicherinhalt des Niederdruckspeichers.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten dem Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in prinzipieller Vereinfachung die wesentlichen Komponenten einer Bremsanlage nach der Erfindung wiedergibt.

Nach dieser Abbildung ist ein Fahrzeugrad 1 über ein elektrisch bzw. elektromagnetisch betätigbares Einlaßventil 2 an einen Bremskreis I eines Hauptbremszylinders 3 angeschlossen. Das Einlaßventil ist in seiner Ruhestellung auf Durchlaß geschaltet.

Zum Druckabbau während einer Blockierschutzregelung ist ein gleichartiges Auslaßventil 4 vorhanden, das jedoch in seiner Ruhestellung keinen Druckmitteldurchfluß zuläßt. Das über dieses Auslaßventil 4 abgeleitete Druckmittel wird über eine Hydraulikpumpe 5 in den Bremskreis 1 bzw. in den Hauptzylinder 3 und/oder in die Radbremse 6 des Rades 1 zurückgefördert.

Die Hydraulikpumpe 5 wird mit Hilfe eines Elektromotors M angetrieben; zur variablen Ansteuerung des Motors M ist ein Kontakt in symbolisch angedeutet.

Außerdem ist an die den Ausgang des Auslaßventils 4 mit der Saugseite der Hydraulikpumpe 5 verbindende Hydraulikleitung 7 ein Niederdruckspeicher 8 angeschlossen. Eine Speicherkammer 9 des Niederdruckspeichers 8 wird durch die Stirnfläche eines Kolbens 10, der gegen die Kraft einer Feder 11 verschiebbar ist, begrenzt. Der Kolbenhub wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Wegsensors 12, der ein dem Hub entsprechendes elektrisches Signal abgibt, gemessen. Zur Bestimmung des hydraulischen Druckes in der Hydraulikleitung 7 und damit in der Speicherkammer 9 des Niederdruckspeichers 8 ist ein Drucksensor 13 vorhanden.

Schließlich gehört zu der erfindungsgemäßen Bremsanlage noch ein elektronischer Regler 14, der von Sensoren gelieferte Eingangssignale logisch verknüpft, auswertet und Steuersignale erzeugt. Im einzelnen werden dem Regler 14 die Ausgangssignale sogenannter Radsensoren 15 sowie die Ausgangssignale des Drucksensors 13 und/oder des Wegsensors 12 zugeführt. Die Ausgangssignale A₁ bis A_n, A_m dienen zur Ansteuerung der Ein- und Auslaßventile 2, 4 und - über den Kontakt m - des Antriebsmotors M der Hydraulikpumpe 5.

Die Abbildung zeigt den Anschluß nur eines Fahrzeugrades 1 an den Hauptzylinder 3 der Bremsanlage. Sehr häufig werden heutzutage Hauptzylinder mit zwei hydraulisch getrennten Bremskreisen, an denen jeweils die Räder einer Fahrzeugdiagonalen angeschlossen sind, verwendet. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Bremsdruck in den Vorderrädern über radindividuelle Einlaß-/Auslaßventilpaare (2, 4) unabhängig voneinander, den Bremsdruck in den Hinterrädern dagegen nach dem "Select low"-Prinzip gemeinsam zu modulieren; für diese gemeinsame Regelung des Hinterachs-Bremsdrucks sind allerdings bei diagonaler Bremskreisaufteilung ebenfalls jeweils ein Einlaß-/Auslaßventilpaar erforderlich.

Eine Bremsanlage der dargestellten Art funktioniert im Prinzip wie folgt:

Solange der Radlauf stabil ist, bleiben die Ventile in der dargestellten Ruhelage; das Einlaßventil 2 ist auf Durchlaß, das Auslaßventil 4 auf Sperren geschaltet. Die Hydraulikpumpe 5 steht still.

Lassen die Sensorsignale erkennen, daß ein Rad, hier das Rad 1, zu blockieren droht, wird durch Ansteuerung des Einlaß- und des Auslaßventiles 2 bzw. 4 und gleichzeitige Einschaltung der Hydraulikpumpe 5 der Bremsdruck in der Radbremse des Rades 1 abgebaut. Ein schneller, wirkungsvoller Bremsdruckabbau, auch aus hohem Druckniveau, wird dabei durch den Niederdruckspeicher 8 begünstigt, der in der Anlaufphase der Pumpe 5 das über das Auslaßventil 4 abgeleitete Druckmittelvolumen aufnimmt. Der Kolben 10 des Niederdruckspeichers 8 wird dabei gegen die (relativ geringe) Kraft der Rückstellfeder 11 verschoben.

Erfindungswesentlich ist das Sensieren der Verschiebung des Kolbens 10 als Maß für die von dem Niederdruckspeicher 8 aufgenommene Druckmittelmenge und/oder das Sensieren des Druckes im Niederdruckspeicher 8. Der gleiche Druck herrscht am Ausgang des Auslaßventiles 4, an der Saugseite der Hydraulikpumpe 5 und in der Druckmittelleitung 7. Die Druckmittelmenge im Speicher 8 läßt sich sehr einfach messen, z. B. mit Hilfe des Wegsensors 12, der an der Kolbenstange sitzt.

Es ist Ziel der Erfindung, die Ansteuerung der Hydraulik- bzw. Rückförderpumpe 5 möglichst genau dem Volumenbedarf in der jeweiligen Regelungssituation anzupassen. Die Drehzahl der Pumpe, die die Förderleistung maßgeblich bestimmt, wird in den allermeisten Situationen weit unter dem Nennwert oder Maximalwert der Pumpe liegen, was eine entscheidende Geräuschminderung und Komforterhöhung, z. B. Verringerung der Pedalbewegungen, zur Folge hat. Der Pumpenmotor M wird mit einem variablen Spannungssignal oder vorzugsweise mit einer Pulsfolge, deren Pulsdauer-/Pulspausenverhältnis variabel ist, angesteuert. Die Amplitude bzw. das Pulsdauer-/Pulspausenverhältnis legt der Regler 14 fest, wobei erfindungsgemäß das Ausgangssignal des Wegsensors 12 und/oder des Drucksensors 13 einen entscheidenden Beitrag zur exakten Bestimmung des erforderlichen Fördervolumens der Pumpe 5 und damit zur Bildung des Ansteuersignals leisten.

Je nach Aufbau und Auslegung der speziellen Bremsanlage und der verschiedenen Komponenten dürfte ein Wegsensor oder ein Drucksensor genügen. Sind beide Sensortypen vorhanden, ist eine gegenseitige Überwachung möglich. In die Signalauswertung werden zweckmäßigerweise nicht nur der momentane Druck und/oder die Position des Kolbens 10 einbezogen, sondern auch die Gradienten oder Änderungen dieser Größen, indem bei der Signalauswertung mit Hilfe des Reglers 14 die erste und/oder zweite Ableitung der Kolbenbewegung und/oder des Druckes gebildet und ausgewertet werden.

Erfindungsgemäß wird also durch Einfügung einfacher, kostengünstiger Sensoren am Ausgang des Auslaßventiles 4 und/oder am Niederdruckspeicher 8 die Voraussetzung für eine exakte Anpassung der Pumpen-Förderleistung an den jeweiligen, in weiten Grenzen schwankenden Druckmittelbedarf geschaffen.

Die an sich zur Steuerung der Hydraulikpumpe 5 vorgesehenen Sensoren liefern auch Informationen über den Regelungsvorgang, die natürlich auch in die Blockierschutzregelung einbezogen werden können. Der tatsächliche Druck in der Radbremse 6, der eine wichtige Regelgröße ist, wird nämlich in der Praxis nur indirekt, nämlich durch Auswertung der Ventilbetätigungszeiten, gemessen bzw. abgeschätzt. Die Ausgangssignale des Weg- und Drucksensors 13 lassen Rückschlüsse auf den Druck in der Radbremse 6 zu.

Der Drucksensor 13 ist insbesondere dann entbehrlich, wenn durch die mit dem Wegsensor 12 gemessene Volumenbewegung in Abhängigkeit von der Kennlinie des Niederdruckspeichers 8 der Druckverlauf ermittelt werden kann.

Claims

1. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage, mit einem Hauptzylinder, mit elektrisch betätigbaren Ein- und Auslaßventilen zur Bremsdruckmodulation, mit einer elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe zur Rückförderung des in den Bremsdruckabbauphasen aus den Radbremsen über die Auslaßventile abfließenden Druckmittels in den Hauptzylinder und/oder in die Radbremsen, mit Sensoren zur Ermittlung der Regelgrößen und mit einer elektronischen Schaltung zur Auswertung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Ventilbetätigungs- und Pumpenansteuerungssignalen, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (12, 13) zur Messung des am Ausgang der Auslaßventile herrschenden Druckes und/oder der über die Auslaßventile (4) fließenden Druckmittelmengen vorhanden sind, daß mit Hilfe der elektronischen Schaltung (14), die in der jeweiligen Regelungssituation benötigte Förderleistung der Hydraulikpumpe (5) aus den Ausgangssignalen der Meßeinrichtungen (12, 13) ermittelt wird und daß die Drehzahl der Hydraulikpumpe (5) in Abhängigkeit von der benötigten Förderleistung variiert wird.

2. Bremsanlagen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Auslaßventile (4) Niederdruckspeicher (8) angeschlossen sind, deren Volumenaufnahmen als Maß für die über die Auslaßventile (4) fließenden Druckmittelmengen ausgewertet werden.

3. Bremsanlagen nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckspeicher (8) einen bei Aufnahme von Druckmittel gegen Federkraft verschiebbaren Kolben (10) mit einem Wegsensor (12), der den Hub des Kolbens (10) mißt, aufweist.