DE4232614A1 - Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage - Google Patents
Blockiergeschützte hydraulische BremsanlageInfo
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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 An, Am 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 (3)
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.
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