DE4430168B4

DE4430168B4 - Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE4430168B4
Application number: DE4430168A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Kellner; Peter Dipl.-Ing. Schubert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2014-08-26
Also published as: GB9516523D0; JPH0867242A; DE4430168A1; GB2292590A; US5531509A; GB2292590B

Abstract

Fahrzeugbremsanlage mit einem Hauptzylinder zur Versorgung von Radbremszylindern mit Bremsdruck, mit einem dem Hauptzylinder zu dessen Betätigung zugeordneten hydraulischen Bremskraftverstärker, der einen in einer Verstärkerkammer in Richtung zum Hauptzylinder verschiebbaren Verstärkerkolben hat, mit einer hydraulischen Energiequelle, die ein Reservoir, eine Pumpe und Ventilmittel und eine Druckleitung hat, zum Erzeugen von Verstärkerdruck für die Verstärkerkammer zum hydraulischen Verschieben des Verstärkerkolbens, mit einem Bremspedal zur Notverschiebung des Verstärkerkolbens bei Ausfall der Energiequelle, mit einem zwischen dem Bremspedal und dem Verstärkerkolben angeordneten Wegsimulator, der eine während Bremskraftverstärkungsbetriebs zusammendrückbare Simulatorfeder hat, mit einer an die Druckleitung angeschlossenen elektrisch steuerbaren Ventilanordnung, von der ausgehend eine Rücklaufleitung zum Reservoir führt, zum Einstellen von Verstärkungsdruck in der Verstärkerkammer, mit einem mittels des Bremspedals verstellbaren Sensor (34, 34a, 64) zum Abgeben einer elektrischen Signalgröße in Abhängigkeit von der Betätigung des Bremspedals und mit einem an den Sensor angeschlossenen elektronischen Steuergerät zum elektrischen Steuern der Ventilanordnung bei Betätigung des...

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremsanlage nach der Gattung des Anspruchs 1. Eine derartige Fahrzeugbremsanlage ist durch die US 4 667 476 bekannt. Sind bei einer solchen Fahrzeugbremsanlage deren Energiequelle als hydraulische Konstantdruckquelle ausgebildet ist, und deren elektrische Steuerung intakt, dann erfaßt ein Pedalkraftsensor eine auf einen Pedalhebel ausgeübte Fußkraft des Fahrers und gibt ein Signal mit zugeordneter Größe an die elektronische Steuerung. Die elektronische Steuerung steuert ein Elektromagnetventil, das dann Druckmittel aus der Energiequelle in eine Bremskraftverstärkerkammer einleitet, und dadurch wird dort ein Bremskraftverstärkerkolben druckbeaufschlagt und verschoben, so daß in einem zugeordneten Hauptbremsrylinder Bremsdruck entsteht. Dabei eilt der Bremskraftverstärkerkolben einem mittels des Pedalhebels verschiebbaren Pedalstößel voraus. Dadurch erfolgt die Betätigung des Hauptbremsrylinders allein mittels des Bremskraftverstärkerkolbens. Ein mit dem Pedalstößel verkoppelter Wegsimulator mit einer Simulatorfeder dient dazu, daß der Fahrer den Pedalhebel mit steigender Pedalkraft zu verstellen hat und dadurch mit Gefühl eine gewollte Bremswirkung einstellen kann. Ist die elektronische Steuerung defekt und/oder die Energiequelle nicht ausreichend funktionstüchtig, dann kann der Fahrer über den Pedalhebel und den Pedalstößel den Hauptbremszylinder zur Bremskrafterzeugung betätigen. Ist nur die elektronische Steuerung defekt, so fehlt beim Zusammendrücken der Simulatorfeder verbrauchte Fußarbeit des Fahrers bei der Bremskrafterzeugung. Das Elektromagnetventil ist als ein Mehrstellungs-Wegeventil ausgebildet und besitzt zwei Elektromagnete für variable Magnetkräfte. Ein solches Mehrstellungs-Wegeventil besitzt relativ enge Durchlaßquerschnitte und kann deshalb in nachteiliger Weise zum Verstopfen neigen. Weil dieses Mehrstellungs-Wegeventil aber auch zum Ableiten der Flüssigkeit aus dem Bremskraftverstärker dient, besteht anläßlich einer Verstopfung auch die Gefahr, daß die Fahrzeugbremsanlage ganz ausfällt oder daß eine Bremswirkung nicht aufhört und das Fahrzeug nicht in einer verkehrsbedingt notwendigen Weise weiterbewegbar ist. Auch besteht die Gefahr, daß bei einem nicht ausreichenden Lösen der Bremsen diese während einer Fahrt überhitzt und beschädigt oder gar untauglich gemacht werden.

Aus der DE 36 00 729 A1 ist darüber hinaus ein Bremskraftverstärker mit einem hydraulisch beaufschlagbaren Verstärkerkolben bekannt. Ein 4/3-Wege-Schaltventil steuert dazu Druckmittelverbindungen zwischen einer Druckleitung mit Pumpe, einer Rücklaufleitung mit Reservoir und einer Druckmittelleitung zur Verstärkerkammer des Verstärkerkolbens in Abhängigkeit eines elektrischen Ansteuersignals. Aus dem Reservoir saugt die Pumpe Druckmittel an.

Ferner beschreibt die DE 42 42 850 A1 den konstruktiven Aufbau eines Drosselventils mit Zu- und Ablauf.

Hinweise bezüglich der Ausbildung eines geschlossenen, permanent mit der Verstärkerkammer verbunden Druckmittelkreises zur hydraulischen Beaufschlagung des Verstärkerkolbens einer Fahrzeugbremsanlage sind nicht zu entnehmen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Fahrzeugbremsanlage umfassend eine Fremdkraft-Betriebsbremse, eine Muskelkraft-Hilfsbremse, einen Wegsimulator und einen Bremskraftverstärker vorzuschlagen, die neben einer geringen Empfindlichkeit gegen Verschmutzungen aus dem Druckmittel hinsichtlich der Bereitstellung der Verstärkerenergie weitergebildet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Indem anstelle der Konstantdruck-Energiequelle mit einem Vorrat in Höhe wenigstens des höchsten benötigten Verstärkungsdrucks nun eine hydraulische Konstantstrom-Energiequelle verwendet wird in Kombination einer dem Bremskraftverstärker zugeordeten Ventilanordnung, die durch ihren Aufbau bedingt weniger zum Verstopfen neigt und bei der prinzipbedingt verstopfungsunempfindliche große Ventildurchlaßguerschnitte zum Einsatz kommen.

Mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1 eine Schemazeichnung der Fahrzeugbremsanlage mit einem Bremskraftverstärker im Längsschnitt,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Drosselventils der Fahrzeugbremsanlage,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Drosselventils,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Fahrzeugbremsanlage
5 ein zusätzliches Ausführungsbeispiel des Drosselventils und
6 ein Schaltschema eines elektronischen Steuergeräts der Fahrzeugbremsanlage.
Eine Fahrzeugbremsanlage gemäß der 1 hat einen Bremskraftverstärker 1, der über ein Bremspedal 2 und einen Pedalkolben 3 von einem Fahrer betätigbar ist. An den Pedalkolben 3 schließt sich ein Wegsimulator 4 an, der sich innerhalb einer Kammer 5 befindet, innerhalb der der Pedalkolben 3 verschiebbar ist. Innerhalb der Kammer 5 hat der Wegsimulator 4 wenigstens eine Simulatorfeder 6. Diese Simulatorfeder 6 liegt am Pedalkolben 3 an und bestimmt so die Ausgangslage dieses Pedalkolbens 3. Koaxial zu der Simulatorfeder 6 kann eine zweite Simulatorfeder 6a um die erste Simulatorfeder 6 herum angeordnet sein. Des weiteren kann als eine weitere Simulatorfeder 6b ein zapfenähnliches Gummielement vorgesehen sein, das sich in die erste Simulatorfeder 6 hinein erstreckt und kürzer ausgebildet ist als die erste Simulatorfeder 6 und gegen den Pedalkolben 3 zeigt. Vorzugsweise sind die zusätzlichen Simulatorfedern 6a und 6b so ausgebildet, daß sie anläßlich einer Verschiebung des Pedalkolbens 3 mittels des Bremspedals 2 nacheinander zur Wirkung kommen, damit die von den Simulatorfedern 6, 6a und 6b insgesamt erzeugbare Reaktionskraft gegen eine Verschwenkung des Bremspedals 2 progressiv zunimmt. Damit sind beispielsweise kleine vom Fahrer gewollte Bremskräfte gut dosierbar und große fordern keine allzu langen Bremspedalwege. Die Simulatorfedern 6, 6a und 6b stützen sich ab an einem Kolben 9, der ebenfalls in der Kammer 5 verschiebbar ist. Zwischen dem Kolben 9 und dem Pedalkolben 3 geht von der Kammer 5 eine Leitung 7 aus, die zu einem Magnetventil 8 führt. Das Magnetventil 8 ist als ein 2/2-Wegeventil ausgebildet und in elektrisch stromlosem Zustand geschlossen. Abgekehrt von der Simulatorfeder 6a ist der Kolben 9 auf einer Teillänge dünner ausgebildet, so daß sich im Bereich dieser Teillänge und in der Verlängerung der Kammer 5 eine Ringkammer 10 befindet. Von dieser Ringkammer 10 geht eine Leitung 11 aus, die zu einem weiteren Magnetventil 12 führt. Dieses Magnetventil 12 ist als ein 2/2-Wegeventil ausgebildet, das in elektrisch stromlosem Zustand offen ist. Gegen den den dünneren Bereich aufweisenden Teil des Kolbens 9 ist eine Feder 13 gerichtet, die sich an einem Verstärkerkolben 14 abstützt, der in seiner Ruhestellung, die seiner Ausgangsstellung entspricht, auch die Ausgangsstellung des Kolbens 9 bestimmt.
Der Verstärkerkolben 14 ist als ein Stufenkolben ausgebildet, dessen kleinerer Durchmesser sich bei der Feder 13 bzw. dem Kolben 9 befindet und dessen größerer Durchmesser entfernt ist von dem Kolben 9. Innerhalb des Bremskraftverstärkers 1 ist der Verstärkerkolben 14 abgedichtet und verschiebbar angeordnet und begrenzt innerhalb des Bremskraftverstärkers 1 einen Verstärkerdruckraum 15. Demgemäß ist der Verstärkerdruckraum 15 im wesentlichen als ein Ringraum ausgebildet, von dem eine Leitung 16 ausgeht. Die Leitung 16 führt zu einem Drosselventil 17, das normalerweise vollständig geöffnet ist. An dieses Drosselventil 17 schließt sich dann eine Rücklaufleitung 16.1 an, die zu einem Reservoir 18 führt. Das Drosselventil 17 ist in einer später beschriebenen Weise steuerbar. Das Reservoir 18 versorgt eine Energiequelle 19. Diese besitzt beispielsweise eine Pumpe 19a und Ventilmittel 19b zum Ableiten von Druckmittelmengen, die von der Pumpe 19a im Überschuß zu einem vorgewählten Konstantstrom gefördert werden. Zur Erzeugung des Konstantstromes kommt es also lediglich darauf an, daß die Pumpe 19a mit einer Mindestdrehzahl angetrieben wird. Hier ist das Ventilmittel 19b ausgebildet in Form eines Differenzdruckregelventils, das steuerbar ist in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz, die beim Durchströmen einer Drossel 19c zustande kommt zwischen einer nicht bezeichneten Zuströmseite der Drossel und einer nicht bezeichneten Abströmseite der Drossel 19c. Alternativ ist auch ein sogenanntes in sich komplettes 3-Wege-Stromregelventil aus der allgemeinen Hydraulik verwendbar.
Die Rücklaufleitung 16.1 ist zusätzlich verbunden mit den Ventilmitteln 19b und auch den Magnetventilen 8 und 12.
Der Verstärkerkolben 14 besitzt einen Stößel 14a, der gegen einen Primärkolben 20 eines mit dem Bremskraftverstärker 1 zusammengebauten hydraulischen Tandem-Hauptbremszylinders 22 gerichtet ist zur Verschiebung dieses Primärkolbens 20. Ein durch Verschieben des Primärkolbens 20 im Bremskreis II entstehender Druck wirkt auch auf einen Sekundärkolben 21, der seinerseits Druck in einem Bremskreis II erzeugt. Weil ein solcher Tandem-Hauptbremszylinder 22 dem Stand der Technik entnehmbar ist, braucht auf dessen konstruktive Einzelheiten nicht eingegangen zu werden.
Beispielsweise führen die Bremskreise I und II zu Radbremszylindern 23, 24, 25 und 26 von beispielsweise vier Radbremsen für vier Fahrzeugräder. Im Ausführungsbeispiel sind zwischen den Radbremszylindern 23, 24, 25 und 26 und dem Tandem-Hauptbremszylinder 22 in die Bremskreise I und II jeweils 2/2-Wege-Magnetventile 27, 28, 29 und 30 eingebaut. Diese 2/2-Wege-Magnetventile 27, 28, 29 und 30 sind in elektrisch stromlosem Zustand offen, so daß eine ausreichende Verschiebung des Primärkolbens 20 Bremsdrücke in den Radbremszylindern 23, 24, 25 und 26 zur Folge hat.
Von der hydraulischen Konstantstromquelle 19 führt eine Druckleitung 31 zu einem Knotenpunkt 32, der sich in der Leitung 16 befindet. Mit dem Knotenpunkt 32 ist zusätzlich verbunden ein Drucksensor 33, der eine Druckgröße P in eine abhängige Spannungsgröße U umzusetzen vermag. Aus Sicherheitsgründen erfolgt die Umsetzung in die Spannung U zweimal, damit redundante Spannungen entstehen.
In vergleichbarer Weise ist in die Leitung 11 ein Knotenpunkt 35 eingebaut, an den ein weiterer Drucksensor 34 angeschlossen ist. Dieser Drucksensor 34 ist vorteilhafterweise ebenso ausgebildet, daß er einen Druck P in zwei redundante Spannungen U umzusetzen vermag.
Beide Drucksensoren 33 und 34 liefern Signale in Form von redundanten Spannungen U an ein elektronisches Steuergerät 36. Hierfür hat, außer Eingängen 37, 38, 39 und 40 für Signale aus an sich bekannten und deshalb nicht dargestellten Raddrehungssensoren, das elektronische Steuergerät 36 weitere Eingänge 41, 42, 43 und 44 für die genannten Spannungen U. Das elektrische Steuergerät 36 ist eingerichtet zur bedingungsabhängigen Versorgung der Magnetventile 8 und 12 mit elektrischen Steuerströmen. Des weiteren ist in dem elektronischen Steuergerät 36 ein in der 6 dargestellter Stromsensor 45 angeordnet, der eingangsseitig mit einer zum Drosselventil 17 führenden elektrischen Steuerleitung kommuniziert. Der Stromsensor 45 ist eingerichtet zum Umwandeln eines gemessenen Stromes I in eine Spannung U. Die elektrische Leitung 46 führt zu einer Magnetspule 47 zur Erzeugung unterschiedlich großer Verstellkräfte zum Verstellen des Drosselventils 17. Mittels des Stromsensors 45 ist also der zu der Magnetspule 47 fließende elektrische Strom meßbar und dadurch auch die Verstellkraft der Magnetspule 47. Zusammen mit nicht dargestellten Eisenteilen wie Anker und Stator ergibt sich also ein sogenannter Proportionalmagnet.
Die 2 und 3 zeigen zwei Ausführungsbeispiele für die Ventilglieder des Drosselventils 17. Dabei stellt die 2 ein sogenanntes Nadel-Drosselventil 48 dar. Im Unterschied dazu zeigt die 3 eine Ausgestaltung als sogenanntes Kolben-Drosselventil 49.
Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Ventilgehäuse 50 verschieblich als Ventilglied eine Nadel 51 angeordnet, deren spitzkegeliger Teil 52 als ein Drosselkörper dient, der relativ zu einem gehäusefesten Ventilsitz 53 bewegbar ist zum Verändern eines Drosselquerschnitts. Der Ventilsitz 53 befindet sich an einem Eingang 55 des Drosselventils 48. Und ein Ausgang 56 des Drosselventils 48 befindet sich stromabwärts des Ventilsitzes 53 und ist quer zum Eingang 55 im Ventilgehäuse 50 angeordnet. Zwischen dem Ventilsitz 53 und dem Ausgang 56 befindet sich eine Ventilkammer 57, die die Nadel 51 und deren Drosselkörper 52 mit radialem Abstand umgibt. Die Nadel 51 besitzt einen Ventilschaft 58, dessen nicht dargestelltes Ende mit einem nicht dargestellten Anker eines Proportionalmagnets und einer nicht dargestellten Rückstellfeder gekoppelt ist.
Die 3 zeigt das Kolben-Drosselventil 49, das anstelle einer Nadel 51 mit einem Drosselkörper 52 einen Drosselkörper 59 aufweist, der im wesentlichen nach Art eines Kolbens ausgebildet ist und in eine Gehäusebohrung 60 eintauchbar ist, die an einen Eingang 55 angeschlossen ist. Am in die Gehäusebohrung 60 eintauchbaren Ende besitzt der Kolben-Drosselkörper 59 stirnseitig eine V-förmige Ausnehmung 61 im Sinne einer sogenannten Feinsteuerkerbe der allgemeinen Hydraulik. Wiederum ist der Kolben-Drosselkörper 59 in einer Ventilkammer 57 verschiebbar, und von dieser Ventilkammer 57 geht ein Ausgang 56 aus. Wiederum ist der Kolben-Drosselkörper 59 elektromagnetisch verschiebbar.
Wirkungsweise
Ist die Bremsanlage intakt und die Pumpe 19a beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Fahrzeugmotors angetrieben, dann arbeitet die als Konstantstromquelle gestaltete Hilfsdruckquelle 19. Dadurch fließt von der Pumpe 19a ausgehend Druckmittel, das aus dem Reservoir 18 angesaugt wird, durch die Druckleitung 31, die Leitung 16, das Drosselventil 17 und die Rücklaufleitung 16.1 zurück zum Reservoir 18. Bei arbeitender Hilfsdruckquelle 19 steuert das elektronische Steuergerät 36 das Magnetventil 8 in dessen Öffnungsstellung und das Magnetventil 12 in die Schließstellung. Dies hat zur Folge, daß die Kammer 5 des Wegsimulators 4 nunmehr in Richtung zum Reservoir 18 geöffnet ist, wogegen die Ringkammer 10 relativ zur Rücklaufleitung 16.1 abgeschlossen ist und lediglich mit dem Drucksensor 34 kommuniziert. Infolge dessen ist der Pedalkolben 3 relativ zum Kolben 9 verschiebbar, wogegen der Kolben 9 relativ zum Bremskraftverstärker 1 gegen Verschiebung hydraulisch abgestützt ist, wenn man die Volumenelastizität des Drucksensors 34 als vernachlässigbar klein ansieht.
Bei unbetätigtem Bremspedal 2 ist, wie bereits angedeutet, das Drosselventil 17 ganz geöffnet, so daß ein von der Pumpe 19a durch die Drossel 19c gedrückter Volumenstrom durch die Leitung 31, die Leitung 16, das Drosselventil 17 und die Rücklaufleitung 16.1 zurück zum Reservoir 18 gelangt. Weil das Drosselventil 17 ganz geöffnet ist, zeigt der Drucksensor 33 lediglich einen Druck an, der zur Überwindung von Strömungswiderständen im Ventil 17 und in der Rücklaufleitung 16.1 notwendig ist. Demgemäß ist die Verstärkerdruckkammer 15 praktisch drucklos, und deshalb nimmt der Verstärkerkolben 14 die in der 1 dargestellte Grundstellung ein.
Wird vom Fahrer das Bremspedal 2 betätigt, so wird dabei der Pedalkolben 3 verschoben gegen die Simulatorfeder 6. Da, wie bereits erwähnt, hierbei das Magnetventil 12 geschlossen ist, bildet der Kolben 9 ein Widerlager für die Simulatorfeder 6. Da, wie bereits erwähnt, das Magnetventil 8 geöffnet ist, kann Druckmittel aus dem Simulator 4 entweichen, so daß, abgesehen von Dichtungsreibung, der Verschiebung des Pedalkolbens 3 ein Widerstand entgegengesetzt wird, der von dem Maß der Zusammendrückung der Simulatorfeder 6 abhängig ist. Je nach dem Maß der Verstellung des Bremspedals 2 können auch die anderen Simulatorfedern 6a und 6b nacheinander zur Wirkung gegen den Pedalkolben 3 kommen. Weil, wie gesagt, der Kolben 9 hydraulisch abgestützt ist, entsteht in der Ringkammer 10 ein Druck als Folge der Zusammendrückung der wenigstens einen Simulatorfeder 6. Dieser Druck wird vom Drucksensor 34 erfaßt und in elektrische Spannungen umgesetzt, die in das Steuergerät 36 gelangen. Währenddessen vom Drucksensor 33 erzeugte Spannungen zeigen demgegenüber geringere Spannungen an, so daß das Steuergerät 36 eine auszugleichende Differenz erkennt zwischen den Spannungen aus dem Drucksensor 34, der als ein Sollwertgeber benützt wird, und Spannungen aus dem Drucksensor 33, der als ein Istwertgeber benützt wird für den in der Verstärkerdruckkammer 15 vorhandenen Druck, der wiederum ein Maß ist für eine auf den Primärkolben 20 wirkende Kraft und damit den Druck in dem Bremskreis I und auch dem Druck im Bremskreis II. Ausgehend von der erkannten Differenz zwischen Sollwert und Istwert steuert das Steuergerät 36 über die elektrische Leitung 46 und die Magnetspule 47 das Drosselventil in dem Sinne, daß innerhalb des Drosselventils 17 ein Durchflußwiderstand erzeugt wird. Betrachtet man die Drosselventile 48 und 49 der 2 und 3, so bedeutet dies, daß der Drosselkörper 52 in Richtung des zugeordneten Ventilsitzes 53 bzw. der Drosselkörper 59 tiefer in die Gehäusebohrung 60 eingetaucht wird und ein in Deckung zur Ventilkammer 50 befindlicher Teil der Ausnehmung 60 verkleinert wird und dadurch zunehmend stärker drosselnd wirkt. Folglich wird in der Leitung 16 ein Druck angestaut, der als Verstärkerdruck auf den Verstärkerkolben 14 wirkt und dadurch eine gegen den Hauptzylinder 22 gerichtete Kraft erzeugt. Dadurch entsteht im Hauptzylinder 22 Druck, der schließlich der vom Verstärkerkolben 14 ausgehenden Kraft das Gleichgewicht hält. Anläßlich der dabei erfolgenden Verschiebung des Verstärkerkolbens 14 wird die Feder 13 zumindest teilweise entspannt, was aber, weil diese Feder 13 lediglich die Aufgabe einer Rückstellfeder besitzt, nicht weiter stört. Bei infolge des Druckanstiegs in der Leitung 16 kleiner werdender Differenz zwischen einem per Bremspedal 2 eingestellten Sollwert und dem vom Drucksensor 33 erkannten Istwert verändert das Steuergerät 36 den durch die elektrische Leitung 46 zu der Magnetspule 47 geschickten elektrischen Strom derart, daß eine Drucksteigerung in der Leitung 16 beendet wird. Es ist erkennbar, daß zum Verschieben des Bremspedals 2 zunehmend mehr Kraft benötigt wird und entsprechend der aufgewendeten Kraft in den Bremskreisen I und II schließlich Bremsdrücke vorhanden sind.
Vermindert der Fahrer die Kraft auf das Bremspedal 2, so daß sich dieses zumindest teilweise in Richtung der Ausgangslage bewegt, dann sinkt demgemäß im Drucksensor 34 der Druck ab und demzufolge auch die Größe des als Spannungen angezeigten Sollwertes. Dies erkennt das elektronische Steuergerät 36 und vermindert deshalb den zur Magnetspule 47 geschickten elektrischen Strom, so daß das Drosselventil verstellt wird im Sinne einer Verminderung der Drosselung. Folglich wird in der Leitung 16 der Druck absinken, und demzufolge wird der Verstärkerkolben 14 sich in Richtung seiner Ausgangsstellung bewegen mit der beabsichtigten Folge, daß in den Bremskreisen I und II Bremsdrücke absinken.
Hat der Istwert den Sollwert erreicht, so werden vom Steuergerät 36 die Magnetventile 27 bis 30 mittels elektrischem Strom geschlossen und dadurch der Bremsdruck in den vier Radbremszylindern 23, 24, 25 und 26 eingesperrt. Nun kann das Steuergerät 36 durch Verkleinern des elektrischen Stroms des Magnets 47 des Drosselventils 17 den Bremskraftverstärkungsdruck in der Verstärkerkammer 15 und damit auch die Drücke im Hauptbremszylinder 22 auf einen kleineren Wert reduzieren, ohne daß dies einen Einfluß in den Radbremsen 23 bis 26 hat. Dieser Zustand kann beibehalten werden bis anläßlich einer Änderung der Pedalkraft der Sollwert verändert wird. Durch diese Maßnahme können die im Drosselventil 17 entstehenden hydraulischen Drosselverluste deutlich gesenkt werden, und das von der Pumpe 19a geförderte Druckmedium wird wenig erwärmt. Beim Erkennen einer Änderung des Sollwertes durch das Steuergerät 36 wird zuerst der elektrische Strom für den Elektromagnet 47 auf den Wert vor der Verkleinerung erhöht, damit der ursprüngliche Druck in der Verstärkerkammer 15 und im Hauptbremszylinder 22 wieder eingestellt, und dann werden die Magnetventile 27 bis 30 elektrisch stromlos gemacht und dadurch geöffnet. Anschließend kann der neue Sollwert dazu dienen, den zur Magnetspule 47 fließenden elektrischen Strom anders einzustellen.
Durch Schließen beispielsweise der Magnetventile 27, 28 und 29 mittels des Steuergeräts und durch Offenlassen des Magnetventils 30 kann ein in den Radbremszylindern 23, 24 und 25 herrschender Druck konstant gehalten werden und ein im Radzylinder 26 vorhandener Druck alleine variiert werden durch Verändern des Drucks der Verstärkerkammer 15 mittels des Drosselventils 17. Das eröffnet die Möglichkeit, mittels dieser Fahrzeugbremsanlage Antiblockierschutzbetrieb durchzuführen, wenn man den Rädern des Fahrzeugs nicht dargestellte Raddrehzahlsensoren zuordnet, diese mit dem elektronischen Steuergerät 36 verbindet und das elektronische Steuergerät ausbildet zum Erkennen von Radblockiergefahr und zum Einstellen eines Verstärkerdruckes, der unterhalb eines vom Fahrer im Drucksensor 34 erzeugten Sollwerts liegt.
Weil es infolge der konstruktiven Gestaltung des Bremskraftverstärkers 1 genügt, lediglich Verstärkerdruck in der Verstärkerkammer 15 zu erzeugen zur Gewinnung von Bremsdrücken in den Bremskreisen I und II, ist diese Fahrzeugbremsanlage auch geeignet zur Antriebsschlupfüberwachung, wenn das Steuergerät 36 eingerichtet ist zur Erkennung von unerwünscht hohem Antriebsschlupf an wenigstens einem Antriebsrad und zum Einstellen eines Drucks in der Verstärkerkammer 15 mit der Folge, daß in den Bremskreisen I und II Bremsdruckanstiege erzeugbar sind, und zum Weiterleiten solcher Bremsdrücke lediglich zu demjenigen Radbremszylinder, an dessen Rad der Antriebsschlupf zu überwachen ist. Hierbei läßt das elektronische Steuergerät 36 zur Antriebsschlupfüberwachung das betreffende der Magnetventile 27, 28, 29 bzw. 30 offen und sperrt jeweils das wenigstens eine andere Magnetventil, dessen zugeordneter Radbremszylinder nicht zur Antriebsschlupfüberwachung benötigt wird.
Im Servobremsbetrieb, also wenn bei Bremskraftverstärkung gebremst wird, entfernt sich der Verstärkerkolben 14 von dem Kolben 9. Dabei kann eine zunächst vorhandene Kraftwirkung, die eine Folge des Einbaus der Feder 13 ist, schwächer werden oder gar verschwinden. Auch weil, wie bereits erwähnt, die Feder 13 schwach ausgebildet ist, wirken sich Verschiebungen des Verstärkerkolbens 14 praktisch nicht auf den Kolben 9 aus, so daß bei stattfindendem Antiblockierschutz keine Rückwirkung auf das Bremspedal 2 stattfindet. Demzufolge ist das Ausmaß eines Blockierschutzes am Bremspedal nicht fühlbar. Wenn man stattfindenden Antiblockierschutz erkennen will, so kann man das elektronische Steuergerät 36 derart einrichten, daß es beim Einsetzen von Antiblockierschutzbetrieb das Magnetventil 8 schließt. Dadurch wird ein in der Kammer 5 befindliches Druckmittelvolumen in dieser Kammer 5 eingeschlossen mit der Folge, daß eine erhöhte Kraftwirkung auf das Bremspedal 2 keine weitere Zusammendrückung der wenigstens einen Simulatorfeder 6 verursachen kann. Dadurch fühlt sich das Bremspedal 2 "hart" an. Daraus zieht der Fahrer die Schlußfolgerung, daß wenigstens ein Rad überbremst ist und dadurch Blockierschutzbetrieb ausgelöst ist. Aus der Größe des Weges, den das Bremspedal vorher gegen den Fahrer zurückgelegt hat, kann dieser auf die Griffigkeit der Fahrbahnoberfläche schließen und seine Fahrweise darauf abstimmen.
Da einem von der Pumpe 19a gelieferten Flüssigkeitsstrom, von dem wenigstens eine Teilmenge durch die Drossel 19c, die Leitung 31 und das Drosselventil 17 strömt, von dem Drosselventil 17 gewöhnlich ein großer Drosselquerschnitt 54 gemäß der 2 zur Verfügung steht, ist ein Verstopfen dieses Drosselventils 17 und damit eine ungewollte Bremsenbetätigung vermieden. Entsprechendes gilt für das Drosselventil 17, wenn es gemäß der 3 als ein Kolben-Drosselventil 49 gestaltet ist und die darin vorgesehene Ausnehmung 61 einen ausreichend großen Querschnitt zur Durchströmung bereitstellt. Die Größe der Steuerkraft für den jeweiligen Drosselkörper 52 bzw. 59 mit der Ausnehmung 61 und damit die der elektrischen Stromstärke durch die Ventilspule 47, die im Schaltschema der 1 dargestellt ist, ist bei den beiden Drosselventil-Bauarten nach den 2 und 3 in etwa proportional der Druckdifferenz zwischen dem jeweiligen Ventileingang 55 und dem jeweils zugeordneten Ventilausgang 56. Der elektrische Strom, der durch die Magnetspule 47 fließt, kann als Hilfsgröße für den Druck vor dem Drosselventil 17, 48 bzw. 49 verwendet werden. Beispielsweise kann eine solche Hilfsgröße im Verhältnis zur Größe eines Signals aus dem Drucksensor 33 vom Steuergerät 36 beobachtet werden zwecks Überwachung der Hilfsdruckquelle 19.
Bei einem Defekt der Pumpe 19a oder eines diese antreibenden Motors, einem Fehler im elektronischen Steuergerät 36 oder in wenigstens einem der Drucksensoren 33, 34 schaltet das Magnetventil 8 in seine Schließstellung bzw. nimmt seine Schließstellung ein, damit kein Druckmittel aus der Kammer 5 abfließen kann. Das Magnetventil 12 verbindet dann die Kammer 10 mit der Rücklaufleitung 16.1. Da weder das Magnetventil 8 noch das Magnetventil 12 zum Einstellen und Verändern von Verstärkungsdruck dienen, können sie vorzugsweise als Sitzventile mit großen Öffnungsquerschnitten ausgebildet werden, die wenig zum Verstopfen neigen und deshalb die Betriebssicherheit der Bremsanlage erhöhen. Eine Verschiebung des Bremspedals 2 und dadurch auch des Pedalkolbens 3 bewirkt über die nunmehr eingeschlossene Flüssigkeit eine Verschiebung des Kolbens 9, wobei aus der Ringkammer 10 Flüssigkeit zum Reservoir 18 fließt. Infolgedessen kann praktisch ohne Pedalwegverlust und ohne Kraftverlust im Wegsimulator 4 per Muskelkraft der Verstärkerkolben 14 verschoben werden. Dabei muß allerdings zuerst die Feder 13 zusammengedrückt werden, damit sich der Kolben 9 an den Verstärkerkolben anlegt. Der Tandem-Hauptbremszylinder 22 wird in diesem Fall hydraulisch-mechanisch ohne Zuhilfenahme der Pumpe 19a betätigt. Das Drosselventil 17, 18 bzw. 49 ist ganz geöffnet, weil wegen des geöffneten Magnetventils 12 keine Fahrerbremswunscherfassung über den Drucksensor 34 möglich ist bzw. bei unbetätigtem Bremspedal keine Bremse betätigt wird.
Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das von der Fahrzeugbremsanlage gemäß der 1 abweicht. Gemäß der 4 sind die beiden Kammern 5 und 10 an ein einziges Ventil 62 eines 3/2-Wege-Magnetventiltyps angeschlossen, und ein Drosselventil 63 hat eine andere Konstruktion als die Drosselventile 48, 49 gemäß den 2 und 3.
Die 5 zeigt im Längsschnitt, wie das Drosselventil 63 aufgebaut ist. Es hat ein Gehäuse 65, in dem ein mit zwei Kolben 66 und 67 gleichen Außendurchmessers versehener Schieberkolben 68 angeordnet ist. Beide Kolben 66 und 67 sind mittels einer Stange 69 starr verbunden, die eine Ventilkammer 70 durchzieht.
Mittig zur Länge der Ventilkammer 70 ragt radial eine Ringschulter 71 hinein, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der beiden Kolben 66 und 67 entspricht. Die Ringschulter 71 trennt die Ventilkörper 70 in eine Eingangskammer 72 mit Anschluß an die Druckleitungen 31 und 16 und schließlich die Verstärkerdruckkammer 15 und eine Ausgangskammer 73 mit Anschluß an die Rücklaufleitung 16.1. Je nach Ausgestaltung des Drosselventils 63 kann die Leitung 16, die zur Servodruckkammer 15 führt, auch an die Druckleitung angeschlossen werden. Dadurch kann man eine in der 5 links unten dargestellte Öffnung, der das Bezugszeichen 16 zugeordnet ist, weggelassen. Es ist zu erkennen, daß das Drosselventil 63 durch die zwei gleich großen Kolben 66 und 67 druckausgeglichen ist und in der gezeichneten Ausbildungsart als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. Andererseits ist es aber auch unter Weglassung eines Anschlusses zu einem 2/2-Wegeventil umgestaltbar. Durch die axiale Druckausgeglichenheit infolge der gleichen Durchmesser der Kolben 66 und 67 ist das Drosselventil 63 leichter zu betätigen. Demzufolge ist für seine Verstellung gegen den Flüssigkeitsstrom aus der Druckleitung 31 weniger Kraft nötig. Es können deshalb die Magnetkräfte geringer sein, wodurch eine kleinere und leichtere Magnetspule 47 und demzufolge auch kleinere und leichtere Magnetbestandteile verwendbar sind. Diese Bestandteile sind ebenso wie die Rückstellfeder, die bei elektrisch stromloser Magnetspule 47 das Drosselventil 63 öffnet, nicht dargestellt. Außerdem ist infolge von weniger benötigter Kraft der Strombedarf für die Magnetspule geringer.
Anstelle des Drucksensors 34, der gemäß der 1 zur Ausgabe von zwei redundanten Spannungen eingerichtet ist, kann gemäß der
4 auch ein einfach ausgebildeter Drucksensor 34a, der nur eine Spannung ausgibt, und ein zusätzlicher Wegsensor 64 am Pedalstößel 3 vorgesehen sein, der ein Spannungssignal an einen Eingang 91 des elektronischen Steuergeräts 36 liefert in Abhängigkeit vom Weg des Bremspedals 2. Anläßlich einer Betätigung des Bremspedals 2 entstehen dann zwei Signale, so daß dann über eine gleichartige Signaltendenz ein elektronisches Steuergerät wiederum einen Fahrerbremswunsch sicher genug erfassen kann.
Im übrigen arbeitet die Bremsanlage gemäß der 4 des durch den Austausch der beiden 2/2-Wegemagnetventile 8 und 12 gegen das 3/2-Wegemagnetventil 62 und die Verwendung des Wegsensors 64 in Verbindung mit dem Drucksensor 34a und durch den Austausch des Drucksensors 33 der 1 gegen zwei einfacher ausgebildete Drucksensoren 92, 93, die jeweils nur ein Signal ausgeben, in gleicher Weise wie die die Bremsanlage gemäß der 1. Allerdings kann während eines Blockierschutzbetriebs kein hartes Bremspedalgefühl mehr erzeugt werden.
Die in der 4 dargestellte Anordnung der Sensoren 34a und 64 kann auch mit der Anordnung der Ventile gemäß der 1 kombiniert werden, wodurch sich ein weiteres nicht gezeichnetes Ausführungsbeispiel ergibt.
In der 6 ist schließlich noch die Struktur des elektronischen Steuergeräts 36 dargestellt. Es besteht aus einer Zentraleinheit 74, einem Speicher 75, einer Eingabeeinheit 76, in der von Signaleingängen 37 bis 44, 77, 91, 94 und 95 kommende analoge Signale angepaßt und in digitale Signale umgewandelt werden, einer weiteren Eingabeeinheit 79, in der ein Bremslichtschalter-Signal 78 eines nicht dargestellten Bremslichtschalters an den Spannungsbereich der Zentraleinheit 74 angepaßt wird, einem Pulsweitenmodulator 80, der eine Endstufe 82 zur Versorgung der Magnetspule 47 des Drosselventils 17 bzw. 48, 49 bzw. 63 trägt. Der Endstufe 82 ist ein Stromsensor 45 zugeordnet, der eine dem durch die Magnetspule 47 fließenden Strom proportionale Spannung liefert. Diese Spannung liegt am Eingang 77 der Eingabeeinheit 76 an. Die Zentraleinheit 74 steuert eine Ausgabeeinheit 81, die die Endstufen 83 bis 87 für die Stromversorgung der Magnetventile 8 und 12 bzw. 63 und die Magnetventile 27 bis 30 sowie weitere Endstufen 88, 89 für die Ausgabe von Steuersignalen zum Verändern der Motorleistung eines nicht dargestellten Fahrzeugantriebsmotors anläßlich einer notwendig gewordenen Antriebsschlupfregelung und zum Aktivieren einer Kontrolleuchte 90.

Claims

Fahrzeugbremsanlage mit einem Hauptzylinder zur Versorgung von Radbremszylindern mit Bremsdruck, mit einem dem Hauptzylinder zu dessen Betätigung zugeordneten hydraulischen Bremskraftverstärker, der einen in einer Verstärkerkammer in Richtung zum Hauptzylinder verschiebbaren Verstärkerkolben hat, mit einer hydraulischen Energiequelle, die ein Reservoir, eine Pumpe und Ventilmittel und eine Druckleitung hat, zum Erzeugen von Verstärkerdruck für die Verstärkerkammer zum hydraulischen Verschieben des Verstärkerkolbens, mit einem Bremspedal zur Notverschiebung des Verstärkerkolbens bei Ausfall der Energiequelle, mit einem zwischen dem Bremspedal und dem Verstärkerkolben angeordneten Wegsimulator, der eine während Bremskraftverstärkungsbetriebs zusammendrückbare Simulatorfeder hat, mit einer an die Druckleitung angeschlossenen elektrisch steuerbaren Ventilanordnung, von der ausgehend eine Rücklaufleitung zum Reservoir führt, zum Einstellen von Verstärkungsdruck in der Verstärkerkammer, mit einem mittels des Bremspedals verstellbaren Sensor (34, 34a, 64) zum Abgeben einer elektrischen Signalgröße in Abhängigkeit von der Betätigung des Bremspedals und mit einem an den Sensor angeschlossenen elektronischen Steuergerät zum elektrischen Steuern der Ventilanordnung bei Betätigung des Bremspedals, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung als ein normalerweise seinen weitesten Durchlassquerschnitt aufweisendes Drosselventil (17, 48, 49, 63) ausgebildet ist und dass die Pumpe (19a), die Druckleitung (31), das Drosselventil (17, 48, 49, 63), die Rücklaufleitung (16.1) und das Reservoir (18) einen in sich geschlossenen Druckmittelkreis bilden, dessen Druckleitung (31) permanent mit der Verstärkerkammer (15) verbunden ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (17, 48, 49, 65) als ein Proportional-Magnetventil mit einer Magnetspule (47) ausgebildet ist, wobei bei elektrischer Erregung die Magnetspule (47) Verstellkräfte zum Engerstellen des Durchlaßquerschnitts des Drosselventils (17, 48, 49, 65) erzeugt.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (36) an wenigstens einen mit der Fahrzeugbremsanlage kommunizierenden Drucksensor (33, 92, 93) angeschlossen und zu einem das Drosselventil (17, 48, 49, 65) über dessen Magnetspule (47) steuernden Druckregler weitergebildet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (17, 48) einen Drosselkörper (52) aufweist, der als ein kegeliges Teil ausgebildet ist und gegen einen an die Druckleitung (31) angeschlossenen Ventilsitz (53) mittels der Magnetspule (47) gegen einen in der Druckleitung (31) einstellbaren Druck bewegbar ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (17, 48) einen ringförmigen Ventilsitz (53) hat und daß der Drosselkörper (52) in den ringförmigen Ventilsitz (53) zum Engerstellen eines Durchlaßquerschnitts eintauchbar ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (49) einen Kolbenschieber als Drosselkörper (59) hat, der relativ zu einer von einer ringförmigen Bohrungskante ausgehenden Gehäusebohrung (60) bewegbar ist zum Verändern des Durchflußquerschnittes des Drosselventils (49).
Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (63) als Drosselkörper einen hydraulisch Axialkraft kompensierten Schieberkolben (68) hat mit einem ersten Kolben (66), einer Kolbenstange (69) und einem zweiten Kolben (67), dessen Durchmesser gleich groß ist wie der des ersten Kolbens (66), und daß der zweite Kolben (67) unter Erregung der Magnetspule (47) zu einer Ringschulter (71) bewegbar ist, die an eine Eingangskammer (72) angrenzt, die an die Druckleitung (31) angeschlossen ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (33) mit der Verstärkerkammer (15) kommunizierend angeordnet und eingerichtet ist zur Abgabe von zwei redundanten Signalen in Abhängigkeit von in der Verstärkerkammer herrschendem Druck.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Fahrzeugbremsanlage kommunizierende Drucksensor (92, 93) als ein mit dem Hauptbremszylinder (22) kommunizierender Bremsdrucksensor ausgebildet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder (22) zur Versorgung von zwei Bremskreisen (I, II) ausgebildet ist, und daß an jedem der beiden Bremskreise (I, II) ein eigener Drucksensor (92, 93) angeschlossen ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsimulator (4) innerhalb einer koaxial zum Verstärkerkolben (14) ausgerichteten zylindrischen Kammer (5) bremspedalseitig einen Pedalkolben (3) und verstärkerkolbenseitig einen Kolben (9) und dazwischen wenigstens eine Simulatorfeder (6, 6a, 6b) aufweist und daß zwischen der Kammer (5) und der Rücklaufleitung (16.1) ein für den Fremdkraftbremsbetrieb schließbares Magnetventil (8) angeordnet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) ausgehend von einem Bereich angrenzend an die Simulatorfeder (6) gestuft ausgebildet ist, daß die Stufe eine Ringkammer (10) begrenzt, daß an die Ringkammer (10) eine Leitung (11) angeschlossen ist, die zur Rücklaufleitung (16.1) führt und in die ein für den Fremdkraftbremsbetrieb schließbares Magnetventil (12) eingebaut ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der mittels des Bremspedals (2) verstellbare Sensor als ein an die Leitung (11) angeschlossener Drucksensor (34) ausgebildet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (34) eingerichtet ist zur Ausgabe von zwei redundanten Spannungssignalen in Abhängigkeit von Druck in der Ringkammer (10).
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in Redundanz zu dem mit der Ringkammer (10) kommunizierenden Drucksensor (34a) ein mit dem Bremspedal (2) verkoppelter Wegsensor (64) angeordnet ist.