DE4442084C2 - Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents

Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremskraftregeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine konventionelle Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug ist in der JP 3(1991)- 5270 A offenbart. Eine Bremsdruckschaltung gemäß dem Stand der Technik wird in der Fig. 4 dargestellt. Die Bremsdruckregeleinrichtung für ein Fahrzeug hat einen Hauptbremszylinder 100, der durch ein Bremspedal 101 so betätigt wird, daß er einen Bremsdruck erzeugt, eine Radbremse 102, die einen Bremszylinder umfaßt, welcher ein Rad durch den Bremsdruck abbremst, sowie einen Druckmodulator 103, der eine Druckregelkammer aufweist, die an den Bremszylinder angeschlossen ist und der einen Verschiebe-Stellantrieb aufweist, der eine Kapazität der Druckregelkammer variiert. Der Hauptbremszylinder 100 ist an die Radbremse 102 über einen Schaltkreis 104 angeschlossen, welcher ein erstes normalerweise offenes Solenoidventil 105 und ein zweites normalerweise offenes Solenoidventil 106 aufweist. Ein erstes Einwegeventil 107, welches verhindert, daß ein Bremsfluid von dem Hauptbremszylinder 100 zur Radbremse 102 strömt, ist parallel zum ersten normalerweise geöffneten Solenoidventil 105 angeordnet. Des weiteren ist ein zweites Einwegeventil 108, welches das Bremsfluid daran hindert, daß es von der Radbremse 102 zum Hauptbremszylinder 100 strömt, parallel zum zweiten normalerweise geöffneten Solenoidventil 106 angeordnet. Der Verschiebe-Stellantrieb, der in dem Druckmodulator 103 installiert ist, wird durch einen elektrischen Motor 103a so betrieben, daß er die Aufnahmekapazität der Druckregelkammer variiert. Das erste Solenoidventil 105 wird geschlossen, um die Radbremse bzw. den Radbremszylinder 102 und die Druckregelkammer vom Hauptbremszylinder 100 zu trennen, wenn die Radbremse 102 sich in einem nicht angezogenen Zustand befindet. Auf der anderen Seite wird das zweite Solenoidventil 106 geschlossen, wenn die Radbremse 102 betrieben wird, um einen optimalen Schlupf zu regeln. Zu diesen Zeitpunkten erhöht oder verringert der Verschiebe- Stellantrieb die Kapazität der Druckregelkammer. Aus diesem Grund erhöht oder verringert der Druckmodulator 103 den Bremsdruck in der Radbremse 102, da die Bremsdruckregelkammer an die Radbremse 102 angeschlossen ist. Während der Schlupfregelung strömt das Bremsfluid schnell von dem Hauptbremszylinder 100 durch das zweite Einwegeventil 108 in die Radbremse 102, wenn das Fahrzeug gestoppt werden muß. Des weiteren strömt während einer Blockierschutzregelung das Bremsfluid schnell von der Radbremse 102 durch das erste Einwegventil 107 in den Hauptbremszylinder 100, wenn das Bremspedal gelöst wird. In Übereinstimmung mit dem Stand der Technik wird die Radbremse 102 mit dem Hauptbremszylinder 100 durch zwei Solenoidventile 105, 106 und zwei Einwegeventile 107, 108 verbunden. Aus diesem Grund muß die Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik acht Solenoidventile und acht Einwegeventile haben, wenn der Bremsdruck von jedem der vier Radbremsen unabhängig geregelt werden soll. Folglich umfaßt die konventionelle Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug eine große Anzahl von Komponenten, so daß die Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug teuer ist.
Eine gattungsgemäße Bremskraftregeleinrichtung ist aus der US 4 938 543 bekannt. Ein Hauptbremszylinder wird durch ein Betäti­ gungsbauteil des Fahrzeugs betätigt, um einen darin aufgebrach­ ten Bremsdruck über Leitungen an eine Radbremse weiterzugeben. Ein Volumen einer Druckregelkammer ist über einen Stellantrieb einstellbar, der aus einem Kolben und einer Antriebseinheit be­ steht. Die Druckregelkammer ist an die Radbremsen angeschlossen, um den dort herrschenden Druck zu regeln. Ferner sind zwei elek­ tromagnetisch betätigbare Ventile vorhanden, von denen eines die Leitung vom Hauptbremszylinder zur Radbremse schließen kann, wenn in der Druckkammer durch Aufwärtsbewegen des Kolbens Druck erzeugt wird, und die Leitung öffnen kann, wenn ein Druck­ schwellwert des Bremsdrucks im Hauptbremszylinder den Druck in der Druckkammer überschreitet. Das andere Ventil kann die Lei­ tung schließen, wenn in der Druckkammer durch Abwärtsbewegen des Kolbens Druck abgebaut wird, und es kann die Leitung öffnen, wenn der Druck in der Druckregelkammer einen vom Bremsdruck ab­ hängigen Druckschwellwert übersteigt.
Die EP 0 470 657 A2 und die EP 0 565 153 A1 beschreiben jeweils eine Bremskraftregeleinrichtung, bei der nur ein Ventil mit dem Kolben des Verstellantriebs betätigt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremskraftregel­ einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so wei­ terzubilden, daß möglichst wenig Bauteile eine ordnungsgemäße Funktion sicherstellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremskraftre­ geleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentan­ sprüchen definiert.
Erfindungsgemäß ist sowohl das erste Ventil als auch das zweite Ventil durch ein gemeinsames Bauteil gekoppelt betätigbar, ohne daß eine ordnungsgemäße technische Funktion der Bremskraftre­ geleinrichtung mit richtiger Öffnungs- und Schließzeitgebung der Ventile beeinträchtigt ist. Dieses gemeinsame Bauteil ist der den Druck in der Druckregelkammer regelnde Kolben, der direkt die beiden Ventile aneinander gekoppelt betätigt. Ferner stellt der die beiden Ventile betätigende Kolben sicher, daß in einer vorbestimmten Stellung beide Ventile geöffnet sind, wenn nämlich weder eine ASR-(Antriebsschlupf-) Regelung noch eine ABS- Regelung (Blockierschutzregelung) erfolgt.
Die erfindungsgemäße Bremskraftregeleinrichtung hat einen einfa­ chen Aufbau, was zu niedrigen Kosten führt. Sie ist ferner klein und leicht. Darüber hinaus läßt sie sich einfach herstellen und ist beständig haltbar.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Schaltdiagramm einer Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Verschiebe- Stellantriebs der Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 ist eine vergrößerte detaillierte Schnittansicht eines Verschiebe-Stellantriebs der Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung und
Fig. 4 ist ein Schaltungsdiagramm einer Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik.
Mit Bezug auf die Fig. 1 ist ein Bremskraftverstärker 11 an einem Fahrzeugrahmen (in den Figuren nicht gezeigt) so montiert, daß er durch ein Bremspedal 10 betätigbar ist. Ein Hauptbremszylinder 12, welcher an einen Reservoirtank 13 angeschlossen ist, ist an dem Bremskraftverstärker 11 befestigt. Eine durch das Bremspedal 10 erzeugte Bremskraft wird durch den Bremskraftverstärker 11 verstärkt und auf den Hauptbremszylinder 12 übertragen, um einen Bremsdruck zu erzeugen. Ein Bremsschalter 10a ist an das Bremspedal 10 angeschlossen. Radbremsen bzw. Radbremszylinder 20, 21, 22 und 23 die jeweils Räder FR, FL, RR und RL abbremsen, sind jeweils an den Hauptbremszylinder 12 durch ein Paar von Leitungen 14 angeschlossen. Druckmodulatoren 30, die jeweils durch einen elektrischen Motor 31 angetrieben werden, um eine Kapazität einer Druckregelkammer 36 (in der Fig. 2 gezeigt) zu variieren, sind hydraulisch an die Leitungen 14 angeschlossen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug drei Druckmodulatoren 30, so daß die Bremskraft eines jeden der vorderen Räder FR, FL unabhängig voneinander regelbar ist und daß die Bremskräfte der hinteren Räder RR, RL in gleichlaufenden bzw. in zusammenwirkender Weise regelbar sind.
Ein Paar Umgehungskanäle 15 ist an die vorderradseitigen Leitungen 14 jeweils angeschlossen, so daß sie mit den jeweiligen Druckmodulatoren 30 parallel verlaufen. Normalerweise in Offenstellung sich befindende Solenoidventile 16, 17 sind jeweils in den Umgehungsleitungen 15 angeordnet. Die Solenoidventile 16, 17 werden durch eine elektrische Steuer-CPU gesteuert. Die elektrische Steuer-CPU steuert den Betrieb der elektrischen Motoren 31, um die Bremskräfte auf die Räder FR, FL, RR und RL basierend auf den Zuständen der Räder FR, FL, RR und RL, welche durch Radsensoren (in den Figuren nicht gezeigt) erfaßt werden, zu steuern. Ein konventionelles Dosierventil 18 ist an der hinterradseitigen Leitung 14 angeordnet, wobei es zwischen dem Hauptbremszylinder 12 und dem Verschiebe-Stellantrieb 30 plaziert ist, welcher in der hinterradseitigen Leitung 14 angeordnet ist.
Mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 werden im folgenden Einzelheiten des Druckmodulators 30 beschrieben. Der Druckmodulator 30 hat ein Gehäuse 32, einen Kolben 33, der gleitfähig in dem Gehäuse 32 angeordnet ist, den elektrischen Motor 31 zur Bewegung des Kolbens 33, ein erstes Ventil 34 und ein zweites Ventil 35. Das Gehäuse 32 hat einen abgestuften Zylinderabschnitt 32A, in welchem der Kolben 33 eingesetzt ist, so daß er in dessen Axialrichtung bewegbar ist. Der Kolben 33 und der Zylinderabschnitt 32a bilden die Druckregelkammer 36 aus. Der Kolben 33 ist mit einem ersten Kolben 33a und einem zweiten Kolben 33b ausgebildet, welcher innerhalb des ersten Kolben 33a angeordnet ist. Der erste Kolben 33a, der eine napfförmige Dichtung 37 hat, ist gleitfähig in dem Zylinderabschnitt 32 angeordnet. Der erste Kolben 33a ist grundsätzlich durch eine Feder 38 in die gemäß der Fig. 2 untere Richtung vorgespannt, um mit zumindest einem der im folgenden genannten Abschnitte nämlich einem Stufenabschnitt 32a' des Zylinderabschnitts 32a und/oder einem Stufenabschnitt 33b' des zweiten Kolbens 33b in Eingriff zu kommen.
Der zweite Kolben 33b ist mit einem großdurchmessrigen Abschnitt, einem mitteldurchmessrigen Abschnitt und einem kleindurchmessrigen Abschnitt gemäß der Fig. 2 ausgebildet. Der großdurchmessrige Abschnitt ist gleitfähig in den Zylinderabschnitt 32a eingesetzt. Der mitteldurchmessrige Abschnitt mit einer napfförmigen Dichtung 39, welche an dessen äußerer Peripherie montiert ist, ist gleitfähig in eine Innenseite des ersten Kolbens 33a eingesetzt. Der kleindurchmessrige Abschnitt hat ein Eingriffsbauteil 40, wie es in der Fig. 3 gezeigt wird, welches an dessen äußerem Peripheriabschnitt fixiert ist, um ein Ventilbauteil 34a des ersten Ventils 34 zu tragen. Des weiteren wird der zweite Kolben 33b von einem Schraubenmutterbauteil 41 zurückgehalten, so daß er in die gemäß der Fig. 2 vertikale Richtung durch eine Bewegung des Schraubenmutterbauteils 41 bewegbar ist. Das Schraubenmutterbauteil 41 ist mit einem Schraubenbauteil 43, welches mit einem ersten Zahnrad 42 in integraler Weise rotiert, in Wirkeingriff, um in die vertikale Richtung bewegt zu werden. Das erste Zahnrad 42 greift in ein zweites Zahnrad 44 ein, welches auf einer Ausgangswelle 31a des elektrischen Motors 31 fixiert ist. Aus diesem Grund wird die Rotation des elektrischen Motors 31 auf das Schraubenmutterbauteil 41 durch das zweite Zahnrad 44, das erste Zahnrad 42 und das Schraubenbauteil 43 übertragen, um den zweiten Kolben 33b in die vertikale Richtung zu bewegen. Das Ventilbauteil 34a ist mit einem elastischen Bauteil 34a' ausgebildet, welches mit einem Ventilsitz 34b und einem Halter 34a" in Kontakt bringbar ist, welcher das elastische Bauteil 34a' trägt. Das Ventilbauteil 34a wird gegen das Eingriffsbauteil 40 durch eine Feder 45 (gemäß der Fig. 3) gedrückt. Auf der anderen Seite ist das zweite Ventil 35 mit einem keil- bzw. konischförmigen Ventilsitz 35b und einem Kugelventilbauteil 35a ausgebildet, welches in Richtung zum Ventilsitz 35b durch eine Feder 46 vorgespannt ist.
Ein Betrieb der Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird im folgenden beschrieben. Die Kolben 33 sind in einer anfänglichen Position angeordnet, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt wird, wobei die Solenoidventile 16, 17 geöffnet sind, wenn das Fahrzeug fährt. Wenn die elektrische Steuer-CPU durch Empfang der Signale von einem Distanzsensor, der einen Abstand zu einem vorderen Fahrzeug erfaßt, einem Geschwindigkeitssensor, einem den Müdigkeitszustand eines Fahrerers erfassenden Sensor, einem ein vorderes Hindernis erfassenden Sensor usw. die Notwendigkeit bestimmt, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern, dann werden die Solenoidventile 16, 17 geschlossen und der Elektromotor 31 eines jeden der Druckmodulatoren 30 in die positive Richtung betrieben, um die ersten und zweiten Kolben 33a, 33b in die gemäß der Fig. 2 obere Richtung zu bewegen (Autobremszustand). Aus diesem Grund wird das erste Ventil 34 geschlossen, um die Druckregelkammer 36 und die Radbremsen 20, 21, 22 und 23 von dem Hauptbremszylinder 12 zu trennen. Die Kapazität einer jeden der Bremsregelkammern 36 wird verringert, um den Fluiddruck in jeder der Druckregelkammern 36 und jeder der Radbremsen 20, 21 und 22 und 23 zu erhöhen, wenn die ersten und zweiten Kolben 33a, 33b weiterhin in die Aufwärtsrichtung bewegt werden. Wenn in diesem Moment der Fahrer das Bremspedal 10 betätigt, wird ein Fluiddruck in dem Hauptbremszylinder 12 erzeugt.
Wenn eine auf jedes der ersten Ventile 34 einwirkende, von dem Fluiddruck in dem Hauptbremszylinder 12 herrührende Vorspannkraft größer ist als eine Summe aus einer elastischen Kraft der Feder 45 und einer Druckkraft des Fluiddrucks in der Druckregelkammer 36, wird das Ventil 34 geöffnet, um den Fluiddruck in dem Hauptbremszylinder 12 auf jede der Radbremsen 20, 21, 22 und 23 zu übertragen. Wenn der Fahrer das Bremspedal 10 wie gewöhnlich betätigt, wird der Fluiddruck, welcher in dem Hauptbremszylinder 12 erzeugt wird, auf die Radbremsen 20, 21, 22 und 23 übertragen, um die Räder FR, FL, RR und RL abzubremsen. Falls die elektrische Steuer-CPU den Radblockierzustand aufgrund einer auf die Räder FR, FL, RR und RL angelegten extremen Bremskraft auf einer verschneiten Straße, einer überfrorenen Straße usw. erfaßt, dann werden die entsprechenden Solenoidventile 16, 17 geschlossen und die elektrische Motoren 31 der entsprechenden Druckmodulatoren 30 in die negative Richtung getrieben, um den zweiten Kolben 33b in die Abwärtsrichtung zu bewegen (Blockierschutzzustand). Aus diesem Grund wird das zweite Ventil 35 geschlossen, um die Druckregelkammer 36 und die entsprechenden Radbremsen 20, 21, 22 und 23 von dem Hauptbremszylinder 12 zu trennen. Die Kapazität der Druckregelkammer 36 erhöht sich, um den Fluiddruck in der Druckregelkammer 36 und den entsprechenden Radbremsen 20, 21, 22 und 23 zu verringern, wenn der zweite Kolben 33b weiter in die Abwärtsrichtung bewegt wird. Folglich wird die an die entsprechenden Räder FR, FL, RR und RL angelegte Bremskraft verringert, damit die Räder FR, FL, RR und RL in griffigen Kontakt mit der Fahrbahn gelangen. Wenn in diesem Moment der Fahrer das Bremspedal 10 freigibt, wird der Fluiddruck im Hauptbremszylinder 12 verringert. Wenn aus diesem Grund eine Kraft, welche durch den Druckunterschied zwischen der Druckregelkammer 36 und dem Hauptbremszylinder 12 erzeugt wird, größer ist als die Elastikkraft der Feder 46, dann wird das zweite Ventil 35 geöffnet, um den Fluiddruck innerhalb der Radbremse 20, 21, 22 und 23 zu verringern.
Wenn die elektrische Steuer-CPU den Radschlupfzustand aufgrund einer auf die Antriebsräder RR, RL aufgebrachten extremen Antriebskraft auf verschneiter Fahrbahn, überfrorener Fahrbahn usw. erfaßt, dann wird der elektrische Motor 31 des antriebsradseitigen Druckmodulators 30 in die positive Richtung angetrieben, um den ersten und zweiten Kolben 33a und 33b in die obere Richtung, d. h., in Aufwärtsrichtung zu bewegen (Schlupfregelzustand). Aus diesem Grund wird das erste Ventil 34 geschlossen, um die Druckregelkammer 36 und die Antriebsradbremsen 22 und 23 von dem Hauptbremszylinder 12 zu trennen. Die Kapazität der Druckregelkammer 36 verringert sich, um den Fluiddruck in der Druckregelkammer 36 und damit in den Antriebsradbremsen 22 und 23 zu verringern, wenn der erste und zweite Kolben 33a, 33b weiter in die Aufwärtsrichtung bewegt werden. Folglich werden die auf die Antriebsräder RR, RL einwirkenden Antriebskräfte verringert, wodurch die Antriebsräder RR, RL mit der Fahrbahn in griffigen Kontakt kommen. Entsprechend dem vorstehenden Ausführungsbeispiel werden die ersten Ventile 34 geöffnet, um die Räder FR, FL, RR und RL abzubremsen, wenn der Fahrer das Bremspedal 10 unter dem Schlupfregelzustand und dem Autobremszustand betätigt. Ferner werden die zweiten Ventile 35 geöffnet, um die Bremskräfte von den Rädern FR, FL, RR und RL zu verringern, wenn der Fahrer unter dem Blockierschutzzustand das Bremspedal 10 freigibt. Aus diesem Grund kann die Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug in einem Autobremssystem, einem Blockierschutzsystem und einem Schlupfregelsystem mit einem einfachen Aufbau und niedrigen Herstellungskosten angewendet werden.
Des weiteren hat die Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug den ersten Kolben 33a und den zweiten Kolben 33b. Aus diesem Grund wird sowohl der erste als auch der zweite Kolben 33a, 33b bewegt, um die großen Bremskräfte an die Räder FR, FL, RR und RL in dem frühen Stadium während dem Schlupfregelzustand und dem Autobremszustand anzulegen. Andererseits wird lediglich der zweite Kolben 33b bewegt, um in präziser Weise die Bremskraft unter dem Blockierschutzzustand zu regeln. In Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat die Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug die Umgehungsleitungen 15, welche parallel zu den Druckmodulatoren 30 und den Solenoidventilen 16, 17 angeordnet sind. Obgleich die Leitungen 14 aufgrund einer Beschädigung der Druckmodulatoren 30 unterbrochen werden kann aus diesem Grund der Fluiddruck an die Radbremsen 20, 21 angelegt werden.
Obgleich die Erfindung insbesondere mit Bezug auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben wurde, liegt es für eine Fachmann auf der Hand, daß die vorstehenden und andere Änderungen in der Gesamtausbildung und in den Details ausgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den Patentansprüchen definiert ist.

Claims (3)

1. Bremskraftregeleinrichtung für ein Fahrzeug mit einem Hauptbremszylinder (12), der durch ein Betätigungsbauteil (10) des Fahrzeugs betätigbar ist,
mindestens einer Radbremse (20, 21, 22, 23), die über eine Leitung mit dem Hauptbremszylinder (12) verbunden ist, und
einer Druckregelkammer (36), die an der Radbremse (20, 21, 22, 23) angeschlossen ist und deren Volumen mittels eines Verschiebestellantriebs (31, 33, 41, 42, 43) einstellbar ist, der durch eine Steuereinheit steuerbar ist und einen Kolben (33) sowie eine den Kolben (33) antreibende Antriebseinheit (31) aufweist, wobei
ein erstes Ventil (34), das die Leitung schließt, wenn der Kolben (33) zur Druckbeaufschlagung der Druckregelkammer (36) betrieben wird, und die Leitung öffnet, wenn ein Bremsdruck vom Hauptbremszylinder (12) am ersten Ventil (34) anliegt, der um einen vorbestimmten Wert größer als der Druck in der Druckregelkammer (36) ist, und
ein zweites Ventil (35) vorgesehen sind, das die Leitung schließt, wenn der Kolben (33) zur Druckentspannung der Druckregelkammer (36) betrieben wird, und die Leitung öffnet, wenn der Druck in der Druckregelkammer (36) um einen vorbestimmten Wert größer als der Bremsdruck des Hauptbremszylinders (12) ist,
dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das erste Ventil (34) als auch das zweite Ventil (35) durch den Kolben (33) betätigbar sind und daß bei einer vorbestimmten Stellung des Kolbens (33) beide Ventile (34, 35) geöffnet sind.
2. Bremskraftregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (33) in einen ersten Kolben (33a) und einen zweiten Kolben (33b) aufgeteilt ist, welcher gleitfähig an einer Innenseite des ersten Kolbens (33a) gelagert ist, wobei entweder beide Kolben oder der zweite Kolben (33b) durch den Verschiebestellantrieb angetrieben werden.
3. Bremskraftregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Umgehungsleitung (15), welche parallel zum Verschiebestellantrieb angeordnet ist, und ein Solenoidventil (16, 17), das an der Umgehungsleitung (15) angeordnet ist.
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