DE19949817A1 - Betätigungseinheit für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Betätigungseinheit für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs

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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

Stand der Technik
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.
Vorteile der Erfindung
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.
Zeichnung
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.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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.
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,
dadurch gekennzeichnet,
  • - 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.
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