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Dokumentenidentifikation DE19950564A1 03.05.2001
Titel Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Götz, Thomas, 94315 Straubing, DE;
Doericht, Michael, 93138 Lappersdorf, DE
DE-Anmeldedatum 20.10.1999
DE-Aktenzeichen 19950564
Offenlegungstag 03.05.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2001
IPC-Hauptklasse B60T 7/12
IPC-Nebenklasse B60T 8/26   B60T 8/32   B60T 8/58   
Zusammenfassung Eine Bremsanlage (1) für ein Kraftfahrzeug mit zwei hydraulischen Bremskreisen (A, B) enthält in mindestens einem der Bremskreise ein elektrisch zu betätigendes Magnetventil (10, 11) mit einem Rückschlagventil (12, 13). Das Magnetventil (10, 11) wird durch ein elektronisches Steuergerät (14) betätigt, das den Betriebszustand der Bremsanlage (1) und des Kraftfahrzeugantriebs erfasst und bei Erkennen einer Bremsbetätigung und eines Stillstands des Kraftfahrzeugs bei eingeschalteter Zündung ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs verhindert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Diese Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug weist auf zwei hydraulische Bremskreise, die je einen Hauptbremszylinder mit mindestens einem Teil von den an jedem Rad vorgesehenen Radbremszylindern verbinden, sowie ein Bremspedal, das bei Betätigung durch den Fahrer eine Kraft erzeugt, die - insbesondere über einen Bremskraftverstärker - in dem Hauptbremszylinder einen Bremsdruck erzeugt, der in die Radbremszylinder gelangt und in diesen eine die Radbremsen betätigende Bremskraft erzeugt.

Solche Bremsanlagen sind in vielfachen Ausführungen bekannt, praktisch jedes moderne Kraftfahrzeug ist damit ausgerüstet. Ist ein derartiges Kraftfahrzeug mit einem üblichen Schaltgetriebe versehen, kann folgendes Problem auftreten: Bei einem Halt an einer Steigung (beispielsweise an einer Ampel) muß das Fahrzeug durch andauerndes Betätigen des Bremspedals gehalten werden, um ein ungewolltes Vor- oder Zurückrollen zu vermeiden. Bei einem nachfolgenden Anfahren muß der Fahrer die Kupplung betätigen, über das Gaspedal ein entsprechend großes Motormoment erzeugen und dieses über die Kupplung auf die angetriebenen Räder übertragen, und zwar so, daß ein Zurückrollen sicher vermieden wird. Dabei kommt es - insbesondere bei nicht sehr geübten Fahrern - immer wieder entweder zu einem "Abwürgen" des Motors oder aber zu einem Anfahren mit viel Überschußmoment, was zu einem erheblichen Verschleiß an der Kupplung und an den Reifen führt. Selbst wenn der Fahrer die Handbremse zur Unterstützung heranzieht, erfordert ein sicheres und sanftes Anfahren erhebliche Übung.

Die geschilderten Schwierigkeiten könnten bei Fahrzeugen, die über ein Antiblockiersystem oder über ein Fahrstabilitätssystem verfügen, durch Steuern der hydraulischen Ventile des Systems gelöst werden. Dazu wäre aber ein nicht unerheblicher Aufwand notwendig: eine Hydraulikeinheit mit Magnetventilen, eine Steuerung, Pumpen, Druckspeicher usw. Insbesondere bei Fahrzeugen der Kleinwagen- und Kompaktklasse ist jedoch ein Antiblockiersystem auch heute noch nicht serienmäßig vorhanden. Diese Fahrzeuge sind auch ganz überwiegend mit Standard- Handschaltgetrieben ausgerüstet, so daß vornehmlich bei ihnen die genannten Schwierigkeiten auftreten.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Bremsanlage zu schaffen, die die vorgenannten Schwierigkeiten mit einfachen Mitteln behebt. Das Fahrzeug soll im Stillstand bei laufenden Motor automatisch gebremst werden und beim Anfahren soll die Bremskraft automatisch kontinuierlich bis auf Null reduziert werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Bremsanlage nach Anspruch 1 gelöst. Dabei ist in mindestens einem der Bremskreise ein elektrisch zu betätigendes Magnetventil mit einem Rückschlagventil angeordnet, und das Magnetventil wird durch ein elektronisches Steuergerät betätigt, das den Betriebszustand der Bremsanlage und des Kraftfahrzeugantriebs erfasst und bei Erkennen einer Bremsbetätigung und eines Stillstands des Kraftfahrzeugs ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs verhindert.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass die Bremsanlage für Kraftfahrzeuge ohne Antiblockiersystem, d. h. insbesondere für preisgünstigere Modelle besonders geeignet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Bremsanlage gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, und

Fig. 2 eine elektronische Steuerschaltung der Bremsanlage nach Fig. 1.

Eine Bremsanlage 1 (Fig. 1) eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs, das nicht weiter dargestellt ist, weist auf ein Bremspedal 2, das über eine Druckstange 3, an der in bekannter Weise ein Bremskraftverstärker 4 angreift, mit einem Hauptbremszylinder 6 verbunden ist. Der Hauptbremszylinder 6 enthält eine erste Druckkammer 6a und eine zweite Druckkammer 6b, die jeweils Bestandteil eines ersten Bremskreises A bzw. eines zweiten Bremskreises B sind.

Eine erste Bremsdruckleitung 7 verbindet die Druckkammer 6a mit Radbremszylindern des ersten Bremskreises, während eine zweite Bremsdruckleitung 8 die Druckkammer 6b mit den Radbremszylindern des zweiten Bremskreises verbindet. Die Radbremszylinder und die Radbremsen sind in vielfachen Ausführungen bekannt, sie sind deshalb hier nicht dargestellt. Auch die Möglichkeiten der Zuordnung der einzelnen Radbremszylinder zu den beiden Bremskreisen sind in vielen Ausführungen (Bremskreis A = Vorderräder, Bremskreis B = Hinterräder, diagonale Aufteilung, Bremskreise A und B = alle Räder usw.) allgemein bekannt und werden deshalb hier nicht weiter erläutert.

In der ersten Bremsdruckleitung 7 liegt zwischen der Druckkammer 6a und den zugehörigen Radbremszylindern ein Magnetventil 10 mit einem integriertem Rückschlagventil 12. Entsprechend liegt in der zweiten Bremsdruckleitung 8 ein Magnetventil 11 mit einem integriertem Rückschlagventil 13. Die Magnetventile 10, 11 sind derart ausgebildet, dass sie bei Ansteuerung, d. h. bei Bestromung, schließen und damit den Durchfluss von Bremsflüssigkeit zwischen den Radbremszylindern und dem Hauptbremszylinder unterbrechen. Im inaktiven, nicht bestromten Zustand sind sie geöffnet und geben den Durchfluss frei. Die Rückschlagventile 12, 13 lassen den Durchfluß von Bremsflüssigkeit nur von dem Hauptbremszylinder 6 zu den Radbremszylindern, nicht aber in umgekehrter Richtung zu. Sie liegen parallel zu den Magnetventilen 10, 11 in den Bremsdruckleitungen 7 beziehungsweise 8.

Die Magnetventile 10, 11 werden durch eine Steuerung (im folgenden auch als Steuergerät bezeichnet) 14 aktiviert, die über fünf Signalleitungen 16-20 folgende fünf Eingangssignale empfängt und sie dann auswertet:

BLS: Bremslichtschalter

SS: Stillstandserkennung

GP: Fahrpedalschalter

ZS: Zündschalter

FB: Feststellbremsschalter

Die Bedeutung der Signalwerte ist wie folgt:

BLS = 1 betätigtes Bremspedal

SS = 1 stehendes Fahrzeug

GP = 1 betätigtes Fahrpedal/erhöhte Motordrehzahl

ZS = 1 eingeschaltete Zündung

FB = 1 betätigte Feststellbremse

Ein Zünd- oder Anlassschalter, ein Feststellbremsschalter und ein Bremslichtschalter sind in jedem üblichen Kraftfahrzeug vorhanden. Eine Stillstandserkennung, d. h. eine Schaltungsanordnung die erkennt, dass das Kraftfahrzeug sich nicht mehr bewegt, kann mit einem einzigen Raddrehzahlsensor, wie er in großen Mengen für ABS-Systeme hergestellt wird, realisiert werden. Als weiterer Schalter ist dann noch ein Fahrpedalschalter (auch: Gaspedalschalter) oder ein Motordrehzahlgrenzschalter erforderlich, falls das Signal über eine Betätigung des Fahr- oder Gaspedals nicht ohnehin von einer Motorsteuerung geliefert wird.

Die Steuerung 14 erzeugt anhand einer Auswertung der genannten Eingangssignale folgende zwei Ausgangs- oder Steuersignale:

MV: Magnetventilansteuerung

WE: Aktivierung einer Warneinrichtung

Die Bedeutung der Signalwerte ist wie folgt:

MV = 1 Aktivieren (d. h. Sperren) der Magnetventile

WE = 1 Ausgabe einer Warnung an den Fahrer

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Realisierung der Steuerung 14 mit elektronischen Schaltkreisen. Den Eingängen eines ersten UND-Gliedes 24 werden die Signale BLS und SS zugeführt und den Eingängen eines zweiten UND-Gliedes die Signale GP und ZS. Das Signal ZS wird auch an den invertierenden Eingang eines UND-Gliedes 26 gelegt. An dessen zweiten Eingang wird das Signal FB gelegt, das auch einem invertierenden Eingang eines UND-Gliedes 27 zugeführt wird. Ein zweiter invertierender Eingang dies Gliedes erhält das Signal ZS.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 24 gelangt zu dem Setzeingang S eines Speichergliedes 28. Die Ausgangssignale der UND- Glieder 25 und 26 gelangen zu den Eingängen eines ODER- Gliedes 29, und dessen Ausgangssignal wird an den Rücksetzeingang R des Speichergliedes 28 gelegt. Dessen Ausgangssignal Q gelangt erstens zu einem dritten Eingang des UND- Gliedes 27, zweitens zu einem Eingang eines ODER-Gliedes 30 und drittens zu dem Eingang einer monostabilen Kippstufe 32.

Das Ausgangssignal der Kippstufe 32 und das eines Oszillators 33 werden an die beiden Eingänge eines UND-Gliedes 34 gelegt, dessen Ausgangssignal dem zweiten Eingang des ODER-Gliedes 30 zugeführt wird. An dem Ausgang dieses ODER-Gliedes 30 wird das Signal MV zum Steuern der Magnetventile 10 und 11 ausgegeben. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 27 gelangt an den Eingang einer zweiten monostabilen Kippstufe 36, die ein Zeitglied darstellt, und an dessen Ausgang wird das Signal WE zum Aktivieren der Fahrer-Warneinrichtung ausgegeben.

Die Steuerung 14 funktioniert wie folgt:

Befindet sich das Kraftfahrzeug zunächst in einem fahrenden und ungebremsten Zustand, so sind die Magnetventile 10 und 11 nicht aktiv. Dabei nehmen die Eingangssignale die Werte BLS = 0, SS = 0 und MV = 0 an. Ist die Zündung eingeschaltet, so gilt ZS = 1. Nun wird das Fahrzeug gebremst und es wird BLS = 1. Solange der Stillstand noch nicht erreicht ist (SS = 0), bleiben die Magnetventile inaktiv (MV = 0) und der Bremsdruck in den Radbremsen entspricht dem vom Fahrer über den Hauptbremszylinder gesteuerten Druck. Beim Erreichen des Stillstands (SS = 1) und betätigtem Bremspedal (BLS = 1) wird der Ausgang Q des Speichergliedes 28 über den Setzeingang (S = 1) auf 1 gesetzt und somit gilt auch für das Ausgangssignal MV = 1. Die Magnetventile sperren und halten den Druck in den Radbremsen, und zwar auch dann noch, wenn das Bremspedal wieder gelöst wird (BLS = 0).

Beim folgenden Anfahren ist das Bremspedal gelöst (BLS = 0) und das Gaspedal wird betätigt (GP = 1). Dadurch wird der Rücksetzeingang R des Speichergliedes 28 auf 1 gesetzt, was den Ausgang Q auf 0 zurücksetzt. Um zu verhindern, dass der Bremsdruck schlagartig abgebaut wird, wird bei dem Übergang von Q = 1 zu Q = 0 das Ausgangssignal des Zeitglieds 32 nach einer vorgegebenen Zeitdauer t1 gleich null (zeitverzögerter Signalabfall). Über das UND-Glied 34 gelangen die Impulse eines Rechteckoszillators 33 auf das ODER-Glied 30. Ist Q = 1, wirken sich diese Impulse auf das Steuersignal MV nicht aus. Wird Q = 0, gelangen die Impulse zu dem zweiten Eingang des ODER-Gliedes 30 und ergeben somit das Steuersignal MV, solange das Ausgangssignal des Zeitgliedes "1" ist, das heißt während der vorgegebenen Zeitdauer.

Während der Zeitdauer t1 wird also das Magnetventil 10, 11 getaktet angesteuert und somit der Bremsdruck in kleinen, schnell aufeinanderfolgenden Schritten quasikontinuierlich abgebaut. Nach Ablauf der Zeitdauer t1 wird MV = 0 und das Magnetventil geöffnet. Über die Frequenz und das Tastverhältnis des Oszillators sowie über die Zeitdauer t1 läßt sich die Druckabbauzeit einstellen, d. h. insbesondere auf die Bremsanlage des jeweiligen Kraftfahrzeugtyps abstimmen.

Die Rückschlagventile 12, 13 wirken folgendermaßen. Steht das Kraftfahrzeug zum Beispiel an einer Steigung in einem Stau - das Steuersignal MV hat den Wert MV = 1 - und kühlen dabei die Bremsen ab, könnte sich das Kraftfahrzeug ungewollt in Bewegung setzen. Dann ermöglichen es die Rückschlagventile 12, 13, die Radbremszylinder mit höherem Druck zu beaufschlagen, obwohl die Magnetventile geschlossen sind (MV = 1). Der Bremsdruck wird sozusagen überhöht.

Soll das Kraftfahrzeug abgestellt werden und ist die beschriebene Wegrollsperre aktiviert, d. h. es ist Bremsdruck in den Radbremszylindern eingesperrt, so muß der Fahrer darauf aufmerksam gemacht werden, dass er das Fahrzeug über die normale Feststellbremse arretieren soll. Andernfalls könnte sich - beispielsweise infolge Abkühlen der Bremsflüssigkeit - der Bremsdruck in den Radbremsen reduzieren und das Fahrzeug könnte führerlos ins Rollen geraten.

Dazu werden das Signal des Feststellbremsschalters und das des Zündungsschalters ausgewertet. Wird die Zündung abgeschaltet (ZS = 0) und ist die Feststellbremse nicht angezogen (FB = 0), aber die Wegrollsperre aktiv (Q = 1 bzw. MV = 1), so wird ein Warnsignal (WE = 1) ausgegeben, das eine akustische oder optische Warneinrichtung eingeschaltet, die den Fahrer informiert.

Wird daraufhin die Feststellbremse angezogen (FB = 1), so wird der Ausgang Q des Speichergliedes 28 auf Null zurückgesetzt, das Warnsignal wird inaktiv (WE = 0) und der Bremsdruck wird durch die oben beschriebene getaktete Steuerung auf null reduziert. Das Zeitglied 36 in der Signalerzeugung von WE begrenzt die Dauer der Warnung auf eine Zeit t2, damit die Warnung nicht dauernd aktiv bleibt, wenn der Fahrer das Fahrzeug z. B. in der Ebene nur durch das Einlegen eines Gangs gegen Wegrollen sichern will, also die Handbremse bei abgestelltem Fahrzeug nicht anzieht. Im abgestellten Zustand des Fahrzeugs benötigt die Vorrichtung also keine elektrische Energie, die Magnetventile 10 und 11 sind geöffnet.


Anspruch[de]
  1. 1. Bremsanlage (1) für ein Kraftfahrzeug mit zwei hydraulischen Bremskreisen, die einen Hauptbremszylinder (6) je mit mindestens einem Teil der an jedem Rad vorgesehenen Radbremszylindern verbinden, und mit einem Bremspedal (2), das bei Betätigung durch den Fahrer eine Kraft erzeugt, die - insbesondere über einen Bremskraftverstärker (4) - in dem Hauptbremszylinder (6) einen Bremsdruck erzeugt, der in die Radbremszylinder gelangt und in diesen eine die Radbremsen betätigende Bremskraft erzeugt, dadurch gekennzeichnet,
    1. - dass in mindestens einem der Bremskreise (A, B) ein elektrisch zu betätigendes Magnetventil (10, 11) mit einem Rückschlagventil (12, 13) angeordnet ist, und
    2. - dass das Magnetventil (10, 11) durch ein elektronisches Steuergerät (14) betätigt wird, das den Betriebszustand der Bremsanlage (1) und des Kraftfahrzeugantriebs erfasst und bei Erkennen einer Bremsbetätigung und eines Stillstands des Kraftfahrzeugs ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs verhindert.
  2. 2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (12, 13) derart ausgebildet ist, dass es eine Druckübertragung von dem Hauptbremszylinder (6) zu den Radbremszylindern ermöglicht und eine Druckübertragung von den Radbremszylindern zu dem Hauptbremszylinder (6) verhindert.
  3. 3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das elektronische Steuergerät (14) Signale ausgewertet werden, die eine Betätigung der Bremse (BLS), den Stillstand des Kraftfahrzeugs (SS), die Stellung des Fahrpedals (GP) oder die Motordrehzahl, die Stellung des Zündschalters (ZS) und eine Betätigung der Feststellbremse (FB) anzeigen.
  4. 4. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (14) bei Erkennen einer Bremsbetätigung (BLS = 1) und eines Fahrzeugstillstands (SS = 1)ein Ausgangs- Signal (MV) erzeugt, durch das das Magnetventil (10, 11) geschlossen wird.
  5. 5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (14) bei Erkennen eines gelösten Bremspedals (BLS = 0) und eines betätigten Fahrpedals (GP = 1) ein Ausgangssignal (MV = 0) erzeugt, durch das das Magnetventil (10, 11) geöffnet wird.
  6. 6. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (14) eine monostabile Kippstufe (32) enthält, durch die bei Erkennen eines gelösten Bremspedals (BLS = 0) und eines betätigten Fahrpedals (GP = 1) ein Rechteckimpuls einer vorgegebenen Dauer (t1) erzeugt wird, durch den ein quasikontinuierlicher Abbau des Bremsdrucks gesteuert wird.
  7. 7. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Steuergerät (14) bei aktivierter Wegrollsperre ein Warnsignal (WE = 1) erzeugt, durch das der Fahrer aufgefordert wird, die Feststellbremse des Kraftfahrzeugs zu arretieren.
  8. 8. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (14) ein Zeitglied (36) enthält, durch das die Zeitdauer des Warnsignals (WE = 1) auf eine vorgegebene Zeitspanne (t2) begrenzt wird.
  9. 9. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine flankengesteuerte monostabile Kippstufe (32) aufweist, die einen Rechteckimpuls einer vorgegebenen Zeitdauer (t1) aus, der mit Impulsen eines Rechteckoszillators (33) das Steuersignal (MV) getaktet erzeugt und somit den Bremsdruck in kleinen, schnell aufeinanderfolgenden Schritten abbaut.






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