DE2028609A1

DE2028609A1 - Hydraulisches Blockierregel-Bremssystem

Info

Publication number: DE2028609A1
Application number: DE19702028609
Authority: DE
Inventors: Stanley Irving Mac Daytona Beach Fla. Duff (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1969-06-10
Filing date: 1970-06-10
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3610702A; AU1606970A; GB1259404A; FR2045951B3; FR2045951A7; JPS4815831B1

Description

Fofentonwölt· Dr. Ing. H. NegendanV 2028609

Dipl. Ing. H. Hauek Dipl. Phys. W. Schmitz

•Mändie«1f,Hocorhtr.23

Tel. 5UM86

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center 6, Juni 1970

SouthfMdjMich. 48075,USA Anwaltsakte M-1206

Hydraulisches Blockierregel-Bremssystem

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch arbeitendes Blockierregel-Bremssystem für ein mit einem hydraulischen Bremsverstärker versehenes Fahrzeug.

Zum Stande der Technik gehören hydraulische Blockierregel-Bremssysteme mit einer variablen, hydraulisch wirkenden Bremsdrucksteuerungsvorrichtung, welche über einen hydraulischen Druckregler an einen Satz von Radbremsbetätigungskörpern angeschlossen ist, wobei der Druckregler einen bewegbaren, zur Steuerung dienenden Plunger aufweist, welcher unter Abdichtung innerhalb einer Bohrung verschiebbar ist und somit eine im Volumen variable Druckkammer bildet, welche einerseits über ein durch den Plunger gesteuertes Einwegventil an die Bremsdrucksteuerungsvorrichtung angeschlossen ist und welche andererseits mit dem Satz der Radbremsbetätigungskörper in Verbindung steht, wobei der Plunger den Druck des hydraulischen Druckmittels in der Druckkammer als Funktion einer variablen Steuerungskraft verändert, welche am Plunger gegen die durch den hydraulischen Druck in der Druckkammer erzeugte Druckkraft wirkt, während die variable Steuerungskraft durch

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einen druckmittelbetätigten Zylinder erzeugt wird, dessen bewegbarer Kolben durch eine vorgespannte, elastische Vorrichtung als auch durch den hydraulischen Druck in der im Volumen variablen, durch den Kalben innerhalb des Zylinders gebildeten -^ndkammer in Anlage an den Plunger gedruckt wird, welche Kammer normalerweise mit einer Quelle hohen Druckes verbunden ist und welche über ein normalerweise geschlossenes Ventil mit einem Speicher verhältnismäßig geringen Druckes in Verbindung gebracht werden kann dergestalt, daß das Ventil durch eine Blockierregel-Bremseinheit betätigbar ist, die auf die Winkelverlagerung von wenigstens einem der gebremsten Fahrzeugräder anspricht, um eine Abnahme der variablen Steuerungskraft beim Blockieren wenigstens des einen Rades herbeizuführen.

Bei Bremssystemen dieser Art ist der druckmittelbetätigbare Zylinder pneumatisch beaufschlagt, wobei die Quelle hohen Druckes durch die Außenluft gebildet ist, während der Druckmittelbehältec verhältnismäßig geringen Drucks durch einen Unterdruckbehälter gebildet ist, der an die Ansaugleitung des Fahrzeugmotors angeschlossen ist. Bei einer derartigen, pneumatisch wirkenden Bremshilfe ist der maximale, zur Verfügung stehende Differentialdruck des pneumatischen Druckmittels verhältnismäßig gering im Vergleich zu den hohen, hydraulischen Bremsdrücken, welche gewöhnlich die Bremsbetätigungskörper beaufschlagen. So muß die auf den Druck ansprechende Wirkfläche des Kolbens etwa 5 mal so groß wie die des zur Steuerung dienenden Plungers ausgeführt werden, wenn man. davon ausgeht, daß die Vorspannung > des elastischen Körpers hoch genug sein muß, um die Betätigung des Kolbens und des zur Steuerung dienenden Plungers durch den hydraulischen Druck in

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der variablen Volumenkammer zu verhindern, falls das Bremshilfesystem versagt. Es ist zu erkennen, daß das erforderliche Verhältnis zwischen den entsprechenden .Flächen des Plungers und des Kolbens als auch der erforderliche Hub desselben, wenn er eine beträchtliche Abnahme des hydraulischen Bremsmitteldruckes herbeiführen soll, zu einem Bremsdruckregler von zu großen Ausmaßen führt.

Demgegenüber soll mit der vorliegenden Erfindung eine hydraulischer Bremsdruckregler von reduzierten Ausmaßen geschaffen werden*

Erfindungsgemäß wurde deshalb ein hydraulisches Blockierregel-Bremssystem der eingangs erwähnten Art geschaffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das hydraulische Blockierregel Bremssystem eine Hochdruckquelle und einen Niederdruckspeicher hydraulischer Wirkungsweise besitzfc, und daß ein auf Druck ansprechendes Sperrventil betrieblich in der Druckmittelverbindung vorgesehen ist, die die Hochdruckquelle mit der Druckmittelendkammer verbindet, um im Falle eines Versagens des hydraulischen Bremssystems eine Rückströmung von der Endkammer in die Druckmittelquelle zu verhindern.

Durch eine derartige, erfindungsgemäße Ausgestaltung wird bei einem Versagen des hydraulischen Bremshilfesystems das hydraulische Medium bzw. Druckmittel innerhalb der Endkammer eingeschlossen und unterstützt die Druckwirkung der elastischen Vorrichtung, um eine Betätigung des Kolbens und des zur Steuerung dienenden Plungers durch die an ihnen wirkende, hydraulische Bremsmittel-

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druckkraft zu verhindern. Durch ein derartiges Einschliei3en des hydraulischen Druckmittels kann die Torspannung in der zum Anlegen des Druckes dienenden elastischen Vorrichtung als auch deren Elastizität auf einen verhältnismäßig geringen Wert begrenzt werden, so daß die Wirkfläche des Kolbens, welcher auf den Differentialdruck des hydraulischen Druckmittels zwischen den beiden gegenüberliegenden Endkammern des Zylinders anspricht, entsprechend reduziert werden kann.

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.

Die Zeichnung stellt eine schematische Ansicht eines hydraulischen Bremssystems unter Verwendung eines erfindungsgemäßen, hydraulischen Bremsdruckreglers in Schnittansicht dar.

In der beigefügten Zeichnung ist mit Bezugsnummer Io eine variable, hydraulisch betätigbare Steuereinheit für den Bremsdruck, 80 ein herkömmlicher Hauptbremszylinder dargestellt. Dieser kann bei Betätigung eines Bremspedalhebels 12 beaufschlagt werden, um ' unter Druck befindliches, hydraulisches Druckmittel einer Leitung 14 zuzuleiten. Die Leitung führt zu den (nicht dargestellten) Betätigungskörpern der Vorderradbremsen des (nicht dargestellten) Fahrzeuges und zur Einlaßöffnung 16 eines hydraulischen Druckreglers 20. Die Auslaßöffnung 18 des hydraulischen Druckreglers ist an einen Satz von Bremebetätigungskörpern 22 angeschlossen, welche einem Paar von Hinterrädern 24 des Fahrseuges zugehören.

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Der Druckregler 20 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse mit darin befindlicher Bohrung 28, in welchem ein Kolben 30 hin- und herbewegbar Ist» Der Kolben Ist abgedichtet und bildet während seiner Bewegung eine in ihrem Volumen veränderbare Druckkammer 32, welche einerseits mit der Auslaßoffnung 18 verbunden ist und welche andererseits mit der Einlaßöffnung 16 über einen, einen Ventilsitz bildenden Durchlaß 34 in Verbindung steht.· Die Öffnung des Durchlasses wird durch eine Ventilkugel 36 gesteuert, die ihrerseits durch eine leichte Druckfeder 38 beaufschlagt ist. Der Kolben 30 trägt eine axiale Verlängerung 40, welche sich durch den Durchlaß 34 erstreckt, um die Ventilkugel 36 in der normalen Ruheposition des Kolbens 30 in vom Ventilsitz abgewandter Richtung zu drücken. Die normale Ruheposition des Kolbens wird durch einen Haltering 42 bestimmt, welcher in geeigne- * ter Weise innerhalb der Bohrung 28 am Gehäuse 26 angebracht ist.

Für die steuernde Betätigung des Kolbens 30 und damit für die Steuerung des hydraulischen Bremsmitteldruckes an den Betätigungskörpern 22 der Hinterradbremsen dfenb ein durch das hydraulische Druckmittel beaufschlagbarer lylinder 44» in welchem ein Kolben 46 bewegbar gelagert ist. Der Kolben 46 kann den Plunger bzw. Kolben 30 nach innen in Richtung der Druckkammer 32 verlagern. Dies geschieht mit einer Steuerungskraft, deren Größe sich als Funktion vorbestimmter, variabler Bedingungen in Abhängigkeit von der Fahrζeugabbremsung verändert.

Der Kilben 46 ist stufenweise aufgebaut und ist unter Abdichtung in einer stufenweise ausgebildeten Bohrung 48 gelagert.

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Gehäuse Die Bohrung 48 befindet sich im Gehäuse 50 des Zylinders 44; das / ist in geeigneter Weise, beispielsweise durch (nicht dargestellte) Bolzen am Gehäuse 26 des Druckreglers 20 befestigt· Der Kolben 46 bildet innerhalb der Bohrung 48 eine für die Steuerung dienende Endkammer 52, ferner eine ringförmige Kammer 54 und einen zylindrischen Innenraum 56, der durch einen Auslaßkanal 58 mit der Außenluft in Verbindung steht. Eine Druckfeder 60 befindet sich in vergespanntem Zustand innerhalb der Endkammer 52, um so auf den Kolben 46 zu drücken, daß dieser den Kolben 30 seinerseits in Anlage an den Haltering 42 verschiebt«

Das Gehäuse 50 ist weiterhin mit einer für das Druckmittel dienenden Einlaßöffnung 62 versehen, welche betrieblich über einen Druck mittelkanal 64 mit den Kammern 52 und 54 in Verbindung steht.Eine Auslaßöffnung 68 steht über einen Kanal 70 mit der Endkammer 52 in Verbindung. Wie sich aus der beigefügten Zeichnung ergibt ist die Einlaßöffnung 62 über eine Leitung 72 mit der Abgabeseite einer Hydraulikpumpe 74 verbunden. Die Hydraulikpumpe 74 wird durch hydraulisches Medium aus einem Behälter 76 beschickt; dieser Behälter steht über eine Leitung 78 mit der Auslaßöffnung 68 in Verbindung. Vorteilhafterweise ist ein hydraulischer Speicher bzw. Sammler 80 in Zweigschaltung an die Leitung 72 angeschlossen.

Die Strömung des Druckmittels aus der Endkammer 52 der Auslafl-.öffnung 68 UM durch den Kanal 70 geschieht über ein herköamli- ches, normalerweise geschlossenes Solenoidventil 82, dessen bewegbarer Ventilkörper als Anker 84 ausgebildet ist. Der Anker 84

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wird normalerweise durch eine Feder 86 abdichtend an einen ringförmigen Ventilsitz 88 gedrückt, welcher seinerseits unter Abdichtung an den Seitenwänden des Kanals 70 anliegt bzw. befestigt ist. In. der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Druckmittelkanal 64 mit einem Kanal 66 verbunden, der sich in die Endkammer 52 öffnet. Die Verbindung geschieht über eine eingeengte bzw. eingeschnürte Öffnung 90 und einen Kanal 92, welcher bezüglich der Strömungsführung parallel dazu ausgerichtet ist und welcher durch ein herkömmliches, normalerweise geschlossenes ^olenoidventll 94 beaufschlagt wird. Der bewegbare Ventilkörper des Solenoidventils 94 wird durch den Anker 96 gebildet, welcher im wesentlichen druckausgeglichen ist und welcher normalerweise durch eine Feder 98 unter Abdichtung an einen ringförmigen Ventilsitz 1oo angedrückt wird. Der Ventilsitz too ist in passender Weise an den Seitenwänden des Kanals 66 befestigt. Ein Ventilsperrkörper 1o2 wird durch eine leichte Feder 1o4 unter Abdichtung an den Ventilsitz 1oo angedrückt, um zu verhindern,

daß Druckmittel aus der Endkammer 52 durch die Öffnung 90 und/ oder den Kanal 92 in den Kanal 64 und in die Einlaßöffnung 62 gelangt, wie im Verlaufe der Beschreibung erläutert wird.

Die beiden Solenoidventile 82 und 94 sind in passender Weise durch elektrische Drähte an die beiden, zur Steuerung dienenden Anschlüsse 1o6 und 1o8 einer Blockierregeleinheit 11o angeschlossen· Die Blockierregeleinbeit 11o spricht auf WinkelVersetzungen bzw. die Bewegung von wenigstens einem der Fahrzeughinterräder 24 an, was durch einen elektrischen Geschwindigkeitsfühler 112 abgeführt wird. Die Blockierregeleinheit 11o ist von bekannter, . - 8 -

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elektrischer Konstruktion und dient zur Betätigung der Solenoidventile 82 und 94 und somit zur Steuerung des Bremsdruckes, um die Betätigungskörper 22 als Punktion der Winkelbewegung der gebremsten Räder bremsen zu können. Ein Blockieren bzw. Rutschen dieser Räder wird infolgedessen vermieden. Gleichzeitig wird bei einer zu starken Bremsbetätigung der beste Bremseffekt herbeigeführt, was den besten Reibungskoeffizienten von Reifen zur Straße zum jeweiligen Zeitpunkt anbelangt.

£ Das oben beschriebene Bremseteuerungssystem arbeitet wie folgt:

Bei normaler Arbeitslage des hydraulischen Druckmittelsystems 72, 74» 76, 78 wird das unter hohem Druck stehende Druckmittel von der Pumpe 74 der ringförmigen Kammer 54 als auch durch die Öffnung 90 und das Einwegventil 1oo-1o2 der Endkammer 52 zugeführt, so daß der Kolben 3o durch den Kolben 46 in Anlage an den Haltering 42 (wie in den Zeichnungen dargestellt) gedrückt wird. Der Kolben 46 ist auf einer Seite durch die vorgespannte Druckfeder 6o beaufschlagt und auf der anderen Seite durch das unter hohem Druck stehende Druckmittel, das an der Wirkfläche des im Innenraum 56 verschiebbaren Kolbens angreift. Bei normaler Bremswirkung wird das unter Druck stehende, hydraulische Druckmittel vom Hauptbremszylinder 1o zu den Betätigungskörpern 22 der Bremse geleitet. Dies geschieht über den Durchlaß 34, da die Ventilkugel 36 durch den Kolben 3o in vom Ventilsitz abgewandter Richtung gehalten ist. Die Verlagerung der Ventilkugel nach links geschieht durch die verhältnismäßig starken Kräfte, welche den Kolben 46 und den Kolben 3o als Einheit nach links, gesehen in der Zeichnung, gegen die Druckkraft verschieben, welche am

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Kolben 3o durch den hydraulischen Druck in der Druckkammer 52 ausgeübt wird.

Der Ventilsperrkörper 1o2 verhindert, daß Druckmittel aus der Endkammer 52 in den Kanal 64 gelangt, so daß bei geschlossenem Solenoidventil 82 eine bestimmte Menge von hydraulischem Druckmittel eingeschlossen werden kann. Durch dieses Einschließen des Druckmittels ist es verständlich, daß der Kolben 46 und somit der Kolben 3o gegen einer nach rechts gerichteten Bewegung abgesichert sind, was auch immer das Verhältnis des hydraulischen Druckes an der Auslaßöffnung des Hauptbremszylindere 1o und an der Abgabe-Seite der Pumpe 74 zum Verhältnis der auf den Druck ansprechenden Wirkflächen des Kolbens 3o und des Kolbens46 sein mag. Im Falle eines Versagens des Druckmittelsystems 72, 74, 76, 78 kann durch das Sperrventil 1oo-1o2 ein zum unrechten Zeitpunkt auftretendes Verschließen der Verbindung zwischen Hauptbremszylinder to und den Betätigungskörpern 22 der Fahrzeugbremsen verhindert werden, wodurch die Anfangsbelastung und/oder Elastizität der Feder 60 beträchtlich geringer sein können gegenüber bekannten, pneumatisch betätigten Steuereinheiten. Die oben aufgeführten Erläuterungen behalten ihre Gültigkeit,- wenn das Druckmittelzuführungssystem beim Parken des Fahrzeuges nicht wirksam ist.

Falls die Hinterräder 24sich einer Blockierlage nähern, kann die Bloekierregeleinheit 11 ο auf entsprechende Signale vom Geschwindigkeit sf ühler 112 ansprechen, um das Solenoidventil 82 zu betätigen. Dieses Ventil öffnet (i^aefe) Position, um das hy- draLieche Druckmittel au# der Endkammer 52 abzulassen. Eine

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derartige Freigabe des hydraulischen Druckmittels aus der Endkammer 52 ermöglicht, daß durch das hydraulische Druckmittel in den Kammern 32 und 54 der Kolben 46 und der Kolben 3o nach rechts verlagert werden. Damit wird die Strömungsverbindung von der Einlaßöffnung 16 zur Auslaßöffnung 18 unterbrochen. Das Innenvolumen der Kammer 32 steigt an, wodurch der Druck des darin befindlichen, hydraulischen Druckmittels verändert wird. Die resultierende Reduzierung des Bremsdruckes ermöglicht, daß sich die Hinterräder 24 wieder beschleunigen, wodurch die Blockierregeleinheit 11o das Schließen des Solenoidventils 82 veranlaßt. Der Kolben 46 bewegt sich entsprechend langsam nach links und verursacht ein geringes Ansteigen des Bremsdruckes. Palis ein schneller Druckanstieg erforderlich ist, wird die Blockierregeleinheit 11o weiterhin wirksam, um&as normalerweise geschlossene Solenoidventil 94 zu betätigen, so daß ein schneller Fluß von der Leitung 72 in die Endkammer 52 durch.das Absperrventil 1oo-1o2 ermöglicht ist.

Bei einer weiteren,(nicht dargestellten) Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für die dargestellte Kombination der Öffnung 90 und des normalerweise geschlossenen Solenoidventils 94 ein normalerweise geöffnetes Solenoidventil verwendet werden, um die Strömung des Mediums von der Einlaßöffnung 62 zur Endkammer 52 als Funktion der elektrischen Steuerungssignale der Blockierregeleinheit 11o zu steuern. Bei einer "derartigen Ausgestaltung könnte das Absperrventil 1oo-1o2 gleichfalls · vorteilhafterweise verwendet werden, um den Kolben 4o gegenüber· einer nach rechts gerichteten Bewegung so lange zu blockieren,

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als die Hinterräder sich nicht einer Blocklerlage nähern/ dünn welche das Solenoidventil 82 in seiner Wirkung ausgelöst wird.

Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die den Ventilkörper bzw. Anker 84 normalerweise in abdichtenden Eingriff mit dem Ventilsitz 88 drückende Feder 86 so ausgelegt ist, daß sie auf diesen Ventilkörper eine ausreichend große Kraft ausüben kann, um den am Ventilkörper wirkenden Druckkräften zu widerstehen, welche durch den Druck in der Endkammer 52 beimaximalen Bremsbelastungen ausgeübt werden. Die Kraft der Feder ist jedoch klein genug bemessen, um zu verhindern, daß der Druck in der Endkammer eine vorbestimmte Sicherheitsgrenze überschreitet, falls die hydraulische Flüssigkeit in der Endkammer 52 beispielsweise einer thermischen Expansion unterliegt.

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Claims

Patenton wait· Dr. Ing. H Negendank

Dipl. Ing- H. Heudc Dipl. Phys. W. Schmitz

M23

Te«. 53ββ·β6

The Bendix Corporation <- _τ._{1τΗ 1Q7n}

Exeputive Offices ⁶· ^{Juni 197}°

Bendix center Anwaltsakte M-1206 Southfield,Michigan 48075.USA

Patentansprüche

Hydraulisches Blockierregel-Bremssystem für Fahrzeuge mit einer variablen, hydraulisch wirkenden Bremsdrucksterungsvorrichtung, welche über einen hydraulischen Druckregler an einen Satz von Radbremsbetätigungskörpem angeschlossen ist, wobei der Druckregler einen bewegbaren, zur Steuerung dienenden Plunger aufweist, welcher unter Abdichtung innerhalb einer Bohrung verschiebbar ist und somit eine im Volumen variable Druckkammer bildet, welche einerseits über ein durch den Plunger gesteuertes Einwegventil an die Bremsdrucksteuerungsvorrichtung angeschlossen ist und welche andererseits mit dem Satz der Radbremsbetätigungskörper in Verbindung steht, wobei der Plunger den Druck des hydraulischen Druckmittels in der Druckkammer als Funktion einer variablen Steuerungskraft verändert, welche am Plunger gegen die durch den hydraulischen Druck in der Druckkammer erzeugte Druckkraft wirkt, während die variable Steuerungskraft durch einen druckmittelbetätigten Zylinder erzeugt wird, dessen bewegbarer Kolben durch eine vorgespannte, elastische Vorrichtung als auch durch den hydraulischen · Druck in der im Volumen variablen, durch den Kolben -inner-

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halb des Zylinders gebildeten Endkammer in Anlage an den Plunger gedruckt wird, welche Kammer normalerweise mit einer Quelle hohen Druckes verbunden ist und welche über ein norma-■ !erweise geschlossenes Ventil mit einem Speicher verhältnismäßig geringen Druckes in Verbindung gebracht werden kann dergestalt, daß das Ventil durch eine Biockierregelbremseinheit betätigbar ist, die auf die Winkelverlagerung von wenigstens einem der gebremsten Fahrzeugräder anspricht, um eine Abnahme der variablen Steuerungskraft beim Blockieren wenigstens des einen Rades herbeizuführen, dadurch gekennzeichnet, daß das f hydraulische Blockierregelbremssystem eine Hochdruckquelle (74) und einen Mederdruckspeicher (76) hydraulischer Wirkungsweise besitzt, und daß ein auf· Druck ansprechendes Sperrventil (100-102) betrieblich in der Druckmittelverbindung (62,· 64,90,92) vorgesehen ist, die die Hochdruckquelle .mit der Druckmittelendkammer (52) verbindet, um im Falle eines Versagens des hydraulischen Bremssystems eine Rückströmung von der Endkammer in die Druckmittelquelle zu verhindern.

2, Hydraulisches Blockierregel-Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein federgespanntes Druckentlastungsventil (84,86,88) in paralleler Strömungsbeziehung zum normalerweise geschlossenen Ventil (82) vorgesehen ist, um die Druckmittelendkammer (52) mit dem Niederdruckspeicher (76) zu verbinden, wenn der Druck des Mediums in der Endkammer oberhalb eines vorbestimmten Sicherheitswertes liegt.

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