DE3006137C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Mehrkreis- Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder, an den die zu Bremskreisen zusammengefaßten Radbrems­ zylinder angeschlossen sind, in denen, zum Zweck einer Vortriebsregelung, die ein zum Durchdrehen neigendes Fahrzeugrad abbremst, oder zum Zweck einer Abstands­ regelung, die eine Aktivierung der Bremsanlage auslöst, wenn der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug zu gering wird, mit Hilfe eines Ventil-gesteuerten an die zu den Radbremsen führenden Zweige der Bremskreise an­ schließbaren Druckspeichers ohne Pedalbetätigung Brems­ druck aufbaubar ist, und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.

Eine derartige Bremsanlage, die auch die Funktion einer Vortriebs-Regelung vermittelt, ist durch die DE-AS 20 49 262 bekannt.

Bei dieser bekannten Anlage wird, wenn die Regelung in Funktion tritt, Bremsdruck aus einem Druckspeicher, der unter hohem Druck stehende Bremsflüssigkeit enthält, direkt in den bzw. die vom Hauptbremszylinder zu dem bzw. den Radbremszylinder(n) führenden Bremsleitungs­ zweig(e) eingespeist. Die Einspeisung erfolgt durch Ansteuerung eines als Magnetventil ausgebildeten Ein­ laßventils, dessen Grundstellung die Sperrstellung ist, in dessen Durchlaßstellung. Gleichzeitig wird der je­ weilige Bremsleitungszweig gegen den Hauptbremszylin­ der abgesperrt, wiederum durch Ansteuerung eines Magnetventils, dessen Grundstellung die Durchlaß- Stellung ist, in welcher Bremsdruck in üblicher Weise durch Pedalbetätigung des Hauptbremszylinders aufgebaut werden kann.

Die insoweit erläuterten, bei der bekannten Bremsanlage zu einer Vortriebsregelung ausgenutzten Komponenten können natürlich, wenn ein geeigneter Abstands-Sensor vorhanden ist, durch dessen Ausgangssignale die Einlaß- und Absperrventile ansteuerbar sind, auch zu einer Abstandsregelung ausgenutzt werden.

Die bekannte Bremsanlage mit Vortriebs-Regeleinrichtung hat den Nachteil, daß der Druckspeicher und eine zu seiner Aufladung erforderliche Ladepumpe auf einen sehr hohen Druck - den maximalen Bremsdruck - von größenordnungsmäßig 150 bis 200 bar ausgelegt sein müssen, das heißt auf einen Druck, der wesentlich höher ist als der Ausgangsdruck ansonsten üblicherweise, z.B. für eine Servo-Lenkeinrichtung an einem Fahrzeug ohne­ hin vorhandener hydraulischer Hilfsdruckquellen, weshalb bei der bekannten Bremsanlage für die Vortriebs- bzw. Abstandsregelung ein eigener Druckspeicher mit Ladepumpe vorgesehen werden müssen, die auf die genannten hohen Ausgangsdruckwerte ausgelegt sind, was, ungeachtet der einfachen Steuerungsmöglichkeiten mittels der Magnet­ ventile, einen erheblichen technischen Aufwand bedeutet. Es kommt hinzu, daß die in dem Druckspeicher unter hohem Druck stehende Bremsflüssigkeit im allgemeinen nicht un­ erhebliche Mengen gelöster Luft enthält, die, wenn im Zuge einer Vortriebs-Regelung Bremsflüssigkeit aus dem Druckspeicher in eine Radbremse eingespeist wird, in der Bremsdruck-Entspannungsphase der Regelung ausperlen kann und damit der Entlüftungszustand der Bremsanlage von Regelungsspiel zu Regelungsspiel nahezu zwangsläufig zunehmend schlechter wird.

Zwar können derartige, zumindest bei längerfristigem Betrieb auftretende funktionelle Nachteile durch die Verwendung spezieller Bremsgeräte vermieden werden, die ihrem prinzipiellen Aufbau nach pneumatisch vorge­ steuerten ihrerseits pneumatischen Bremskraftverstärkern entsprechen, wie z.B. in Verbindung mit einer Abstands­ regelung durch die DE-OS 23 47 669 bekannt oder als hydraulisch vorgesteuerte Vakuum-Bremsgeräte ausge­ bildet sind, die, den einzelnen Radbremsen oder Brems­ kreisen zugeordnet, einem zur hydraulischen Vorsteuerung vorgesehenen Tandem-Hauptzylinder nachgeschaltet sind und, unabhängig von dessen Betätigung mittels einer hydraulischen Hilfsdruckquelle ansteuerbar sind, wie z.B. dem ATE-Bremsen-Handbuch, 6. Auflage, 1979, Seiten 82 und 204, entnehmbar, wobei dann allerdings zumindest für die Realisierung einer Vortriebs-Regeleinrichtung, die eine individuelle Bremsbarkeit der angetriebenen Fahrzeug­ räder erfordert, mit einem unverhältnismäßig hohen technischen Aufwand verknüpft ist und daher solche Bremsgeräte allenfalls für Abstandsregelungen in Betracht kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art, die sowohl zum Zweck einer Vor­ triebs-Regelung als auch zum Zweck einer Abstandsregelung ausnutzbar ist, dahingehend zu verbessern, daß diese Regelungsfunktionen mit einer Hilfsdruckquelle steuerbar sind, deren Ausgangsdruckniveau erheblich niedriger ist als das maximale Bremsdruck-Niveau und bei insgesamt einfachem Aufbau eine hohe Funktionszuverlässigkeit er­ zielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jeder der von dem Hauptbremszylinder zu einem der Radbremszylinder führenden Bremsleitungszweige ein als hydraulischer Druckübersetzer ausgebildeter Druck­ modulator vorgesehen ist, der ein abgestuftes Gehäuse aufweist, das an einen Stufenkolben mit einer kleineren Kolbenstufe und einer größeren Kolbenstufe angepaßt ist, wobei der Stufenkolben der durch - ventilgesteuerte - Druckbeaufschlagung seines durch das Gehäuse und die größere Kolbenstufe begrenzten Druckraumes mit dem Ausgangsdruck des Druckspeichers verschiebbar ist, mit seiner kleineren Kolbenstufe auf einen Druckraum des Druckmodulators wirkt, an den ein zu der jeweiligen Radbremse führender Bremsleitungszweig angeschlossen ist, und daß die kleinere Kolbenstufe mit zwei, in Verschiebe­ richtung des Stufenkolbens gesehen, in einem Abstand voneinander angeordneten Lippendichtungen versehen ist, von denen nur die eine Lippendichtung bei einer Verschie­ bung des Kolbens eine Ventilbohrung überfahren kann, über die der vom Hauptzylinder kommende Bremsleitungs­ zweig an die kleinere Bohrungsstufe des Modulator- Gehäuses angeschlossen ist.

Hierdurch bei einer erfindungsgemäßen Bremsanlage erzielte Vorteile sind zumindest die folgenden:

Durch die als Druckübersetzer wirkenden Druckmodulatoren ist es möglich, eine am Fahrzeug ohnehin vorhandene Hilfsdruckquelle, z.B. diejenige einer hydraulischen Servolenkung oder einer hydraulischen Niveauregulie­ rung als Hilfsdruckquelle für die Aktivierung der Vortriebs-Regelung und/oder der Abstandsregelung auszunutzen, selbstverständlich bei zweckgerechter Anpassung des Übersetzungsverhältnisses der Druck­ modulatoren, was aber ohne weiteres möglich ist. Dadurch wird insgesamt eine bedeutende Vereinfachung der Bremsanlage gegenüber derjenigen der DE-AS 20 49 262 erzielt. Die Druckmodulatoren vermitteln weiter eine perfekte hydraulische Trennung des Stellkreises vom jeweiligen Bremskreis bzw. Bremskreiszweig, so daß es unmöglich ist, daß in dem Arbeitsmedium des hydrau­ lischen Steuerkreis enthaltene Luft in die Bremskreise gelangen und deren Entlüftungsgrad beeinträchtigen kann. Dadurch wird die Funktionszuverlässigkeit der Brems­ anlage einschließlich ihrer Regeleinrichtung(en) er­ heblich verbessert. Die erfindungsgemäße Bremsanlage ist auch hinreichend sicher für den Fall einer Fehl­ funktion der Druckmodulatoren selbst, als deren am meisten verschleißgefährdetes Teil die den Ausgangs­ druckraum des jeweiligen Druckmodulators begrenzenden Lippendichtmanschette anzusehen ist. Wird diese be­ schädigt, so entfällt zwar die jeweilige Regelungs­ funktion, die Funktionsfähigkeit der Bremsanlage bleibt bei einer normalen, das heißt durch Betätigung des Hauptbremszylinders erfolgenden Bremsung, erhalten, da nunmehr die zweite Dichtmanschette der kleineren Kolbenstufe denjenigen Modulatorraum abdichtet, in den über die Ventilbohrung der vom Hauptbremszylinder er­ zeugte Ausgangsdruck eingekoppelt wird. Da eine Beschädi­ gung der den Ausgangsdruck beweglich abdichtenden Lippen­ dichtmanschette durch den Ausfall z.B. der Vortriebs- Regelfunktion leicht erkennbar ist, kann eine erforder­ liche Reparatur in jedem Fall rechtzeitig, das heißt bevor auch die dann erst einer nennenswerten Druckbe­ lastung ausgesetzte zweite Lippendichtmanschette be­ schädigt werden könnte, vorgenommen werden. Die Druck­ modulatoren der erfindungsgemäßen Bremsanlage als deren, verglichen mit einer konventionellen Bremsanlage, zusätz­ liche funktionscharakteristische Komponenten sind als vergleichsweise einfach gestaltete hydraulische Bau­ elemente ausgebildet, deren Herstellung keine besonderen Probleme aufwirft und die auch ohne Schwierigkeit in eine hydraulische Bremsanlage eingefügt werden können.

Des weiteren ist vorgesehen, daß eine vom Druckraum der größeren Kolbenstufe abgekehrte, ebenfalls durch die größere Kolbenstufe begrenzte Kammer, die zwischen dem Druckraum und der kleineren Kolbenstufe angeordnet ist, durch eine Abflußöffnung für gelegentlich auftretendes Lecköl drucklos gehalten ist. Diese Abflußöffnung erlaubt eine unbeeinflußte Bewegung des Stufenkolbens und den Abfluß evtl. auftretender kleinerer Leckölmengen.

Im übrigen soll zum Ausgleich bei geringer Elastizität des zu regelnden Kreises ein "Parallelvolumen" vorgesehen werden, damit ein stärkerer Druckaufbau erst dann erfolgt, wenn die gesamte Manschette die Ventilbohrung überfahren hat. Hierzu ist vorgesehen, daß in einer Zylinderbohrung im Inneren der kleineren Stufe des Stufenkolbens koaxial zu diesem ein Zusatzkolben angeordnet ist, der bei einer Betätigung des Modulators unter dem sich im Druckraum aufbauenden Druck gegen eine ebenfalls in der Zylinder­ bohrung angeordnete Rückdruckfeder verschiebbar ist. Der durch das Zusatzvolumen sich ergebende Energieverlust ist unbedeutend.

Die im Inneren des Stufenkolbens angeordnete Rückdruck­ feder ist so dimensioniert, daß der zur Bewegung des Zusatzkolbens notwendige Druck den Druck nicht über­ steigt, den die erste Dichtmanschette des Stufenkolbens beim Überfahren der Ventilbohrung gerade noch erträgt, ohne beschädigt zu werden. Durch die beiden hinter­ einander geschalteten Manschetten wird ein Flüssigkeits­ verlust vermieden, der durch versehentliche Brems­ betätigung während des Regelvorganges entstehen könnte.

Zur ungehinderten Bewegung des Zusatzkolbens ist in der Zylinderbohrung im Inneren der kleineren Stufe des Stufenkolbens ein Verbindungskanal zur druckosen Kammer vorgesehen, in der sich die größere Kolbenstufe des Stufenkolbens bewegt. Im übrigen weist der Zusatzkolben einen Ansatz auf, der in seiner äußersten Stellung diesen Verbindungskanal abdichtet.

Zusammenfassend ergibt sich daher, daß es möglich ist, das Druckniveau durch Einbau eines Stufenkolbens in ge­ wünschter Weise anzupassen. Außerdem bewirkt der Stufen­ kolben des Druckmodulators durch Überfahren einer Ventil­ bohrung die Abtrennung eines Bremskreises bzw. Bremskreis­ zweiges. Weiterhin werden durch die beiden hintereinander geschalteten Manschetten an der kleineren Kolbenstufe des Stufenkolbens Flüssigkeitsverluste vermieden, die durch versehentliches Betätigen der Bremse während des Regel­ vorganges vorkommen könnten. Im übrigen wird bei geringer Elastizität eines zu regelnden Kreises durch den Einbau eines "Parallelvolumens" erreicht, daß ein stärkerer Druckaufbau erst dann erfolgt, wenn die gesamte Manschette die Schnüffelbohrung überfahren hat. Schließlich wird er­ reicht, daß die Energieversorgung über ein schnell­ schaltendes Ventil, das ein Magnetventil sein kann, aus einem Druckspeicher erfolgt, der ggf. auch für andere Zwecke schon vorhanden ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter spezieller Ausführungsbeispiele näher be­ schrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines zur Realisierung einer erfindungsgemäßen Bremsanlage geeig­ neten ersten Druckmodulators und

Fig. 2 einen ebensolchen Längsschnitt eines zweiten Druckmodulators, der im Stufenkolben einen Zusatzkolben zur ggf. möglichen Erstellung eines "Parallelvolumens" aufweist.

Das Gehäuse 1 des in der Fig. 1 dargestellten Druck­ modulators weist einen Stufenkolben 2 auf, an den das Gehäuse angepaßt ist. Das Gehäuse 1 ist mit einem An­ schluß 3 versehen, durch den Druckflüssigkeit von einem nicht dargestellten Speicher einem Druckraum 4 zugeführt wird, der von der größeren Kolbenstufe 5 des Stufen­ kolbens 2 abgeschlossen und von einer Dichtung 6 ab­ gedichtet wird. Die kleinere Kolbenstufe 7 des Stufen­ kolbens 2 trägt 2 Dichtmanschetten 8 und 9, von denen die letztere eine Ventilbohrung 10 eines Anschlusses 11 überfahren kann, an den eine zum nicht dargestellten Hauptbremszylinder führende Leitung angeschlossen wird. Die kleinere Kolbenstufe 7 des Stufenkolbens 2 wirkt auf einen Druckraum 12, an den ein zu einem nicht dargestellten Radbremszylinder führender Regelkreis an einem Anschluß 13 angeschlossen ist.

Der Stufenkolben 2 wird durch eine Schraubendruckfeder 14 in die in Fig. 1 dargestellte Lage zurückgedrückt, solange der im Druckraum 4 durch die über den Anschluß 3 zugeführte Druckflüssigkeit ausgeübte Druck nicht die Kraft der Feder 14 übersteigt.

Die kleinere Kolbenstufe 7 des Stufenkolbens 2 ist nun so ausgebildet und deshalb mit einem Vorsprung 15 ver­ sehen, daß nur die Dichtmanschette 9, nicht aber auch noch die Dichtmanschette 8 die Ventilbohrung 10 über­ fahren kann. Damit beim Anstoßen des Vorsprungs 15 am Boden 16 des Druckraums 12 weiterhin Bremsflüssigkeit durch die Bohrung 17 über den Anschluß 13 zu dem zuge­ hörigen Bremszylinder geführt werden kann, ist der Vorsprung 15 mit einem Querschlitz 18 versehen.

Die zwischen der größeren Kolbenstufe 5 und der kleineren Kolbenstufe 7 befindliche Kammer 19, in der sich die größere Kolbenstufe 5 des Stufenkolbens 2 hin- und her­ bewegen kann, weist eine Abflußöffnung 20 auf, durch die gelegentlich auftretendes Lecköl fließen kann und wodurch sich der Stufenkolben 2 unbeeinflußt von den Verhältnissen in der Kammer 19 hin- und herbewegen kann.

Bei sehr geringer Elastizität des am Anschluß 13 ange­ schlossenen Regelkreises ist es möglich, daß der Druck­ gradient im Druckraum 12 so groß ist, daß der Druck schon eine beachtliche Größe annimmt, solange der Rücken der Manschette 9 die Ventilbohrung 10 noch nicht überfahren hat. Die auch bei Hauptbremszylindern unter ähnlichen Bedingungen auftretenden Kantenschäden an den Manschetten sind dann die Folge dieser Erscheinung.

Um eine derartige Beschädigung von Manschetten unter solchen Umständen zu vermeiden, ist es zweckmäßig, ein sekundäres Zusatzvolumen einzuführen. Hierzu wird ein Druckmodulator mit einer Variante vorgeschlagen, die in Fig. 2 dargestellt ist. In der kleineren Kolbenstufe 7 befindet sich dabei ein Zusatzkolben 21 mit einer Dichtung 22, einer Rückdruck­ feder 23 und einem Anschlag 24. Außerdem ist auf der vom Anschlag 24 abgekehrten Seite eine Nase 25 am Zusatzkol­ ben 21 angebracht, die in einer Grenzstellung bei großem Druck im Druckraum 12 eine Bohrung 26 abdeckt, die über die drucklose Kammer 19 und die Öffnung 20 eine Verbindung ins Freie hat. Damit ist also die Bohrung 26 mit dem Druck­ niveau Null verbunden.

Dem Ruhezustand entsprechen die in der Zeichnung dargestellten Kolbenstellungen. Wird nun der Druckmodulator dadurch betätigt, daß über ein schnellschaltendes Magnetventil im Druckraum 4 über den Anschluß 3 Druckflüssigkeit zugeführt wird, dann schließt zunächst die Manschette 9 die Ventilbohrung 10 ab. Im Druckraum 12 beginnt sich ein Druck aufzubauen. Dieser schiebt den Zusatzkolben 21 entgegen der Kraft der Rückdruck­ feder 23 zurück. Die Volumina sind nun so bemessen, daß der Zusatzkolben 21 mit dem Vorsprung 25 am Boden 27 der Bohrung in der kleineren Kolbenstufe 7 gerade dann anschlägt, wenn die Rückenkante 9 a der Manschette 9 gerade das Schnüffelloch 10 vollständig überfahren hat. Die Rückdruckfeder 23 ist so dimen­ sioniert, daß der zur Bewegung des Zusatzkolbens 21 not­ wendige Druck den von der Manschette 9 bei Überfahrung der Ventilbohrung 10 ohne Beschädigung erträglichen Druck nicht übersteigt. Der durch das Zusatzvolumen sich ergebende Energieverlust ist gering und daher unbeachtlich.

Claims (6)

1. Hydraulische Mehrkreis-Bremsanlage für ein Kraft­ fahrzeug mit einem mittels eines Bremspedals be­ tätigbaren Hauptbremszylinder, an den die zu Brems­ kreisen zusammengefaßten Radbremszylinder angeschlossen sind, in denen, zum Zweck einer Vortriebsregelung, die ein zum Durchdrehen neigendes Fahrzeugrad abbremst, oder zum Zweck einer Abstandsregelung, die eine Aktivie­ rung der Bremsanlage auslöst, wenn der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug zu gering wird, mit Hilfe eines ventilgesteuert an die zu den Radbremsen einzeln führenden Zweige der Bremskreise anschließbaren Druck­ speichers ohne Pedalbetätigung Bremsdruck aufbaubar ist, wobei mindestens für die zu den Radbremsen der angetriebenen Fahrzeugräder führenden Bremsleitungs­ zweige eine Bremsdruck-Steuereinrichtung vorgesehen ist, die ein Magnet-Ventil enthält, durch dessen Ansteuerung im Zuge einer Regelphase Bremsdruck in den zu der jeweils zu aktivierenden Radbremse führenden Bremsleitungszweig einkoppelbar ist, sowie ein hierbei ebenfalls betätigbares Ventil umfaßt, das bei einer Aktivierung der Regelung diesen Bremsleitungszweig gegen den Hauptbrems­ zylinder absperrt, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der von dem Haupt­ bremszylinder zu einem der Radbremszylinder führenden Bremsleitungszweige ein als hydraulischer Drucküber­ setzer ausgebildeter Druckmodulator (1) vorgesehen ist, der ein abgestuftes Gehäuse aufweist, das an einen Stufenkolben (2) mit einer kleineren Kolbenstufe (7) und einer größeren Kolbenstufe (5) angepaßt ist, wobei der Stufenkolben (2), der durch - ventilgesteuerte - Druckbeaufschlagung seines durch das Gehäuse und die größere Kolbenstufe (5) begrenzten Druckraumes (4) mit dem Ausgangsdruck des Druckspeichers verschieb­ bar ist, mit seiner kleineren Kolbenstufe (7) auf einen Druckraum (12) des Druckmodulators wirkt, an den ein zu der jeweiligen Radbremse führender Brems­ leitungszweig angeschlossen ist und daß die kleinere Kolbenstufe (7) mit zwei, in Verschieberichtung des Stufenkolbens (2) gesehen, in einem Abstand vonein­ ander angeordneten Lippendichtungen (8 und 9) ver­ sehen ist, von denen nur die eine Lippendichtung (9) bei einer Verschiebung des Kolbens (2) eine Ventil­ bohrung (10) überfahren kann, über die der vom Hauptbremszylinder kommende Bremsleitungszweig an die kleinere Bohrungsstufe des Modulator-Gehäuses angeschlossen ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Druckraum (4) der größeren Gehäusestufe abgekehrte, ebenfalls durch die größere Kolbenstufe (5) begrenzte Kammer (19), die zwischen dem Druckraum (4) und der kleineren Kolbenstufe (7) angeordnet ist, durch eine Abflußöffnung (20) für gelegentlich auf­ tretendes Lecköl drucklos gemacht ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zylinder­ bohrung im Inneren der kleineren Stufe (7) des Stufenkolbens (2) koaxial zu diesem ein Zusatz­ kolben (21) angeordnet ist, der bei einer Betätigung des Modulators unter dem sich im Druckraum (12) aufbauenden Druck gegen eine ebenfalls in der Zylinderbohrung angeordnete Rückdruckfeder (23) verschiebbar ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Inneren der kleineren Kolbenstufe (7) des Stufenkolbens (2) angeordnete Rückdruckfeder (23) so dimensioniert ist, daß der zur Bewegung des Zusatzkolbens (21) notwendige Druck den Druck nicht übersteigt, den die erste Dichtmanschette (9) des Stufenkolbens (2) beim Überfahren der Ventilbohrung (10) gerade noch erträgt, ohne beschädigt zu werden.

5. Bremsanlage nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zylinderbohrung im Inneren der kleineren Stufe (7) des Stufen­ kolbens (2) ein Verbindungskanal (26) zur druck­ losen Kammer (19) mündet, in der sich die größere Kolbenstufe (5) des Stufenkolbens (2) bewegt.

6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkolben (21) eine Nase (25) aufweist, die in seiner äußersten Stellung den Verbindungskanal (26) abdichtet.