DE3322422A1

DE3322422A1 - Hydraulische bremsanlage mit einer blockierschutzeinrichtung

Info

Publication number: DE3322422A1
Application number: DE19833322422
Authority: DE
Inventors: Dieter 6000 Frankfurt Kircher
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1983-06-22
Filing date: 1983-06-22
Publication date: 1985-01-03
Also published as: DE3322422C2

Description

Hydraulische Bremsanlage mit einer Blockierschutz-
einrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage mit einer Blockierschutzeinrichtung, bei der in der Verbindung zwischen einem Hauptzylinder und zumindestens einem Rad zylinder ein normalerweise geöffnetes, durch eine Schtupfüberwachungselektronik schaltbares Trennventil angeordnet ist, und bei der die Blockierschutzeinrichtung einen gedichtet in einer Zylinderbohrung verschiebbaren Kolben aufweist, wobei bei geschlossenem Trennventil durch eine erste Stirnfläche des Kolbens der mit dem Radzylinder verbundene Abschnitt der Bremsanlage begrenzt ist.
Eine Bremsanlage mit den vorstehenden Merkmalen ist aus der DE-OS 19 47 012 bekannt. Bei der bekannten Bremsanlage ist ein Kolben einer Blockierschutzeinrichtung in einer Zylinderbohrung eines Gehäuses gedichtet geführt, der normalerweise in einer Stellung gehalten ist, in der ein am Kolben angeformter Fortsatz an einem Ventilschließglied des Trennventils zur Anlage gebracht ist.
Bei einer derartigen Axialstellung des Kolbens ist das Ventilschließglied des Trenventils von einen Sitz abgehoben, so daß ein hydrauliscller Durchgang zwischen einem Iiauptzylinder und einem Radzylinder hergestellt telt ist. Die Axiallage des Kolbens wird <lurcli Uruckbeaufschlagung der dem Fortsatz entgegengesetzten 'itirnfl.äche des Kolbens eingestellt.
Weiteres Bestandteil der bekannten Breinsanlaye ist ein durch eine das Radrehverhalten abtastende Schlupfüberwachungselektronik steuerbares, elektromagnetisches UsuscEwaltventil, das beim Auftreten kritischer Schlupfwerte eine Schaltstelluilg einnimmt, in der die dem Stößel abgewandte Stirnfläche des Kolbens druckentlastet ist. Der Kolben wird somit durch den im Radzylinder herrschenden Druck in Richtung der druckentlasteten Steuerkammer verschoben, wobei das Ventilscnließglied des Trennventils an einem Ventilsitz zur Anlage kommt, wodurch die hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und dem Radzylinder unterbrochen ist. Bei einer weiteren Verschiebung des Kolbens setzt nunmehr eine Vergrößerung des radzylinderseitigen Abschnitts der Bremsanlage ein, was zu einer entsprechenden Druck minderung in der Radbremse und einer damit verbunden Wieder beschleunigung des Rades führt.
Hat sich das Fahrzeugrad in ausreichendem Maße wiederbeschleunigt, so erfolgt erneut eine durch die Schlupfüberwachungselektronik gesteuerte Umschaltung des elektromagnetisch hetätigharen Hydraulikventils, so daß wiederum eine Druckbeaufschlagung des Kolbens einsetzt, wodurch sich der Kolben auf das Sciiließglied des Trennventils zubewegt und schließlich die VentilKugel von dem ihr zugeordneten Sitz abhebt, so daß erneut ein freier hydraulischer Durchgang zwischen dem Hauptzylinder und dem Radzylinder hergestellt ist.
Wie bereits dargelegt, ist bei der bekannten Bremsanlage eine Fremddruckguelle vorgesehen, für deren Ausfall eine besondere Sicherheitseinrichtung vorgesehen ist, die in einem derartigen Störfall das Trennventil der BlocKierschutzeinrichtung in der geöffneten Stellung hält. Diese .Sicherheitseinrichtung besteht im wesentlichen aus einen koaxial zuin Kolben angeordneten weiteren Kclben, der durch den Druck der lremddruck:1elle gegen die Kratt einer starken Feder gegen einen Gehäuseanschlag gedrückt wird. Am Kolben der Sicherheitseinrichtung ist ebenfalls ein Stößel angeformt, der bei einem Ausfall der Fremddruckquelle am Kolben der Blockierschutzeinrichtung zur Anlage kommt und den Kolben durch die Kraft der starken Notfeder in eine Stellung bringt, in der das Trennventil geöffnet ist.
Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß die bekannte Bremsanlage insgesamt einen relativ komplizierten Aufbau aufweist, was teilweise durch die notwendige Sicherheitseinrichtung bedingt ist. werner bekommt der Fahrzeugführer keine Rückmeldung darüber, ob eine hinsichtlich des Schlupfes geregelte Bremsung vorliegt, da in diesem Fall der Ausgang des Hauptzylinders abgesperrt ist.
Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine hydraulische Bremsanlage der eingangs genannten Gattung mit einer baulich einfachen Blockierschutzeinrichtung zu schaffen, bei der der Fahrzeugführer durch ein bestimmtes Pedalverhalten über einen Regelfall unterrichtet wird.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei geschlossenem Trennventil der mit dem Hauptzylinder verbundene Abschnitt der Bremsanlage durch eine zweite Stirnfläche des Kolbens begrenzt ist. Erkennt die das ltacidrehverhalten der Räder überwachende Schlupfüberwachungselektronik einen kritischen Schlupfwert an einem oder mehreren Fahrzeucgrädern, so gelangt das Trennventil in eine Sperrstellung, in der eine Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und dem Radbremszylinder unterbrochen ist. Dadurch wird der Druck im Radbremszylinder unabhängig von dem im Hauvtbremszylinder erzeugten Druck zunächst konstant behalten.
Sollte eine derartige Druckkonstanthaltephase nicht dazu ausreichen, eine Wiederbeschleunigung des Rades herbeizuführen, so wird-;der Kolben der Blockierschutzeinrichtung derart verschoben, daß sich das Volumen des radzylinderseitigen Abschnitts der Bremsanlage vergrößert, so daß eine Druckminderung in der Radbremse stattfindet. Die Verschiebung des Kolbens der Blockierschutzeinrichtung führt: ferner dazu, daß ein gewisses Maß an Druckflüssigkeit zurück zum Hauptzylinder gefördert wird, der in der Arbeitskammer des Hauptzylinders wirksam wird und eine vom verdrängten Volumen abhängige Rückstellung des Bremspedals bewirkt. Während eines Regelzyklus wird der Kolben der Blockierschutzeinrichtung wechselweise in der Zylinderbohrung verschoben, so daß der in der Radbremse wirksarne Bremsdruck in schneller Folge auf -- und abgebaut wird. In derselben schnellen Folge erfolgt die Beeinflussung des Volumens in der Arbeitskammer des Hauptzylinders, so daß während eines Regelzyklus am Bremspedal eill Pulsieren kühlbar wird, das dem Fahrzeugführer anzeigt, daß die Blockierschutzeinrichtung in Betrieb ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes ist vorgesehen, daß die erste Stirnl-täche des Kolbens größer als die zweite Stirnflache ist. Dadurch ergibt sich, daß nur ein Teil des aus der Radhremse entnommenen Druckflüssigkeitsvolumens zurück zum Hauptzylinder gefördert wird.
Das zum Hauptzylinder zurückgeförderte Volumen ist derart bemessen, daß beim Eintreten eines Störzustandes eine ausreichende Volumenreserve zur Durchführung einer Bremsung im Hauptzylinder zur Verfügung steht.
Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere bei Blockierbremsungen auf Fahrbahnen mit geringen Reibbeiwerten sinnvoll und vorteilhaft, da unter derartigen Bedingungen der Bremsdruck sehr stark abgesenkt werden muß. Dies hat eine entsprechende Verschiebung des Kolbens der Blockierschutzeinrichtung zur Folge. Durch die angesprochene Bemessung der Stirnflächen des Kolbens der Blockierschutzeinrichtung wird vermieden, daß das Bremspedal bei Blockierbremsungen auf Fahrbahnen mit geringen Reibbeiwerten vollständig in die Unsprungslage zurückgeschoben wird. In diesem Zusammenhang gelallgt man zu einer konstruktiv einfachen und vorteilhaften Ausgestaltung, wenn der Kolben der Blockierschutzeinrichtung ein Stufenkolben ist, dessen KolEJenstuie mit geringerem Durchmesser gedichtct aus dem Geiltiuse der ßlockierschutzeinrichtung hinausgeführt ist. t. Bei einem derartigen Aufbau ist im radzylinderseitigen Abschnitt der Bremsanlage die GesamtEläche ds Kolbens der Blockierschutzeinrichtung wirksam, während das Maß der Rückförderung zum iiuptbremszylinder von einer Ringfläche abhängig ist, die sich aus der Ditferenztläche zwischen den Kolbenstufen ergibt. Das Verhältnis der Durchmesser der Kolbenstufen ist vorzuysweise so gewählt, daß sich bei durchschnittlichen Tweibbei.werten ein optimales Pedalgefühl ergibt. Zur Steuerung der Axiallage des Kolbens der Blockierschutzeinrichtung ist vorgesehen, daß die Kolbenstufe mit geringerem Durchmesser, die aus dem Gehäuse hinausgeführt ist, mit einer Steuerkraft beaufschlagbar ist. Zweckmäßig ist es, wenn die Steuerkraft sowohl positive als auch negative Werte annehmen kann. Derartige Steuerkräfte sind beispielsweise durch einen hinsichtlich der Drehrichtung umscnaltbaren Elektromotor erzeugbar, wobei die Welle des Elektromotors über ein Getriebe zur Umwandlung einer Winkellage in eine Axiallage an der Kolbenstufe mit geringerem Durchmesser angreift. Dies läßt sich in einfacher Weise dadurch realisieren, daß die Kolbenstufe mit geringerem Durchmesser mit einer axialen Gewindebohrung versehen ist und daß das Ende der Welle des Elektromotors als Gewindespindel ausgebildet ist, die in die Gewindebohrung einschraubbar ist.
Im Hinblick auf eine hohe Umschaltgeschsvindigkeit ist das Trennventil vorzugsweise mit einem eLektromagnetischen Antrieb versehen, wobei das Trennventil bei Nichterregung die Durchlaßstellung einnimmt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Elektrorllotor durch die Schlupfüberwachungselektronik derart schaltbar ist, daß der Kolben in der Ruhestellung eine Axiallage einnimmt, in der DruckElüssigkeit zum Hauptzylinder verdrängbar ist. Daraus folgt, daß zu Beginn einer Regelphase auf jeden Fall der radbremszylinderseitige Abschnitt der Bremsanlage volumenmäßig vergrößerbar ist. Vorzugsweise nimmt der Kolben eine Grundstellung ein, in der eine durch die erste Stirnfläche und das Gehäuse begrenzte Arbeitskammer ihr minireales Volumen hat. Bei einer derartigen Bemessung steht der gesamte Hub des Kolbens zur Volumenerweiterung im radzylinderseitigen Abschnitt der Bremsanlage zur Verfügung. Im einfachsten Fall schlägt der Kolben dabei in der Grundstellung mit seiner ersten Stirnflacìle am Gehäuse der Blockierschutzeinrichtung an.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Prinzipbildes näher erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Hauptzylinder bezeichnet, in dem durch Kraftbeaufschlagung auf ein Bremspedal 2 ein hydraulischer Druck erzeugbar ist. Der Hauptzylinder 1 steht über Druckleitungen unter Zwischenschaltung eines Elektromagnetventils 3 mit einer Radbremse 4 in hydraulischer Verbindung. Das Llek Lroj(iagne tvent 11 3 ist als 2/2-Wegenventil ausgebildet uijd nimmt bei Nichterregung eine Durchlaßstellung ein, während nach der Umschaltung des Elektromagnetventils 3 die Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 1 und der Radbremse unterbrochen ist. Durch die unterbrochene Linie 5 ist angedeutet, daß das Elektromagnetventil 3 durch eine Schlup@überwachungselektronik 6 steuerbar ist, die im zusammenwirken mit cias Raddrehverhalten abtastenden Sensoren entsprechende Steuersignale abgibt.
In der Darstellung ist ferner mit 7 eine Blockierschutzeinrichtung bezeichnet, die im wesentlichen aus einem mit einer Zylinderbohrung 8 versehenen Gehäuse 9 besteht, in der unter Abdichtung die größere Kolben stufe 10 eines Kolbens 11 geführt ist. Eine kleinere Kolbenstufe 12 ist unter Abdichtung aus dem Gehäuse 9 der Blockierschutzeinrichtung 7 herausgeführt. Auf diese Weise entsteht in der Blockierschutzeinrichtung 7 eine erste Arbeitskammer 13, die von der gesamten Stirnfläche 14 der größeren Kolbenstufe 10 und dem Gehäuse begrenzt ist und über einen Gehäuseanschluß 15 eine hydraulische Verbindung zur Radbremse 4 hat. Es wird ferner durch das Gehäuse 9 und dem Kolben 11 eine zweite Arbeitskammer 16 begrenzt; die zweite Arbeitskammer 16 ist über einen Gehäuseanschluß 17 und entsprechende Druckleitungen mit dem Druckanschluß des Hauptzylinders 1 verbunden.
Die aus dem Gehäuse 9 der Blockierschutzeinrichtung 7 herausragende kleinere Kolbenstufe 12 ist mit einer Gewindebohrung 18 versehen, in die eine Gewindespindel 19 einschraubbar ist. Die Gewindespindel 19 ist Bestandteil einer Welle 20 eines Elektromotors 21, der, wie durch die unterbrochene Linie 22 angedeutet, ebenfalls durch die Schlupfüberwachungselektronik 6 schaltbar und hinsichtlich seiner Drehrichtung umschaltbar ist.
Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschriebenen Bremsanlage näher erläutert. Es wird ausgegangen von einem Betriebszustand, in der keine Iietätigungskraft auf das Bremspedal 2 ausgeübt wird. Bei Kraftbeaufschlagung des Bremspedals 2 entsteht im Hauptzylinder 1 ein hydraulischer Druck, der sich über das auf Durchlaß geschaltete Elektromagnetventil 3 und entsprechende Druckleitungen zur Radbremse 4 fortpflanzt. Der im Hauptzylinder 1 erzeugte Druck gelangt ferner über den Gehäuseanschluß 17 der Blockierschutzeinrichtung 7 zur Arbeitskammer 16 und wird darüberhinaus im Gehäuseanschluß 15 in der Arbeitskammer 13 der Blockierschutzeinrichtung 7 wirksam. Ferner möge der Kolben 11 an einem Gehäuseanschlag 23 zur Anlage gebracht sein. Die Gewindesteigung der Gewindespindel 19 und der Gewindebohrung 18 sind so gewählt, daß eine Selbsthemmung eintritt, wenn der Kolben 11, wie in dem nun vorliegenden Fall, eine in der Darstellung nach links gerichtete Kraft auf die Motorwelle 20 ausübt. Das heißt, daß der Kolben 11 zunächst am Gehäuseanschlag 23 in Anlage bleibt, obwohl aufgrund der wirksamen flächen des Kolbens 11 eine Kraftkomponente in Richtung des Elektromotors ausgeübt wird.
Erkennt die das Raddrehverhalten erfassende Schlupft überwachungselektronik 6 einen kritischen Schlupfwert an dem der Radbremse 4 zugeordneten iahrzeugrad, so schaltet die Schlupfü'berwachungselektronik zunächst das Elektromagnetventil 3 in eine Sperrstellung, in der die hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 1 und der Radbremse 4 unterbrochen ist. Somit bleibt der Druck in der Radbremse 4 zunächst unabhängig von dem im Hauptzylinder 1 erzeugten Druck konstant. Sollte eine derartige Druckkonstanthaltephase nicht unmittelbar zu einer Wiederbeschleunigung des Fahrzeugrades führen, so wird der Elektromotor 21 über die Schlupfüberwachungselektronik in Betrieb gesetzt, so daß sich die Gewindespindel 19 in die Gewindebohrung 18 hineinschraubt. Dies hat zur Folge, daß sich der Kolben 11 in der Darstellung nach links bewegt, wobei die erste Arbeitskammer 13 vergrößert wird und eine entsprechende Absenkung des wirksamen Bremsdruckes in der Radbremse 4 stattfindet.
Gleichzeitig wird aus der zweiten Arbeitskammer 16 über den Gehäuseanschluß 17 Druckflüssigkeit zum Hauptzylinder 1 zurückgefördert, der in der Arbeitskammer des Haupzylinders 1 derart wirksam wird, daß das Bremspedal 2 gegen die Betätigungskraft zurückgeschoben wird.
Hat sich das der Radbremse 4 zugeordnete Fahrzeugrad schließlich soweit wiederbeschleunigt, daß ein erneuter Bremsdruckaufbau stattfinden kann, so wird die Drehrichtung des Elektromotors 21 durch die Schlupfüberwachungselektronik 6 umgesteuert, so daß die Gewindespindel 19, die mit der Motorwelle 20 verbunden ist, aus der Gewindebohrung 18 herausgeschraubt wird, was dazu führt, daß sich der Kolben 11 in der »arstellung nach rechts hewegt, wobei die erste Arbeitskammer 13 verkleinert wird. Dadurch setzt unmittelbar ein erneuter Druckaufbau in der Radbremse 4 ein. Gleichzeitig wird dem Hauptzylinder 1 über den Gehäuseanschluß 17 und die zweite Arbeitskammer 16 Druckmittel entnommen, so daß das Bremspedal 2 unter der Betätigungskraft einen Weg in Betätigungsrichtung ausfübrt, der vom Verhältnis der Durchmesser der Kolbenstufen 10, 12 abhängt. Diese Bewegungsvorgänye wiederholen sich während eines Regelzyklus in schneller Folge, wobei während der.gesamten Dauer der Regelung das Elektromagnetventil 3 in der Sperrstellung verbleibt.
Erst wenn an dem der Radbremse zugeordneten Fahrzeugrad über einen relativ längeren Zeitraum unkritische Schlupfwerte festgestellt wurden, bringt die Schlupfüberwachungselektronik das Elektromagnetventil 3 wiederum in die Durchlaßstellung, in der eine unmittelbare Verbindung zwischen dem FIauptzylinder l und der Radbremse 4 besteht. Die Schlupfüberwachungselektronik 6 sorgt anschließend dafür, daß der Elektromotor 21 solange in Betrieb ist, bis der Kolben 11 wiederum am Geheuseanschlag 23 zur Anlage gekommen ist.

Claims

Pa tentanspr uche 1. Hydraulische Bremsanlage mit einer Blockierschutz -einrichtung, bei der in der Verbindung zwischen einen Hauptzylinder und mindestens einem feaazylinder ein normalerweise geöffnetes, durch eine Schlupfüberwachungselektronik schaltbares Trennventil ange ordnet ist, und bei der die Blockierschutzeinrichtung einen gedichtet in einer Zylinderbohrung verschiebbaren Kolben aufweist, wobei bei geschlosseneni Trennventil durch eine erste Stirnfläche des Kolbens der mit dem Rad zylinder verbundene Abschnitt der Bremsanlage begrenzt ist, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß bei geschlossenem Trennventil (3) der mit dem Hauptzylinder (1) verbundene Abschnitt der Bremsanlage durch eine zweite Stirnfläche des Kolbens (11) begrenzt ist.
2. IIydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die erste Stirnfläche (14) größer als die zweite Stirnfläche (24) ist.
3. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch l, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kolben ( (11) ein Stufenkolben ist, dessen Kolbenstufe (12) mit geringerem Durchmesser gedichtet aus dem Gehäuse (9) dr Blockierschutzeinrichtung (7) hinausgehührt ist.
4. Hydraulischs Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kolben stufe (12) mit geringerem Durchmesser mit einer Steuerkraft beaufschlagbar ist.
5. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuerkraft sowohl positive als auch negative Werte annehmen kann.
6. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 3 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuerkraft durch einen hinsichtlich der Drehrichtung umschaltbaren Elektromotor (21) erzeugbar ist, wobei die Welle (20) des Elektromotors (21) über ein Getriebe zur Umwandlung einer Winkellage in eine Axiallage an der Kolbenstufe (12) mit geringerem Durchmesser angreift.
7. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kolbenstufe (12) mit geringerem Durchmesser mit einer axialen Gewindebohrung (18) versehen ist und daß das Ende der Welle (20) als Gewindespindel (19) ausgebildet ist, die in die Gewiiidebohr'ii<j (1) einschraubbar ist.
8. Hydraulische Bremsanlage nacii Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dazu Trennventil (3) einen elektromagnetichen Antrieb besitzt und bei Nichterregung die Durchlaßstellung einnimmt.
9. Hydraulische Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorausgehenten Ansprüche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Elektromotor (21) durch die SchlupLüberwachuxlgselektronik (6) derart schaltbar ist, dald der Kolben (all) eine Axiallage einnimmt, in der Druckflüssigkeit zum Hauptzylinder (1) verdrängbar ist.
10. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kolben (11) eine Grundstellung einnimmt, in der eine durch die erste Stirnfläche (14) und das Gehäuse (9) begrenzte Arbeitskammer (13) ihr minimales Volumen hat.
11. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch 9 e k e n n z e i c h n e t , daß der Kolben (11) in der Grundstellung mit seiner ersten Stirnflache (14) am Gehäuse (9) der Blockierschutzeinrichtung (7) anschlägt.