DE3426612C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeugbrems­ anlage nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei herkömmlichen Fahrzeugbremsen blockieren die ge­ bremsten Fahrzeugräder, sobald sie die aufgebrachte Bremskraft nicht mehr vollständig auf die Fahrbahn übertragen können. Blockierende Räder beeinträchtigen die Fahrstabilität und die Lenkbarkeit des Fahrzeugs. Desweiteren verlängert sich der Bremsweg.

Es sind Fahrzeugbremsanlagen auf dem Markt, die ein Blockieren der Fahrzeugräder verhindern. Solche Brems­ anlagen sind jedoch in ihrer Konstruktion aufwendig und daher teuer. Sie sind deshalb vornehmlich den Kraft­ fahrzeugen der gehobenen Preisklasse vorbehalten. Des weiteren eignen sie sich nur bedingt für bestimmte Fahrzeugarten, wie beispielsweise für Motorräder. Denn je nach Ausführung weist eine solche blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage entweder eine verhältnismäßig schwere hydraulische Pumpeneinheit oder einen winkel­ beschleunigungserkennenden Schwungradmechanismus auf. Der Einbau solch schwerer Teile ist für ein Motorrad nicht vertretbar.

Eine gattungsgemäße Fahrzeugbremsanlage zeigt die US-PS 37 92 909. Zwischen Hauptbremszylinder und Rad­ bremszylinder liegt im Bremsleitungsstrang ein Stell­ ventil. Dieses Stellventil wird von einer elektronischen Recheneinheit angesteuert, die wiederum Signale erhält von einem Drehzahlfühler. Das Stellventil läßt im Normalfall einen Durchfluß der Bremsflüssigkeit vom Hauptbremszylinder zum Radbremszylinder ungehindert zu. Droht das Fahrzeugrad zu blockieren, schaltet die elektro­ nische Recheneinheit, nachdem sie ein entsprechendes Signal vom Drehzahlgeber erhalten hat, das Stellventil um, das in diesem Zustand den Rückfluß vom Radbrems­ zylinder zu einem Vorratsbehälter freigibt. Der Druck im Radbremszylinder wird auf diese Weise abgebaut und das Fahrzeugrad kann wieder frei drehen. Die vorbekannte Fahrzeugbremsanlage ermöglicht demnach im wesentlichen nur zwei Zustände im Radbremszylinder, nämlich Druckbeaufschlagung oder Drucklosigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fahrzeug­ bremsanlage zu schaffen, die sich feiner dosieren läßt, und ein Blockieren der Fahrzeugräder weit­ gehend verhindert.

Diese Aufgabe wird bei einer Fahrzeugbremsanlage der genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer solchen Fahrzeugbrems­ anlage ergibt sich aus Anspruch 2.

Durch den Hauptbremszylinder mit seinen unterschied­ lichen Druckflächen läßt sich der Druck im Bremskreis weitgehend unabhängig von der tatsächlich vom Fahrer aufgebrachten Kraft regeln. Das stufenweise Hinzuschalten der ein­ zelnen wirksamen Druckflächen vermindert den Druck in dem Radbremszylinder schrittweise, falls das Fahrzeugrad zum Blockieren neigt. Sollten sich die Fahrbahnverhält­ nisse ändern, also die Griffigkeit wechseln, beispiels­ weise durch Übergang von einer schneeglatten Fahrbahn auf eine trockene Fahrbahn, so kann durch ein auf­ einanderfolgendes Sperren der einzelnen Druckflächen der Bremsdruck in den Radbremszylindern wieder schrittweise aufgebaut werden.

Die elektronische Recheneinheit steuert die Stellventile an. Drehzahlfühler an den Fahrzeugrädern liefern der Recheneinheit ein der Umfangs­ verzögerung des jeweiligen Fahrzeugrades entsprechendes Signal. Die Stellventile, die den einzelnen Druckstufen zugeordnet sind, sperren normalerweise die Verbindung zwischen der Druckstufe und dem Radbremszylinder. Beim Umschalten des Stellventils durch die Recheneinheit wird der Durchfluß freigegeben. Da beim Bremsen und bei gesperrtem Ventil in den einzelnen Druckstufen Bremsflüssigkeit verdrängt wird, muß diese über einen Rücklauf in einen Vorrats­ behälter geführt werden. Dieser Rücklauf muß aber gesperrt sein während der durchgeschalteten Druckver­ bindung zu dem Radbremszylinder. In einfacher Weise wird diese Funktion ebenfalls von dem Stellventil übernommen. Es ist deshalb zweckmäßig, die Stellventile als 4/2- Wegeventile auszulegen.

In dem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Kolben des Hauptbremszylinders als Stufenkolben ausgelegt mit im Durchmesser größer werdenden Druckflächen. Dabei werden die einzelnen Druckflächen je nach Bedarf nach­ einander zugeschaltet oder gesperrt. Zwar zeigt die DE-OS 23 55 541 bereits einen Stufenkolben in dieser Art. Jedoch ist der vorbekannte Stufenkolben nicht Bestandteil eines Hauptbremszylinders, sondern einer Ventileinrichtung im Leitungskreis einer Fahrzeug­ bremsanlage.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und in der Zeichnung dargestellt.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur die Schemadar­ stellung einer Bremsanlage für ein Motorrad und genauer, den Teil der Bremsanlage, der zum Bremsen des Vorderrades dient. Aus der Zeichnung läßt sich ein Stufenkolben 1 entnehmen, der Bestandteil eines nicht näher dargestellten Hauptbremszylinders ist. Ein von Hand betätigbarer Brems­ hebel 2 verschiebt bei seiner Betätigung in Richtung des Kraftpfeiles 3 den Stufenkolben 1 in axialer Richtung, wie dies mit dem Pfeil 4 angedeutet sein soll. Dabei ist der Handbremshebel 2 an einem Lagerbock 5 schwenkbar ange­ lenkt.

Der Stufenkolben 1 sieht drei Stufen vor mit wirksamen Druckflächen 6, 7 und 8. Dabei weist die Druckfläche 6 den kleinsten Durchmesser auf, während sich der Durchmesser der Druckfläche 7 und 8 stufenweise erhöht. Von jeder der jeweiligen Druckfläche 6, 7 und 8 zugeordneten Druckstufe führt eine Bremsleitung 9, 10 und 11 zu dem Radbremszylinder des Vorderrades. Die Bremsbacken des Radbremszylinders sind mit 12 bezeichnet. Bevor die Bremsleitungen 9, 10 und 11 in den Radbremszylinder eintreten, vereinigen sie sich zu einer einzigen Leitung.

Die Bremsleitung 9 der kleinsten Druckfläche 8 führt direkt zum Radbremszylinder. Die anderen beiden Brems­ leitungen nehmen ihren Weg über Stellventile 3 und 14. Die Stellventile 13 und 14 sind als elektromagnetisch betätigbare 4/2-Wege-Ventile ausgelegt. In ihrem nichterregten Zustand sperren sie den Durchfluß der Bremsleitungen 10 und 11 zu dem Radbremszylinder.

Von den Druckstufen der Druckflächen 7 und 8 gehen neben den Bremsleitungen auch noch Rückflußleitungen 15 und 16 ab, die ebenfalls über die Stellventile 13 und 14 führen und in einem Bremsflüssigkeits-Vorratsbehälter 17 enden. Im nicht­ erregten Zustand der Stellventile 13 und 14 besteht unge­ hinderter Rückfluß von der jeweiligen Druckstufe zu dem Vorratsbehälter 17. Der Vorratsbehälter 17 versorgt die einzelnen Druckstufen über Zuflußleitungen 18, 19 und 20 mit Bremsflüssigkeit.

Die Bremsbacke 12 arbeitet mit einer Bremsscheibe 21 zusammen. An der Stirnseite dieser Bremsscheibe 21, die in der Zeichnung wiederum nur angedeutet ist, befindet sich ein Drehzahlfühler 22, der über eine Signalleitung 23 mit einer elektronischen Recheneinheit 24 verbunden ist. Von der Recheneinheit 24 gehen Steuerleitungen 25 und 26 zu den Stellventilen 13 und 14 ab.

Die Bremsanlage arbeitet wie folgt:

Betätigt der Motorradfahrer den Handbremshebel 2, ver­ schiebt sich der Stufenkolben 1 in Richtung des Pfeiles 4. Dabei baut sich in der Druckstufe, die der Druckfläche 6 zugeordnet ist, ein entsprechender Druck auf, der sich über die Bremsleitung 9 zum Radbremszylinder fortpflanzt. Die Bremsbacke 12 legt sich an die Bremsscheibe 21 mit einer Kraft an, die sich aus dem Verhältnis der Fläche des Bremszylinders und der Druckfläche 6 ergibt. In den beiden übrigen Druckstufen kann sich kein Druck aufbauen, da die von dem Stufenkolben 1 verdrängte Bremsflüssigkeit über die Rückflußleitungen 15 und 16 in den Vorratsbehälter 17 zurück­ fließt.

Durch die Bremsung wird das Fahrzeug verzögert. Fällt nun die Umfangsverzögerung des Fahrzeugrades unter eine fest­ gelegte Schwelle, was die Recheneinheit 24 über den Dreh­ zahlfühler 22 erkennt, schaltet die Recheneinheit 24 das Stellventil 13 um. Dadurch wird nun die Rückflußleitung 15 gesperrt und die Bremsleitung 10 geöffnet. Die Druckfläche 7 addiert sich zur Druckfläche 6, so daß insgesamt das Verhältnis zwischen Bremszylinderfläche und wirksame Druckfläche am Stufenkolben 1 kleiner wird. Die Folge ist eine Druckabsenkung im Bremskreis. Die Bremsbacke wird demnach mit geringerer Kraft an die Bremsscheibe 21 ge­ drückt. Sollte diese Druckabsenkung noch nicht ausreichen, schaltet die Recheneinheit auch das Stellventil 14 um, damit sich die wirksame Druckfläche am Stufenkolben noch um die Druckfläche 8 vergrößert. Dadurch wird der Druck abermals in dem Bremskreis abgesenkt.

Es könnte nun der Fall sein, daß sich das Fahrzeug während des Bremsvorganges auf einer weniger griffigen Fahrbahn befindet, die Griffigkeit sich jedoch plötzlich erhöht. In diesem Fall wird das Fahrzeugrad, wenn die drei Druck­ stufen zugeschaltet sind, mit viel zu kleiner Kraft abge­ bremst. Um dem vorzubeugen, schaltet der Rechner ganz generell das Stellventil 14 nach kurzer Zeit in den Aus­ gangszustand zurück. Die Bremskraft am Radbremszylinder erhöht sich wieder. Sollte das Fahrzeugrad dadurch aber­ mals zum Blockieren neigen, schaltet der Rechner das Stellventil 14 wieder um. Sollte jedoch die Blockier­ schwelle nicht unterschritten werden, sperrt die Rechen­ einheit auch noch das Stellventil 13 und wartet abermals auf ein Blockiersignal des Drehzahlfühlers 22. Kommt ein solches Signal nicht, bleibt auch diese Stufe geschlossen.

Am Radbremszylinder steht damit der maximal aufbringbare Druck an.

Neigt das Fahrzeugrad zum Blockieren, wird das Stellventil 13 wieder geöffnet und gegebenenfalls auch das Stellventil 14.

Bisher wurde davon ausgegangen, als ob die einmal aufge­ brachte Kraft dem Betrag nach konstant bliebe. In Wirk­ lichkeit jedoch steigt diese Kraft über der Zeit an bis zu einer maximalen Kraft entsprechend der maximal mögli­ chen Handkraft des Motorradfahrers. Dies ändert aber nichts an der vorgeschriebenen Wirkungsweise der Brems­ anlage.

Es liegt auf der Hand, statt eines dreistufigen einen mehrstufigen Kolben vorzusehen. Dadurch lassen sich noch feinere Abstufungen vornehmen. Des weiteren bezieht sich die vorstehend beschriebene Fahrzeugbremsanlage nur auf das Vorderrad. Es bereitet aber keinerlei Schwierigkeiten, auch das Hinterrad mit einer solchen Fahrzeugbremse aus­ zurüsten. In diesem Fall wird die Bremskraft dann durch ein mit dem Fuß betätigbares Bremspedal eingeleitet, dem in gleicher Weise wie dem Handbremshebel 2 ein Stufen­ kolben zugeordnet ist.

Es ist auch ohne weiteres einzusehen, daß eine solche Fahrzeugbremsanlage nicht auf Motorräder beschränkt ist. Sie läßt sich ebensogut für sonstige Kraftfahrzeuge, z. B. für Personenkraftwagen einsetzen.

Claims (2)

1. Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem Hauptbrems­ zylinder, dessen Druckkolben einen dem einzelnen Fahrzeugrad zugeordneten Radbremszylinder beauf­ schlagt, mit wenigstens einem im Bremskreis zwi­ schen dem Hauptbremszylinder und Radbremszylinder vorgesehenen Stellventil und mit einem die Umfangs­ verzögerung des Fahrzeugrades messenden Drehzahl­ fühler, dessen Signal einer elektronischen Recheneinheit zugeführt wird, die das Stellventil steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbremszylinder mehrere, durch Druckflächen (6, 7 und 8) unterschiedlichen Durchmessers gebildete Druckstufen aufweist, daß die Druckstufe der im Durchmesser kleinsten Druck­ fläche (6) des Hauptbremszylinder mit dem Rad­ bremszylinder ohne Zwischenschaltung eines Stell­ ventils in Verbindung steht und daß jeder der übrigen Druckstufen ein Stellventil (13 bzw. 14) zugeordnet ist, das im ungeschalteten Zustand den Durchgang zwischen Druckstufe und Radbremszylinder sperrt und den Rückfluß zu einem Vorratsbehälter (17) freigibt.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druckkolben als Stufenkolben (1) ausgelegt ist mit im Durchmesser größer werdenden Druckflächen (6, 7 und 8) und daß die einzelnen Druckflächen (6, 7 und 8) nacheinander zuschaltbar oder sperrbar sind.