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Hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung
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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Hauptzylinder und einem dem Hauptzylinder
vorgeschalteten hydraulischen Kraftverstärker, bei dem am Hauptzylinder mindestens
ein statischer Bremskreis angeschlossen ist, bei der im Bremskreis erste Ventilmittel
zur Steuerung der Radzylinderdrücke während der Schlupfregelung angeordnet sind
und bei der zweite Ventilmittel vorgesehen sind, durch die die Arbeitskammer des
Hauptzylinders während der Schlupfregelung mit dem im Druckraum des hydraulischen
Kraftverstärkers vorherrschenden Druck beaufschlagbar ist.
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Eine Vorrichtung mit den vorstehend genannten Merkmalen ist aus der
DE-OS 32 40 404.2 bekannt. Die bekannte Bremsanlage besteht im wesentlichen aus
einem Bremsdruckgeber, der seinerseits aus einem hydraulischen Kraftverstärker mit
einem nachgeschalteten Tandemhauptzylinder besteht. An jeder Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders
ist eine Radbremse angeschlossen, die sich vorzugsweise an der Vorderachse des Kraftfahrzeuges
befindet. Ferner ist am Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers ein Bremskreis
angeschlossen, der die Radbremsen an der Hinterachse des Kraftfahrzeuges versorgt.
Weiteres Bestandteil der bekannten Bremsanlage ist ein Einströmventil, das am Druckraum
des hydraulischen Kraftverstärkeres angeschlosscn ist. Zwischen dem Einströiaventil
und
dem Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers ist ein 2/2-Wegeventil angeordnet,
das in der Ruhestellung einen freien Durchgang zwischen dem Druckraum des hydraulischcrll
Kraftverstärkers und dem Einströmventil herstellt, wctjhrend es bei entsprechender
Ansteuerung in eine Drosselstellung schaltet, in der die Druckzufuhr zu den Bremskreisen
zeitlich verzögert erfolgt.
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Bei der beschriebenen Bremsanlage ist weitgehend unberUcksichtigt
geblieben, daß die Elektromagnetventile, die zur Druckentnahme den Radbremsen zugeordnet
sind, naturgemäß Drosselstellen bilden, die auch in der Anbremsphase eine zeitliche
Verzögerung des Bremsdruckanstieges bewirken. Dies wirkt sich regelmäßig dann schädlich
aus, wenn in der Anbremsphase innerhalb einer möglichst geringen Zeiteinheit ein
möglichst hoher Bremsdruckanstieg in den Radbremsen erfolgen soll.
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Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine
hydraulische Bremsanlage der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß
zumindest in der Anbremsphase eine ungedrosselte Verbindung zwischen dem Bremsdruckgeber
und den am Bremsdruckgeber angeschlossenen Radbremsen hergestellt ist.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in jedem Bremskreis
dritte Ventilmittel vorgsehen sind, durch die eine direkte Verbindung zwischen der
Arbeitskammer und der an der Arbeitskammer angeschlossenen Radbremse herstellbar
ist. Darüberhinaus ist vorgesehen, daß die dritten Ventilmittel normalerweise eine
Sperrstellung einnehmen Die dritten Ventilmittel sind hydraulisch
steuerbar,
wobei die dritten Ventilmittel durch den in der Arbeitskammer vorherrschenden Druck
in Öffnungsrichtung und durch den Druck im Druckraula des hyraulischen Kraftversturkers
in Schließrichtung belastbar sind.
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Zu einer konstruktiv besonders einfachen Ausgestaltung der dritten
Ventilmittel gelangt man, wenn die dritten Ventilmittel über einen in einer Zylinderbohrung
eines Ventilgehäuses gedichtet geführten Kolben verfügen und wenn eine Stirnfläche
des Kolbens federbelastet und mit dem Druck im Druck des hydraulischen Kraftverstärkers
beaufschlagbar ist und mit einem der Druckbeau£schlagungsfläche abgewandten, als
Schließkörper ausgebildeten Ende an einem Ventilsitz zur Anlage bringbar ist. Ferner
ist es vorteilhaft, wenn der Schließkörper im wesentlichen als starr mit den Kolben
verbundener Federteller ausgebildet ist, der mit dem Kolben einen Ringraum des Ventils
begrenzt, der direkt mit der Arbeitskammer des Hauptzylinders verbunden ist. Dabei
ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß der Durchmesser des Ventilsitzes geringer
als der Durchmesser der Zylinderbohrung ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgena anhand eines
in der Zeichnung dargestellten Prinzipschaltbildes näher erläutert.
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In der Darstellung ist mit 1 ein hydraulischer Kraftverstärker bezeichnet,
der über einen Druckraum 2 verfügt Der hydraulische Kraftverstärker 1 ist über ein
Brems pedal 3 und eine mit dem Bremspedal starr verbundene Kolbenstange 4 betätigbar.
Der hydraulische Kraftvex
starker verfügt darüber hinaus über ein
Bremsventil 5, durch das normalerweise eine Verbindung zwischen dem Druckraum 2
des hydraulischen ltraftverstärkers 1 und einem drucklosen Nachlaufbeh'Älter 6 hergestellt
ist. Das Bremsventil 5 ist bei einer Verschiebllng der Kolbenstange 4 in BetEtigungsrichtung
über einen Hebelmechanismus 7 betätigbar. Weiteres Bestandteil des. hydraulischen
Kraftverstärkers 1 ist ein Verstärkerkolben 8, der über eine Verbindungsstange 9
mit einem ersten Hauptzylinderkolben 10 starr verbunden ist.
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Zur Druckversorgung der aus der Darstellung ersichtlichen Bremsanlage
dient im wesentlichen ein Druckmittelspeicher 11, der über ein Rückschlagventil
12 durch eine Druckmittelpumpe 13 aufladbar ist. Die Druckmittelpumpe 13 ist durch
einen Elektromotor 14 antreibbar, wobei der Antrieb der Druckmittelpumpe 14 durch
einen den Ladezustand des Druckmittelspeichers 11 Uberwachenden Druckwächter einausschaltbar
ist. Parallel zur Druckmittelpumpe 13 ist ein llberdruckventil 15 angeordnet, durch
das der Druck am Ausgang der Druckmittelpumpe 13 bei ausreichendem Speicherdruck
begrenzt wird. Der Druckmittelspeicher 11 hat Uber eine entsprechende Druckleitung
eine hydraulische Verbindung zum nremsventil 5, wodurch bei Ansteuerung des Bremsventils
5 bzw. bei Kraftbeaufschlagung des Bremspedals 3 ein der Fußkraft proportionaler
Druck in den Druckraum 2 des hydraulischen Kraftverstärkers eingesteuert wird.
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Zwischen dem Verstärkerkolben 8 des hydraulischen Kraftverstärkers
1 und dem ersten Hauptzylinderkolbens ist, -wie
bereits dargelegt
- eine starre Verbindungsstange eingespannt. Der dem hydraulischen Kraftverstärker
1 nachgeschaltete Tandemhauptzylinder 16 arbeitet derart, daß sich eine Verschiebung
des Verstärkerkolbens 8 des hydraulischen Kraftverstärkexs über die Stange 9 auf
den ersten Hauptzylinderkolben 10 überträgt. Bereits bei einer geringen Verschiebung
der Verbindungsstange 9 wird ein 2/2-Wegeventil 17, das normalerweise eine Verbindung
zwischen der ersten Arbeitskammer 18 des Tandemhauptzylinders 16 und dem drucklosen
Nachlaufbehälter 6 herstellt, in ein Sperrstellung geschaltet, so daß in der Arbeitskammer
18 entsprechend dem Verschiebeweg des Verstärkerkolbens 8 des hydraulischen Kraftverstärkers
ein hydraulischer Druck aufgebaut wird. Das nunmehr in der Arbeitskammer 18 unter
Druck gesetzte Druckmittel führt dazu, daß auch der zweite Haupt zylinder 19 verschoben
wird, wodurch nach dem Verschließen des 2/2»Wegeventils 20 auch eine zweite Druckkammer
21 des Tandemhauptzylinders 16 unter Druck setzbar ist.
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Am Druckraum 2 des hydraulischen Kraftverstärkers 1 ist ein 3/2-Wegeventil
22 angeschlossen, über das in der Bremslösestellung bzw. bei Normalbremsungen (ohne
Regelung des Bremsschlupfes) hydraulische Verbindungen zwischen den Arbeitskammern
18,21, Vorkammern 23,24 und den Ventilen 20,17 zum drucklosen Nachlaufbehälter 6
hergestellt sind.
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An der Arbeitskammer 1 des Tandemhauptzylinders 16 ist ein Bremskreis
I angeschlossen, der zur Versorgung zweier
Radbremsen 25,26 dient.
In der Verbindung zwischen der ,Rrbe.itskammer 18 des Tandemhauptzylinders 16 und
der Radbremse 25 ist ein 2/2-Wegeventil 27 angeordnet, das normalerweise ein Durchlaßstellung
einnimmt und durch entsprecicnde Steuersignale einer Schlupfüberwachungselektronik
in eine Sperrstellung schaltbar ist. An der Radbremse 25 des Bremskreises I ist
direkt ein weiteres 2/2-Wegeventil 28 angeschlossen, das normalerweise eine Sperrstellung
einnimmt und durch entsprechende Steuersignale der nicht dargestellten SchlupfüberwachuncXselektrollik
zwecks Druckmittelentnahme aus der Radbremse 25 in eine Durchlaßstellung schaltbar
ist, so daß die Radbremse 25 über eine gemeinsame Rücklaufleitung 29 mit dem drucklosen
Nachlaufbehälter 6 verbunden ist.
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Der Bremskreis I, der an der Arbeitskammer 18 des Tandemhauptzylinders
16 angeschlossen ist, dient ebenfalls zur Versorgung der Radbremse 26, wobei zwischen
der Arbeitskammer 18 und der Radbremse 26 ein weiteres 2/2-Wegeventil 30 eingeschaltet
ist, das normalerweise eine Durchlaßstellung einnimmt und durch entsprechende Steuerbefehle
der nicht dargestellten Schlupftiberwachungselektronik in eine Sperrstellung schaltbar
ist. Direkt an der Radbremse 26 ist ein weiteres 2/2 Wegeventil 31 angeschlossen,
das hinsichtlich der Funktion dem Ventil 28 entspricht und bei entsprechenden Steuersignalen
der Schlupfüberwachungselektronik eine hydraulische Verbindung zwischen der Radbremse
26 und der gemeinsamen Rücklaufleitung 29 herstellt.
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Den Radbremsen 25,26 bzw. den 2/2-Wegeventilen 27,30 ist ein sogenanntes
Einströmventil 32 zugeordnet, das im wesentlichen aus einem verschiebbar in einer
Zylinderbohrung 33 angeordneten Kolben 34 besteht. Die in der Darstellung obere
Stirnfläche des Kolbens 34 ist durch eine Druck feder 35 belastet und zusätzlich
durch den Druck im Druckraum 2 des hydraulischen Kraftverstärkers 1 beaufschlagbar.
der Kolben 34 verfügt an seiner der Druckbeaufschlagungsfläche abgewandten Stirnfläche
über einen Schließkörper 36, der an einem Ventilsitz 37 zur Anlage bringbar ist,
wobei der Durchmesser des Ventilsitzes 37 einen geringeren Durchmesser als die Zylinderbohrung
33 aufweist. Infolge der Kraft der Druck feder 35 befindet sich der am Kolben 34
angeformte Schließkörper 36 normalerweise in Anlage am Ventilsitz 37, so daß eine
hydraulische Verbindung zwischen den Radbremsen 25,26 über den Ventildurchgang 36,37
gesperrt ist.
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An der Arbeitskammer 21 des Tandemhauptzylinders 16 ist ein Bremskreis
II angeschlossen, der in seinem Aufbau und in seiner Wirkungsweise dem Bremskreis
I entspricht und über elektrisch ansteuerbare 2/2-Wegeventile 38,39,40,41 sowie
ein Einströmventil 42 verfügt, Durch den an der Arbeitskammer 21 des Tandemhauptzylinders
16 angeschlossen Bremskreis II sind Radbremsen 43,44 druckbeaufschlagbar.
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Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschriebenen Brensanordnung
näher erläutert, wobei vom
Bremslösezustand ausgegangen wird, in
dem alle beklegli.chen Teile die aus der Darstellung ersichtliche Lage einnehmen.
Ferner itt vorausgesetzt, daß der Druci"niittelspeicher 11 ein ausreichendes Speichervolumen
zur Verfügung stellen kann. Wird in einem derartigen Zustand eine Betätigungskraft
auf das Bremspedal 3 ausgeübt, so verschiebt sich die Kolbenstange 4 in der Dar.Cteliung
nach links, wodurch eine Ansteuerung des Bremsventils 5 erfolgt. Bei einer Ansteuerung
des Bremsventils 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 1 wirdzunucTlst die Verbindung
zwischen dem Druckraum 2 des hydraulischen Kraftverstärkers und dem drucklosen Nachlaufbehälter
6 unterbrochen. Anschließend wird eine hydraulische Verindung zwischen dem Druckmittelspeicher
11 und dein Druckraum 2 hergestellt, so daß im Überschreiten eines vorbestimmbaren
Druckniveaus im Druckraum 2 des hydraulischen Kraftverstärkers 1 sich der Verstärkerkolben
in der Darstellung nach links verschiebt, was dazu führt, daß infolge der Verbindungsstange
9 auch eine Verschiebung des ersten Hauptzylinderkolbens 10 eintritt. Da sich bereits
nach einem geringen Verschiebweg des Hauptzylinderkolbens 10 bzw. der Verbindungsstange
9 das 2/2-Wegeventil 17 schließt, ist nunmehr ein Druckaufbau in der Arbeitskammer
18 des Tandemhauptzylinders 16 mUglich, wobei der Druckanstieg sich zum Bremskreis
1 bzw. über die geöffneten Z/2-Wegeventile 27,30 zu den Radbremsen 25,26 des Bremskreises
1 fortpflanzt.
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Des weiteren führt das Druckpolster in der Arbeitskammer 18 des Tandemhauptzylinders
16 zu einer Verschiebung des
zweiten fIauptzyl inderkolbens 19,
wodurch nach dem Zurücklegen eines relativ geringen Verschiebeweges das Ventil 20
geschlossen wird, so daß auch die Arbeitskairaner 21 von drucklosen Nachlaufbehälter
abgetrennt ist und ein entsprechender Druckaufbau im Bremskreis II erfolgen kann.
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Wa1,hrend einer derartigen Bremsbetätigung sind die Arbeitskammern
18,21 des Tandemhauptzylinders hydraulisch mit Ringräumen 46,45 der Einströmventile
42,32 verbunden, wodurch sich beispielsweise im Bremskreis I der Kolben 34 des Einströmventils
32 gegen die Kraft der Druckfeder 35 in der Darstellung nach oben verschiebt, so
daß der Schließkörper 36 vom Ventilsitz abhebt und eine direkte Verbindung zwischen
der Arbeitskammer 18 des Tandemhauptzylinders 16 und den Radbremsen 25,26 herstellt.
Eine derartige Arbeitsweise führt dazu, daß der Bremsdruckaufbau in der Anbremsphase
in den Radbremsen 25,26,43,44 unverzögert durch die 2/2-Wegeventile 38,40,27,30
erfolgt.
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Im folgenden sei angenommen, daß das der Fahrzeugbremse 25 zugeordnete
Fahrzeugrad im Bremskreis I kritische Schlupfwerte aufweist. Durch entsprechende
Radsensoren wird ein derartigen Raddrehverhalten der aus der Darstellung nicht ersichtlichen
Schlupfüberwachuselektronik mitgeteilt, die zunächst gleichzeitig die Ventile 22,27
umschaltet, so daß einerseits eine hydraulische Verbindung zwischen der Arbeitskammer
18 und der Radbremse 25 gesperrt ist und über das 3/2-Wegeventil 22 eine hydraulische
Verbindung zwischen dem Druckraum 2 des hydraulischen
Kraftverstärkers
1 und den Vorkammern 23,24 hergestellt i.st. Demnach ist den Arbeitskammern 18,21
entnommenes Druckmittel aus den Vorkammern 23,24 Uber die Hauptzylindermanschetten
47,48 zuführbar.
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Mit dem Umschalten des 3/2-Wegeventils 22 werden auch die K<>lben
der Finströmventile 32,42 druckbeaufschlagt, so daß die Schließkörper 36 an den
ihnen zugeordneten Ventilsitzen 37 zur Anlage kommen. Ein Volumenaustausch von den
Arbeitskammern 18,21 des Tandemhauptzylinders 16 und den Radbremsen 25,26,43,44
erfolgt nachfolgend bei gesperrten Einströmventilen 32,42 ausschließlich über die
2/2-Wegeventile 38,40,27,30 wodurch eine gewisse Drosselwirkung erzielt wird, die
zu einer Beruhigung des Regelablaufs beit:rägt.