DE3521835A1 - Hydraulische bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage, ins­ besondere für Kraftfahrzeuge, mit einem hydraulischen Kraftverstärker und einem dem Kraftverstärker nachge­ schalteten Hauptzylinder mit mindestens einer Arbeits­ kammer, wobei an der Arbeitskammer Bremsbetätigungsorgane angeschlossen sind, mit einer Vorrichtung zur Pedalweg­ begrenzung, bei der der Arbeitskammer dynamisches Druck­ mittel zuführbar ist.

Aus der DE-OS 24 52 952 ist eine hydraulische Bremsanlage mit den vorstehenden Merkmalen bekannt. Die beschriebene Bremsanlage verfügt über ein Gehäuse, in dem ein hydrau­ lischer Kraftverstärker mit einem nachgeschalteten Tandem­ hauptzylinder untergebracht ist. Der hydraulische Kraft­ verstärker verfügt dabei über ein Bremsventil, durch das im Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers ein der jeweils auf das Bremspedal ausgeübten Betätigungskraft proportionaler Druck einstellbar ist. Das Gehäuse des Bremsventils ist dabei über eine Druckfeder an eine Rück­ stellhülse abgestützt, die einen Fortsatz des Verstärker­ kolbens ringförmig umgibt und einen Gehäuseringraum be­ grenzt, in dem das über das Bremsventil eingestellte Druckniveau herstellbar ist. Bei einer derartigen Ausge­ staltung ergibt sich somit eine Begrenzung des Pedalhubes bei intakter Fremdenergieversorgung, wobei sich die Rück­ stellhülse bei einem Ausfall der Hilfsenergie in Betäti­ gungsrichtung mit verschieben läßt, so daß die Arbeits­ kammern des Hauptzylinders rein mechanisch unter Druck gesetzt werden können. Ferner ist bei dem beschriebenen Bremsdruckgeber vorgesehen, daß dynamisches Druckmittel über am Hauptzylinderkolben angeordnete Dichtmanschetten, die als Rückschlagventil wirken, in die Arbeitskammern einströmt.

Bei dem beschriebenen Bremsdruckgeber ist es als weniger vorteilhaft anzusehen, daß sich die Gesamtbaulänge des Bremsdruckgebers durch den Einsatz der Rückstellhülse nicht unwesentlich vergrößert. Darüberhinaus stellt die Rückstellhülse ein Bauteil dar, das einerseits am Gehäuse und andererseits am Fortsatz des Verstärkerkolbens gedichtet geführt ist, so daß entsprechende Reibkräfte entstehen, die im Fall des Ausfalls der Hilfsenergie einer Bremsbetätigung entgegenwirken.

Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine Bremsanlage der eingangs genannten Gattung derart auszugestalten, daß eine Pedalwegbegrenzung mit einfachen Mitteln sichergestellt ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß am Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers eine Ventileinrichtung, insbesondere ein 3/3 Wegeventil angeschlossen ist, durch das in Abhängigkeit von der Axiallage eines Verstärkerkolbens und eines während der Bremsschlupfregelung ansprechenden Einströmventils ein durch den Verstärkerkolben begrenzter Gehäuseringraum entweder mit einem drucklosen Nachlaufbehälter oder mit dem Druckraum verbunden ist und daß die Ventileinrichtung bzw. das 3/3-Wegeventil in einer Schaltstellung den Gehäuseringraum hydraulisch absperrt. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der vom Verstärkerkolben begrenzte Gehäuse­ ringraum mit einem drucklosen Nachlaufbehälter verbunden ist, so lange der Betätigungsweg des Verstärkerkolbens einen konstruktiv vorgegebenen Weg nicht überschritten hat. Während der Bremsschlupfregelung ist das 3/3-Wege­ ventil in eine zweite Schaltstellung schaltbar, in der der Gehäuseringraum hydraulisch vom Druckraum des hydrau­ lischen Kraftverstärkers getrennt ist, so daß der Ver­ stärkerkolben unabhängig von dem im Druckraum einge­ stellten Druck seine momentane Axiallage weitgehend bei­ behält. Bei einer fortgesetzten Verschiebung des Ver­ stärkerkolbens nimmt schließlich das 3/3-Wegeventil eine Stellung ein, in der der Gehäuseringraum mit dem Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers verbunden ist, so daß auf den Verstärkerkolben des hydraulischen Kraftver­ stärkers eine Kraftkomponente ausgeübt wird, die zu einer Verschiebung des Verstärkerkolbens in Bremslöserichtung führt. Die Rückstellung des Verstärkerkolbens wird dabei dadurch begrenzt, daß das 3/3-Wegeventil schließlich wieder eine Mittelstellung einnimmt, in der der Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers vom Gehäuseringraum abgetrennt ist, wobei gleichzeitig eine Verbindung zwischen dem Gehäuseringraum und dem drucklosen Nachlauf­ behälter unterbrochen ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes sieht vor, daß am Gehäuseringraum ein 2/2-Wegeventil angeschlossen ist, das normalerweise eine Verbindung zum drucklosen Nachlaufbehälter herstellt und im Regelfall in eine Sperrstellung schaltet. Durch eine derartige Ausgestaltung ist jedenfalls sichergestellt, daß der Gehäuseringraum jedenfalls vom drucklosen Nachlaufbehälter abgetrennt ist, sobald das 3/3-Wegeventil aus seiner Grundstellung verschoben wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes sieht vor, daß das 2/2-Wegeventil hydraulisch durch den Druck im Druckraum des Kraftverstärkers umschaltbar ist. Im Falle einer derartigen Lösung ist der Antrieb des 2/2-Wegeventils vorzugsweise über das Einströmventil mit dem Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers ver­ bunden, so daß auf eine separate Ansteuerung des 2/2-Wege­ ventils durch die Schlupfüberwachungselektronik verzichtet werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Prinzipschalt­ bildes näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 das Gehäuse eines hydraulischen Kraftverstärkers 2 bezeichnet, durch den ein aus der Dar­ stellung nicht ersichtlicher Hauptzylinder betätigbar ist. Der hydraulische Kraftverstärker 2 verfügt über einen ge­ stuften Verstärkerkolben 3, der mit einem pedalseitigen Ringbund 4 am Gehäuse 1 anschlagbar ist. Durch den Ver­ stärkerkolben 3 ist ein Druckraum 5 begrenzt, der über ein ebenfalls aus der Darstellung nicht ersichtliches Brems­ ventil mit einem Druck beaufschlagbar ist, der der jeweils auf das Bremspedal ausgeübten Betätigungskraft S proportional ist.

Der Verstärkerkolben 3 verfügt über eine Kolbenstufe 6 mit einem großen Durchmesser, wobei durch die Kolbenstufe einerseits ein Gehäuseringraum 7 und der Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers 2 begrenzt ist. Das in den Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 hinein­ ragende Ende des Verstärkerkolbens 3 gliedert sich darum in drei Abschnitte 8,9,10 mit verschiedenen Durchmessern, wobei der Kolbenabschnitt 8 den größten und der Kolbenab­ schnitt 10 den kleinsten Durchmesser aufweist. Die Kolben­ abschnitte 8,9,10 sind dabei über Schrägen 11,12 mitein­ ander verbunden, so daß ein Stößel 13, der zur Betätigung eines 3/3-Wegeventils 14 dient, an der Außenkontur des Verstärkerkolbens 3 ablaufen kann und in Abhängigkeit von der Axiallage des Verstärkerkolbens das 3/3-Wegeventil 14 betätigt. Innerhalb des pedalnahen Endes des Verstärker­ kolbens 3 ist ein Betätigungskolben 15 geführt, der über ein Bremspedal 16 verschiebbar ist und bei einer ent­ sprechenden Verschiebung im Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 einen Druck einstellt, der im wesent­ lichen der auf das Bremspedal 16 ausgeübten Betätigungs­ kraft F proportional ist. Am Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 ist ein Einströmventil 17 ange­ schlossen, das als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist und normalerweise dafür sorgt, daß der Druckraum 5 hydraulisch abgesperrt ist. Das Einströmventil 17 ist durch eine nicht dargestellte Schlupfüberwachungselektronik steuerbar und verbindet während der Bremsschlupfregelung den Druckraum 5 über eine als Rückschlagventil wirkende Dichtmanschette 18 mit einer Arbeitskammer 19 des Geberzylinders, wobei an der Arbeitskammer 19 Bremsbetätigungsorgane 20 ange­ schlossen sind.

Das 3/3-Wegeventil 14 ist am Ausgang des Einströmventils 17 angeschlossen und weist eine erste Schaltstellung auf, in der der Gehäuseringraum 7 mit einem drucklosen Nach­ laufbehälter 21 verbunden ist, während unabhängig von der jeweiligen Stellung des Einströmventils 17 eine Verbindung zwischen dem Druckraum 5 des hydraulischen Kraftver­ stärkers und dem Gehäuseringraum 7 unterbrochen ist. In einer zweiten Schaltstellung des 3/3-Wegeventils 14 ist der Gehäuseringraum 7 vom drucklosen Nachlaufbehälter 21 abgetrennt. In einer dritten Schaltstellung des 3/3-Wegeventils 14 ist der Gehäuseringraum 7 des Brems­ druckgebers mit dem Druckraum 5 des hydraulischen Kraft­ verstärkers 2 verbunden, wobei gleichzeitig der drucklose Nachlaufbehälter 21 vom Gehäuseringraum 7 abgetrennt ist.

Der Gehäuseringraum 7 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 steht ferner über ein 2/3-Wegeventil 22 mit dem drucklosen Nachlaufbehälter 21 in Verbindung. Das 2/2-Wegeventil 22 verfügt über eine Schaltstellung, in der der Gehäusering­ raum 7 vom drucklosen Nachlaufbehälter 21 abgetrennt ist. Der Antrieb des 2/2-Wegeventils 22 ist ebenfalls mit dem Ausgang des Einströmvetils 17 verbunden, so daß die Ventile 17,22 nahezu gleichzeitig umschalten.

Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschriebenen Bremsanlage näher erläutert, wobei vom Bremslösezustand ausgegangen wird, in dem alle beweglichen Teile die aus der Darstellung ersichtliche Lage einnehmen. Bei einer Kraftbeaufschlagung des Bremspedals 16 verschiebt sich der Betätigungskolben 15 in Bremsbetätigungsrichtung (in der Darstellung nach links), wodurch über ein aus der Dar­ stellung nicht ersichtliches Bremsventil hydraulischer Druck im Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 eingestellt wird. Sobald der im Druckraum 5 des hydrau­ lischen Kraftverstärkers 2 eingestellte Druck den An­ sprechdruck des hydraulischen Kraftverstärkers 2 über­ wunden hat, bewegt sich der Verstärkerkolben 3 in Betäti­ gungsrichtung, wodurch in der Arbeitskammer 19 des Brems­ druckgebers bzw. in den an der Arbeitskammer 19 ange­ schlossenen Bremsbetätigungsorganen 20 ein hydraulischer Druck erzeugt wird. In diesem Betriebszustand ist der Ge­ häuseringraum 7 einerseits über das 3/3-Wegeventil 14 und andererseits über das 2/2-Wegeventil 22 mit dem drucklosen Nachlaufbehälter verbunden.

Bei einer Steigerung der auf das Bremspedal 16 einwirken­ den Kraft steigt ebenfalls der Druck im Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 an, wodurch der Ver­ stärkerkolben 3 weiter in Betätigungsrichtung verschoben wird. Der sich am Verstärkerkolben 3 abstützende Stößel 13 des 3/3-Wegeventils 14 gelangt dabei unter Umständen in Eingriff mit dem Abschnitt 9,10 des Verstärkerkolbens 3, wodurch das 3/3-Wegeventil 14 jeweils seine Schaltstellung ändert. Eine Umschaltung des 3/3-Wegeventils 14 ist jedoch in diesen Betriebszuständen unerheblich, da der Gehäuse­ ringraum 7 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 über das 2/2-Wegeventil 22 eine permanente Verbindung zum druck­ losen Nachlaufbehälter hat.

Im folgenden sei angenommen, daß ein dem Bremsbetätigungs­ organ 20 zugeordnetes Fahrzeugrad einen kritischen Schlupfwert aufweist, während der Stößel 13 des 3/3-Wegeventils 14 noch am Abschnitt 8 des Verstärker­ kolbens 3 abgestützt ist. In einem derartigen Betriebszu­ stand wird zunächst das Einströmventil 17 umgeschaltet, wodurch der Arbeitskammer 19 des Bremsdruckgebers der jeweils im Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 vorherrschende Druck zugeführt wird. Gleichzeitig schaltet das 2/2-Wegeventil 22 in eine Sperrstellung, in der der Gehäuseringraum 7 des hydraulischen Kraftver­ stärkers 2 vom Behälter abgetrennt ist. Da jedoch das 3/3-Wegeventil 14 nach wie vor in seiner Grundstellung verbleibt, besteht weiterhin ein Druckausgleich zwischen dem Gehäuseringraum 7 und dem drucklosen Nachlaufbehälter 21, so daß der Verstärkerkolben durch eine Druckmittel­ entnahme aus dem Bremsbetätigungsorgan 20 solange in der Darstellung nach links verschoben wird, bis der Stößel 13 des Ventils 14 nach Überfahren der Schräge 11 am Abschnitt 9 zur Anlage kommt und die Mittelstellung des Ventils 14 herbeiführt. In diesem Betriebszustand ist der Gehäuse­ ringraum des hydraulischen Kraftverstärkers 2 hydraulisch abgesperrt, so daß eine weitere Verschiebung des Ver­ stärkerkolbens 3 in Betätigungsrichtung ausgeschlossen ist. Somit ist sichergestellt, daß in der Arbeitskammer 19 des Bremsdruckgebers ein ausreichendes Mindestvolumen zur Verfügung steht.

Im weiteren sei davon ausgegangen, daß sich der Ver­ stärkerkolben 3 beispielsweise bei hohen Reibwerten der Fahrbahn bereits soweit in Betätigungsrichtung verschoben hat, daß der Stößel 13 des Ventils 14 auf dem Abschnitt 10 des Verstärkerkolbens 3 aufliegt. Tritt in einem der­ artigen Betriebszustand wiederum ein kritischer Schlupf­ wert an dem dem Bremsbetätigungsorgan 20 zugeordneten Fahrzeugrad ein, so schaltet wiederum das Einströmventil 17 um, wodurch nahezu gleichzeitig das 2/2-Wegeventil 22 in eine Sperrstellung gelangt. Der Gehäuseringraum 7 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 ist nunmehr über das 3/3-Wegeventil 14 mit dem Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers verbunden, wodurch der Verstärkerkolben 3 in Bremslöserichtung druckbeauschlagt wird. Durch eine geeignete Bemessung der in diesem Fall wirksamen Flächen ist vorgesehen, daß sich der Verstärkerkolben 3 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 in Bremslöserichtung ver­ schiebt, bis der Stößel 13 des Ventils 14 nach Überfahren der Schräge 12 am Abschnitt 9 des Verstärkerkolbens 3 zur Anlage kommt und daß Ventil 14 in eine Stellung gelangt, in der der Gehäuseringraum 7 wiederum hydraulisch abge­ sperrt ist, so daß eine weitere Verschiebung des Ver­ stärkerkolbens in Betätigungsrichtung ausgeschlossen ist.

Aus der vorstehenden Funktionsbeschreibung geht demnach hervor, daß der Verstärkerkolben 3 des hydraulischen Kraftverstärkers während der Bremsschlupfregelung jedenfalls eine Stellung einnimmt, in der der Stößel 13 des Ventils 14 am Abschnitt 9 des Verstärkerkolbens 3 zur Anlage gebracht ist. In dieser Axiallage des Verstärker­ kolbens 3 ist in der Arbeitskammer 19 des Bremsdruckgebers stets ein Volumen eingeschlossen, daß zur Notbetätigung der Bremsbetätigungsorgane 20 ausreicht, selbst wenn die hydraulische Hilfskraftunterstützung ausfallen sollte.

Während der Bremsschlupfregelung aus dem Bremsbetätigungs­ organ 20 entnommenes Druckmittel wird unmittelbar aus dem Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers über die Dichtmanschette 18 ergänzt.

Um die Axialbewegungen des Verstärkerkolbens 3 während der Bremsschlupfregelung zeitlich zu verzögern, sind in den Schaltstellungen, in denen der Stößel 13 des Ventils 14 am Abschnitt 8 bzw. am Abschnitt 10 anliegt, im Ventil Drosselstellen vorgesehen sind.

Claims (4)

1. Hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit einem hydraulischen Kraftverstärker und einem dem Kraftverstärker nachgeschalteten Hauptzy­ linder mit mindestens einer Arbeitskammer, wobei an der Arbeitskammer Bremsbetätigungsorgane ange­ schlossen sind, mit einer Vorrichtung zur Pedalweg­ begrenzung, bei der der Arbeitskammer dynamisches Druckmittel zuführbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Druckraum (5) des hydrau­ lischen Kraftverstärkers (2) eine Ventileinrichtung, insbesondere ein 3/3-Wegeventil (14) angeschlossen ist, durch das in Abhängigkeit von der Axiallage eines Verstärkerkolbens (3) und eines während der Bremsschlupfregelung ansprechenden Einströmventils (17) ein durch den Verstärkerkolben (3) begrenzter Gehäuseringraum (7) entweder mit einem drucklosen Nachlaufbehälter (21) oder mit dem Druckraum (5) verbunden ist und daß die Ventileinrichtung (14) in einer Schaltstellung den Gehäuseringraum (7) hydraulisch absperrt.

2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuseringraum (7) ein 2/2-Wegeventil (22) angeschlossen ist, das normalerweise eine Verbindung zum drucklosen Nach­ laufbehälter (22) herstellt und im Regelfall in eine Sperrstellung schaltet.

3. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das 2/2-Wegeventil (22) hydraulisch durch den Druck im Druckraum (5) des Kraftverstärkers (2) umschaltbar ist.

4. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des 2/2-Wegeventils (22) über das Einströmventil (17) mit dem Druckraum (5) des hydraulischen Kraftverstärkers (2) verbindbar ist.