DE3529385A1 - Hydraulische kraftfahrzeugbremsanlage mit schlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Kraftfahr­ zeugbremsanlage mit Schlupfregelung, bei der ein Brems­ druckgeber mit einem durch einen hydraulischen Hilfsdruck in Betätigungsrichtung verschiebbaren Verstärkerkolben mit einem nachgeschalteten Hauptzylinderkolben vorgesehen ist, wobei der Hauptzylinderkolben als Stufenkolben ausgebildet ist und eine Arbeitskammer und einen sich bei einer Be­ wegung des Hauptzylinderkolbens in Betätigungsrichtung verkleinernden Raum begrenzt, der über ein Rückschlag­ ventil mit der Arbeitskammer verbunden ist, und bei der im Bremsdruckgeber ein sich bei einer Bewegung des Haupt­ zylinderkolbens in Betätigungsrichtung vergrößernder Raum vorgesehen ist, der durch ein Absperrventil absperrbar ist.

Eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit den vor­ stehenden Merkmalen ist in der deutschen Patentanmeldung P 35 02 281.7 beschrieben. Die dort beschriebene Bremsanlage arbeitet im wesentlichen in der Weise, daß bei intakter Hilfsenergieversorgung bei einer Verschiebung eines Haupt­ zylinderkolbens mit größerem Durchmesser zusätzliches Volumen in die eigentliche Arbeitskammer bzw. in die Rad­ bremsen gefördert wird, was unmittelbar dazu führt, daß sich im Normalfall relativ geringe Betätigungswege er­ geben. Der dieses Druckmittelvolumen verdrängende Haupt­ zylinderkolben verfügt zu diesem Zweck über eine Kolben­ stufe, deren pedalseitige Ringfläche einen Raum veränder­ lichen Volumens begrenzt. Der durch die pedalseitige Ring­ fläche begrenzte Gehäuseringraum ist normalerweise mit dem drucklosen Nachlaufbehälter verbunden, wobei ein Rück­ schlagventil zwischengeschaltet ist.

Bei einem Ausfall der Hilfsenergie werden die Gehäuseräume vor und hinter der Stufe des Hauptzylinderkolbens hydrau­ lisch miteinander verbunden, so daß ausschließlich der kleinere Durchmesser des Hauptzylinderkolbens an der Bremsdruckerzeugung beteiligt ist, wodurch sich zwar größere Pedalwege ergeben, jedoch ein ausreichender Druck­ aufbau in den Arbeitskammern des Hauptzylinders bzw. in den Radbremsen des Kraftfahrzeuges stattfinden kann.

Bei einer Verwendung einer derartigen Kraftfahrzeugbrems­ anlage als Bremsschlupfregelanlage wird im Regelfall bei intakter Fremdenergieversorgung dynamisches Druckmittel in die Arbeitskammern des Hauptzylinders bzw. in die Rad­ bremsen eingespeist. Dabei ist es zur Sicherstellung eines Mindestreservehubes notwendig, den Hub des Hauptzylinder­ kolbens zu begrenzen, so daß in den Arbeitskammern des Hauptzylinders stets ein ausreichendes Sicherheitsvolumen zur Verfügung steht. Dies geschieht bei der beschriebenen Bremsanlage dadurch, daß der sich bei Bremsbetätigung normalerweise verkleinernde Raum während der Regelung hydraulisch abgesperrt wird, so daß sichergestellt ist, daß sich die Hauptzylinderkolben während der Regelung nicht zu weit in Betätigungsrichtung verschieben.

Bei der in der älteren Patentanmeldung P 35 02 281.7 beschriebenen Bremsanlage setzt somit eine Hubbegrenzung des Bremsdruckgebers in Abhängigkeit vom Einsetzen der Bremsschlupfregelung bzw. von jeweils gegebenen Reibwert­ verhältnissen der Fahrbahn ein. Soll eine derartige Brems­ anlage beispielsweise bei Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, deren Bremsbetätigungsorgane einen außergewöhnlich hohen Volumenverbrauch aufweisen, so könnte in Extrem­ fällen der Mindestreservehub unterschritten werden.

Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine Kraftfahrzeugbremsanlage der eingangs Gattung derart weiterzubilden, daß der Mindestreservehub unabhängig vom jeweiligen Schluckvolumen der am Haupt­ zylinder angeschlossenen Bremsgeräte sichergestellt ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Absperrventil wegabhängig vom Hauptzylinderkolben schalt­ bar ist. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Ab­ sperrventil normalerweise über ein 3/2-Wegeventil mit einem drucklosen Behälter verbunden ist und daß das Ab­ sperrventil durch eine Umschaltung des 3/2-Wegeventils im Regelfall in eine Bereitschaftsstellung schaltbar ist. Durch eine derartige Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der sich bei einer Bewegung des Haupt­ zylinderkolbens in Betätigungsrichtung vergrößernde Raum in Abhängigkeit von der Axiallage des Hauptzylinderkolbens abgesperrt wird. Dem Absperrventil ist dabei während der Bremsschlupfregelung der hydraulische Hilfsdruck zuge­ führt.

Zu einer konstruktiv besonders einfachen Lösung gelangt man, wenn am Hauptzylinderkolben ein mit einer Kurvenbahn versehener Steuerschieber anschlagbar ist, durch den ein das Absperrventil betätigender Stößel in Axialrichtung verschiebbar ist. Im Hinblick auf eine kostengünstige Fertigung des beschriebenen Bremsdruckgebers ist ferner vorgesehen, daß der Steuerschieber im wesentlichen achs­ parallel zum Hauptzylinderkolben im Gehäuse angeordnet ist, so daß unter zur Hilfenahme entsprechender Werkzeuge ein gleichzeitiges Einbringen der Bohrungen für den Steuerschieber und den Hauptzylinder in das Gehäuse vorge­ sehen werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes sieht vor, daß das am Hauptzylinderkolben ferne Ende des Steuerschiebers an einer Druckfeder abgestützt ist, die ihrerseits in einem mit dem drucklosen Nachlaufbehälter in Verbindung stehenden Raum untergebracht ist. Die Druck­ feder hat dabei in erster Linie die Aufgabe, den Steuer­ schieber in allen Betriebszuständen, in der der vorge­ sehene Mindestreservehub nicht unterschritten wird, in einer definierten Endstellung zu halten. Ferner kann vor­ gesehen werden, daß die Vorspannung der Druckfeder ein­ stellbar ist, so daß dem Hauptzylinderkolben bei Unter­ schreitung des vorbestimmten Mindestreservehubes ein variabler Widerstand entgegengesetzt werden kann, der durch den Fahrzeugführer am Bremspedal wahrnehmbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Gehäuse eines Bremsdruck­ gebers bezeichnet, der über einen Hauptzylinderkolben 2 verfügt, wobei der Hauptzylinderkolben 2 über Abschnitte 3, 4 geringeren Druchmessers und einen Abschnitt 5 mit größerem Durchmesser verfügt. Der Hauptzylinderkolben 2 ist beispielsweise durch einen hydraulischen Kraftver­ stärker betätigbar.

Der Kolbenabschnitt 5 mit größerem Durchmesser schließt mit dem Gehäuse 1 einen Ringraum ein, der sich bei einer Verschiebung des Hauptzylinderkolbens 2 in Betätigungs­ richtung vergrößert. Gleichzeitig ist durch die pedalferne Stirnfläche des Hauptzylinderkolbens ein Gehäuseraum 7 be­ grenzt, der bei einer Verschiebung des Hauptzylinder­ kolbens in Betätigungsrichtung volumenmäßig verkleinert wird. Ein Fortsatz 8 des Hauptzylinderkolbens 2 ragt in eine Gehäusebohrung 9 des Gehäuses 1 und ist über eine Druckfeder 10 am Boden 11 der Gehäusebohrung 9 über eine Druckfeder 12 abgestützt. Durch die Druckfeder 10 ist darüber hinaus ein topfartiger Federteller 12 kraftbeauf­ schlagt, in dem das Verschlußglied 13 eines Zentralventils 14 gelagert ist, durch das eine hydraulische Verbindung zwischen dem Gehäuseraum 7 und einer durch den Fortsatz 8 des Hauptzylinderkolbens 2 begrenzten Arbeitskammer 15 ab­ sperrbar ist. Der Fortsatz 8 des Hauptzylinderkolbens 2 ist in an sich bekannter Weise durch eine als Rückschlag­ ventil wirkende Dichtmanschette 16 abgedichtet, so daß ein Volumenstrom vom Gehäuseraum 7 in die Arbeitskammer 15 er­ möglicht ist.

Achsparallel zur Gehäusebohrung 9 ist im Gehäuse 1 eine Gehäusebohrung 17 angeordnet, in der ein Steuerschieber 18 gedichtet geführt ist. Das dem Bremspedal ferne Ende des Steuerschiebers 18 begrenzt einen Raum 19, der eine Ver­ bindung mit einem drucklosen Nachlaufbehälter 20 hat. Im Raum 19 ist eine Druckfeder 21 untergebracht, die eine Kraft auf den Steuerschieber 18 in Bremslöserichtung aus­ übt.

Der Steuerschieber 18 ist mit einer Kurvenbahn 22 ver­ sehen, durch die ein Stößel 23 in Abhängigkeit von der Axiallage des Steuerschieber 18 in Axialrichtung ver­ schiebbar ist. Ein pedalnahes Ende 24 des Stößels 23 ragt unter Abdichtung in den Gehäuseraum 7, wobei die axiale Erstreckung des pedalfernen Endes 24 des Stößels 23 derart gewählt ist, daß der Kolbenabschnitt 5 des Hauptzylinder­ kolbens 2 beim Unterschreiten des Mindestreservehubes am pedalnahen Ende 24 anschlägt und der Steuerschieber 18 gegen die Kraft der Druckfeder 21 in Betätigungsrichtung mit verschoben wird, wobei der Stößel 23 in der Kurvenbahn 22 abläuft und in Axialrichtung verschoben wird.

Weiteres Bestandteil der beschriebenen Bremsanlage ist ein Absperrventil 25, das in einem Fortsatz des Gehäuses 1 untergebracht ist. Der Fortsatz 26 weist eine zylindrische Bohrung 27 auf, in der ein Kolben 28 unter Abdichtung ge­ führt ist. Das dem Stößel 23 abgewandte Ende des Kolbens 28 ist über ein 3/2-Wegeventil 29 normalerweise mit dem drucklosen Nachlaufbehälter 20 verbunden. Bei einer Um­ schaltung des 3/2-Wegeventils 29 ist die dem Stößel 23 ab­ gewandte Stirnfläche des Kolbens 28 über die Druckleitung 30 mit einem Druck beaufschlagbar, der dem jeweils über das Bremspedal eingestellten hydraulischen Hilfsdruck entspricht. In einem Raum 31 des Fortsatzes 26 ist eine Druckfeder 32 vorgesehen, die den Kolben 28 in der Normalstellung des 3/2-Wegeventils in einer definierten Endstellung hält. Darüber hinaus hat der Raum 31 des Fortsatzes 26 über eine entsprechende Druckleitung eine permanente Verbindung zum drucklosen Nachlaufbehälter 20.

Innerhalb des Kolbens 28 ist ein Rückschlagventil 33 vor­ gesehen, das im wesentlichen aus einem durch eine Druck­ feder 34 belasteten kugelförmigen Schließglied 35 und einem im Kolben 28 angeformten Ventilsitz 36 besteht. Das Rückschlagventil 33 ist dabei derart geschaltet, daß bei Bremsbetätigung bzw. bei einer Vergrößerung des Ringraumes 6 Druckmittel vom drucklosen Nachlaufbehälter 20 zum Ring­ raum 6 nachfließen kann. In Bremslösezustand sowie während Normalbremsungen ist der Kolben 28 durch die Feder 32 in einer Axiallage fixiert, in der der Stößel 23 keinen Ein­ fluß auf die Stellung des Schließgliedes 35 hat. Bei einer Umschaltung des 3/2-Wegeventils 29 überwindet der auf die dem Stößel abgewandte Seite des Kolbens 28 lastende Druck die Kraft der Druckfeder 32, so daß der Kolben 28 eine Axiallage einnimmt, in der das Schließglied 35 vom Ventil­ sitz 36 abgehoben wird, sobald der Steuerschieber 18 in der Zeichnung nach links oder rechts bewegt wird.

Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschriebenen Bremsanlage näher erläutert, wobei vom Bremslösezustand ausgegangen wird, in der alle beweglichen Teile der Brems­ anlage die aus der Darstellung ersichtliche Position einnehmen. Ferner ist vorausgesetzt, daß eine hydraulische Hilfsenergie zur Betätigung des Hauptzylinderkolbens 2 zur Verfügung steht. Bei Bremsbetätigung wird daher über ein aus der Darstellung nicht ersichtliches Bremsventil in einem Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers ein hydraulischer Hilfsdruck erzeugt, der im wesentlichen der auf das Bremspedal ausgeübten Betätigungskraft F pro­ portional ist und nach Überwindung der Dichtungsreibungen dafür sorgt, daß der Hauptzylinderkolben 2 in Betätigungs­ richtung verschoben wird. Eine Verschiebung des Haupt­ zylinderkolbens 2 in Betätigungsrichtung hat infolge der Kolbenstufe 5 mit größerem Durchmesser zur Folge, daß der Gehäuseraum 7 volumenmäßig verkleinert wird, wobei das aus dem Gehäuseraum 7 verdrängte Flüssigkeitsvolumen über die Dichtmanschette 16 in die Arbeitskammer 15 des Haupt­ zylinders fließt. Somit findet bereits bei einer relativ geringen Verschiebung des Hauptzylinderkolbens 2 ein Druckmittelaustausch zwischen dem Gehäuseraum 7 und der Arbeitskammer 15 statt, wodurch zunächst das erforderliche Schluckvolumen zu den an der Arbeitskammer 15 ange­ schlossenen Bremsbetätigungsorganen geliefert wird.

Bei einer Verschiebung des Hauptzylinderkolbens 2 schließt ferner das Zentralventil 14, so daß eine hydraulische Ver­ bindung zwischen der Arbeitskammer 15 und dem drucklosen Nachlaufbehälter 20 unterbrochen ist. Bei fortgesetzter Verschiebung des Hauptzylinderkolbens 2 werden daher nach Verschließen des Zentralventils 14 der Gehäuseringraum 7 und die Arbeitskammer unter Druck gesetzt. Auf diese Weise ist eine an der Arbeitskammer 15 des Hauptzylinders angeschlossene Radbremse 37 unter Druck setzbar.

Bei einer Verschiebung des Hauptzylinderkolbens 2 in Betätigungsrichtung wird der Ringraum 6 volumenmäßig vergrößert, wobei Flüssigkeitsvolumen zum Ringraum 6 über das Rückschlagventil 33 nachgesaugt wird.

Nach einem konstruktiv vorgebbaren Betätigungsweg des Hauptzylinderkolbens 2 schlägt der Kolbenabschnitt 5 am pedalnahen Ende 24 des Stößels 23 an, so daß der Stößel 23 über die Kolbenstufe 5 gegen die Kraft der Druckfeder 21 mit in Betätigungsrichtung verschoben wird. Der Stößel 23 bewegt sich dabei in Axialrichtung auf den Kolben 28 zu, kommt aber mit dem Schließglied 35 des Rückschlagventils 33 nicht in Berührung.

Beim Bremslösevorgang kehren sich die beschriebenen Bewegungsvorgänge um, bis wiederum die aus der Darstellung ersichtliche Position der Teile hergestellt ist. Die Rückstellung des Hauptzylinderkolbens 2 wird dabei im wesentlichen durch die Kraft der Druckfeder 10 hergestellt, während der Steuerschieber 18 durch die Druckfeder 21 in Bremslöserichtung verschoben wird.

Im folgenden sei ein Betriebszustand angenommen, in der der Steuerschieber 18 durch den Kolbenabschnitt 5 des Hauptzylinderkolbens 2 bereits in Betätigungsrichtung verschoben worden ist. Wie der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen ist, hat daher der Stößel 23 eine Bewegung in Axialrichtung ausgeführt, durch die der Abstand zwischen dem Stößel 23 und dem Schließglied 35 verkleinert wurde. Tritt in einem derartigen Betriebszustand ein kritischer Schlupfwert an der Radbremse 37 auf, so erfolgt eine Um­ schaltung des 3/2-Wegeventils 29, was zur Folge hat, daß die dem Stößel 23 abgewandte Stirnfläche des Kolbens 28 mit dem jeweils im Druckraum des hydraulischen Kraftver­ stärkers eingestellten Druck beaufschlagt wird, so daß der Kolben 28 gegen die Kraft der Druckfeder 32 verschoben wird.

Bei der beschriebenen Bremsanlage wird während der Brems­ schlupfregelung ferner dem Gehäuseraum 7 dynamisches Druckmittel zugeführt, so daß infolge der Druckbeauf­ schlagung des Kolbenabschnitts 5 mit größerem Durchmesser eine Kraftkomponente in Bremslöserichtung auf den Haupt­ zylinderkolben 2 ausgeübt wird. Das Rückschlagventil 33 ist in diesem Betriebszustand geöffnet, so daß der Ring­ raum 6 mit dem drucklosen Nachlaufbehälter 20 verbunden ist bzw. ein Volumenausgleich zwischen dem Ringraum 6 und dem drucklosen Nachlaufbehälter 20 erfolgen kann. Durch die angesprochene Druckbeaufschlagung des Raumes 7 wird daher der Hauptzylinderkolben in Bremslöserichtung ver­ schoben. Dabei wird der Steuerschieber 18 infolge der Kraft der Druckfeder 21 dem Hauptzylinderkolben nachge­ führt, bis der Stößel 23 wiederum in die Kurvenbahn 22 eingreift, wodurch das Schließglied 35 wiederum am Ventil­ sitz 36 zur Anlage kommt, so daß eine hydraulische Verbin­ dung zwischen dem Ringraum 6 und dem drucklosen Nachlauf­ behälter abgesperrt ist. Eine weitere Verschiebung des Hauptzylinderkolbens 2 ist demnach nicht mehr möglich, da der Ringraum 6 nunmehr hydraulisch abgesperrt ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der zur Betätigung der Radbremse 37 notwendige Mindestreservehub auf jeden Fall zur Verfügung steht.

• Auflistung der Einzelteile 1 Gehäuse
  2 Hauptzylinderkolben
  3 Kolbenabschnitt
  4 Kolbenabschnitt
  5 Kolbenabschnitt
  6 Ringraum
  7 Gehäuseraum
  8 Fortsatz (2)
  9 Gehäusebohrung
  10 Druckfeder
  11 Boden (9)
  12 topfartiger Federteller
  13 Verschlußglied
  14 Zentralventil
  15 Arbeitskammer
  16 Dichtmanschette
  17 Gehäusebohrung
  18 Steuerschieber
  19 Raum
  20 druckloser Nachlaufbehälter
  21 Druckfeder
  22 Kurvenbahn
  23 Stößel
  24 pedalnahes Ende
  25 Absperrventil
  26 Fortsatz
  27 Zylinderbohrung
  28 Kolben
  29 3/2-Wegeventil
  30 Druckleitung
  31 Raum
  32 Druckfeder
  33 Rückschlagventil
  34 Druckfeder
  35 Schließglied
  36 Ventilsitz
  37 Radbremse

Claims (7)

1. Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit Schlupf­ regelung, bei der ein Bremsdruckgeber mit einem durch einen hydraulischen Hilfsdruck in Betätigungsrichtung verschiebbaren Verstärkerkolben mit einem nachge­ schalteten Hauptzylinderkolben vorgesehen ist, wobei der Hauptzylinderkolben als Stufenkolben ausgebildet ist und eine Arbeitskammer und einen sich bei einer Bewegung des Hauptzylinderkolbens in Betätigungs­ richtung verkleinernden Raum begrenzt, der über ein Rückschlagventil mit der Arbeitskammer verbunden ist, und bei der im Bremsdruckgeber ein sich bei einer Be­ wegung des Hauptzylinderkolbens in Betätigungs­ richtung vergrößernder Raum vorgesehen ist, der durch ein Absperrventil absperrbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Absperrventil (25) wegabhängig vom Hauptzylinderkolben schaltbar ist.

2. Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (25) normalerweise über ein 3/2-Wege­ ventil (29) mit einem drucklosen Behälter (20) ver­ bunden ist und daß das Absperrventil (25) durch eine Umschaltung des 3/2-Wegeventils (29) im Regelfall in eine Bereitschaftsstellung schaltbar ist.

3. Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Absperrventil (25) während der Bremsschlupfregelung der hydraulische Hilfsdruck zugeführt ist.

4. Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Hauptzylinder­ kolben (2) ein mit einer Kurvenbahn (22) versehener Steuerschieber (18) anschlagbar ist, durch den ein das Absperrventil (25) betätigender Stößel (23) in Axialrichtung verschiebbar ist.

5. Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (18) im wesentlichen achsparallel zum Hauptzylinderkolben (2) im Gehäuse (1) angeordnet ist.

6. Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Haupt­ zylinderkolben (3) ferne Ende (24) des Steuer­ schiebers (18) an einer Druckfeder (21) abgestützt ist, die ihrerseits in einem mit dem drucklosen Nachlaufbehälter (20) in Verbindung stehenden Raum (19) untergebracht ist.

7. Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Druckfeder (21) einstellbar ist.