DE3726798A1 - Schlupfgeregelte bremsanlage - Google Patents
Schlupfgeregelte bremsanlageInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine schlupfgeregelte
Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Bremsanlage ist durch die DE-OS 36 01 914
beschrieben. Bei dieser Bremsanlage wird zu Beginn einer
Schlupfregelung Druckmittel aus den Pumpen in die Ar
beitsräume des Hauptzylinders gefördert, wodurch die
Kolben bis in ihre Grundposition zurückgestellt werden.
Dadurch öffnen die Zentralventile, so daß Druckmittel in
den Vorratsbehälter abfließen kann und der Pumpendruck
fußkraftproportional eingestellt ist. Diese Bremsanlage
hat zwar den Vorteil, daß mit geringem Ventilaufwand
eine Bremsschlupfregelanlage verwirklicht ist, hat aber
den Nachteil, daß die Kolben während einer Regelung in
ihre Grundposition zurückgestellt werden. Zwangsläufig
wird dadurch auch das Pedal bis in die Grundpositionen
verschoben, was von dem Fahrer als unangenehm empfunden
wird.
Der Erfinder stellt sich daher die Aufgabe, eine ein
fache Bremsanlage zu verwirklichen, bei der das Pedal
nicht vollständig zurückgestellt wird. Der Ventilaufwand
soll möglichst gering bleiben. Die Rückstellung soll so
erfolgen, daß für eine Notbremsung stets ein
ausreichendes Druckmittelvolumen im Hauptzylinder
vorhanden ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Pumpendruck in
Abhängigkeit von der Position der Hauptzylinderkolben
bestimmt ist.
Vorzugsweise wird man vorsehen, daß bei kleinen Ver
schiebewegen des Hauptzylinderkolbens der Pumpendruck
dem erreichten Hauptzylinderdruck entspricht. Bei Ver
schiebewegen über eine bestimmte Position hinaus kann in
vorteilhafter Weise vorgesehen werden, daß der Pum
pendruck größer ist als der erreichte Hauptzylinder
druck.
Am einfachsten läßt sich dies durch ein Druckbegren
zungsventil erreichen, das vom Hauptzylinderkolben über
ein Federsystem mit einer Steuerkraft beaufschlagt wird.
Das Federsystem besteht vorzugsweise aus zwei Federn,
die verschiedene Härten aufweisen, die nacheinander
wirksam werden.
Wird eine Zweikreis-Bremsanlage vorgesehen, so wird der
Hauptzylinder ein Tandemhauptzylinder sein, wobei in
günstiger Weise das Federsystem am Schwimmkolben 5 ab
gestützt ist.
In einigen Fällen kann es günstiger sein, das Feder
system nicht am Schwimmkolben, sondern am Druckstangen
kolben oder aber, falls dem Hauptzylinder ein Verstärker
vorgeschaltet ist, an dessen bewegliche Wand abgestützt
ist. Weiterhin können zwei Pumpen vorgesehen werden, die
über je ein Druckbegrenzungsventil in den
Vorratsbehälter pumpen, wobei das eine
Druckbegrenzungsventil von dem Federsystem mit einer
Steuerkraft, während das andere Druckbegrenzungsventil
vom Druck am Eingang des ersten Druckbegrenzungsventils
beaufschlagt ist.
Der Erfindungsgedanke soll im folgenden anhand eines
Ausführungsbeispiels näher dargelegt werden. In der Er
läuterung wird auf Figuren bezug genommen, wobei die
Fig. 1 die Bremsanlage teils in schematischer,
teils in geschnittener Weise, die
Fig. 2a, b, c mögliche Ausführungen des Federsystems
und die
Fig. 3 in Diagrammform die Abhängigkeit zwischen
dem Pumpendruck und dem Verschiebeweg des
Hauptzylinderkolbens darstellt.
Zunächst wird auf die Fig. 1 bezug genommen. Der Tandem
hauptzylinder 1 besteht aus einem Gehäuse 2, in deren
Bohrung 3 ein Druckstangenkolben 4 und ein Schwimmkolben
5 dichtend geführt sind. Die Kolben begrenzen die Ar
beitsräume 6 und 7.
In der dargestellten Grundposition stehen die Arbeits
räume 6 und 7 über offene Zentralventile 8 und 9 mit
einem Vorratsbehälter 10 in Verbindung.
Die Zentralventile sind in den Arbeitskolben 4,5 ange
ordnet, wobei ihre Schließglieder von einem Stößel, der
an gehäusefesten Stiften 11, 12 angelegt ist, in Offen
stellung gehalten wird.
An den Arbeitsräumen 6, 7 sind jeweils paarweise die Rad
bremsen VR, VL, HR, HL über Bremsleitungen 13, 14 ange
schlossen.
Beim Betätigen der Bremse durch Niedertreten eines nicht
dargestellten Pedals wird der Druckstangenkolben 4 in
die Bohrung 2 hineingeschoben. Das Zentralventil 8
schließt, und im Arbeitsraum 6 baut sich ein Druck auf.
Dieser Druck wird auf den Schwimmkolben 5 übertragen,
der ebenfalls in die Bohrung hineinverschoben wird, so
daß das Zentralventil 9 schließt, und im Arbeitsraum 7
ebenfalls ein Druck aufgebaut wird. Dieser Druck setzt
sich über die Bremsleitungen 13, 14 zu den Radbremsen
fort. Dies ist die konventionelle Betätigung der Bremse.
Um den Radschlupf während einer Bremsung regulieren zu
können und so insbesondere das Blockieren der Räder zu
verhindern, ist jeder Radbremse ein Einlaßventil 15 und
ein Auslaßventil 16 zugeordnet. Das Einlaßventil 15 ist
in die Bremsleitung eingeschaltet und wird elektro
magnetisch betätigt, wobei es im stromlosen Zustand
offen ist. Das Auslaßventil 16 verbindet die Radbremse
über eine Entlastungsleitung 17 mit dem Vorratsbehälter
10. Das Auslaßventil wird ebenfalls elektromagnetisch
angesteuert und ist im stromlosen Zustand geschlossen.
Weiterhin sind jeder Druckleitung 13, 14 eine Pumpe 18
zugeordnet, die aus dem Vorratsbehälter 10 über Rück
schlagventile 19 in die jeweilige Bremsleitung 13, 14
fördert.
Jeder Pumpe 18 ist ein Druckbegrenzungsventil 20, 21 zu
geordnet, das den Pumpenausgang mit dem Vorratsbehälter
10 verbindet.
Das eine Druckbegrenzungsventil 21 wird von einem Feder
system 22, das noch näher zu beschreiben ist, kraft
beaufschlagt. Der Schaltpunkt des Druckbegrenzungs
ventils 21 stellt sich entsprechend der Kraftübertragung
im Federsystem 22 ein.
Das andere Begrenzungsventil 22 wird vom Druck an der
Eingangsseite des Druckbegrenzungsventils 21 kraftbeauf
schlagt, so daß beide Druckbegrenzungventile 20, 21 je
weils den gleichen Schaltdruck aufweisen.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß natürlich auch beide
Begrenzungsventile von jeweils einem Federsystem beauf
schlagt werden können.
Das Federsystem 22 stützt sich über einen Stößel 23 am
Schwimmkolben 5 ab. Die Position des Schwimmkolbens 5
bestimmt somit die Vorspannung des Federsystems und die
auf das Druckbegrenzungsventil übertragene Kraft.
Nunmehr kann die Funktion der Bremsanlage im Falle einer
Bremsschlupfregelung beschrieben werden.
Das Drehverhalten der Räder wird während einer Bremsung
von Sensoren überwacht. Stellt eine Auswertelektronik
fest, daß eines der Räder droht zu blockieren, so wird
zunächst das entsprechede Einlaßventil 15 geschaltet,
wodurch der Druck in der entsprechenden Bremse trotz
weiterer Druckerhöhung in der entsprechenden Drucklei
tung 13 oder 14 konstant bleibt. Sollte das Halten des
Drucks in der Radbremse nicht ausreichen, um eine Wie
derbeschleunigung des Rades zu erreichen, so wird das
Auslaßventil 16 geöffnet, so daß Druckmittel aus der
Radbremse in den Vorratsbehälter 10 abströmen kann, wo
durch eine Druckentlastung der Radbremse erfolgt. Stellt
die Auswerteelektronik fest, daß das Rad in ausreichen
der Weise wiederbeschleunigt ist, so werden die Ventile
15, 16 umgeschaltet, so daß die Radbremse erneut vom
Druck beaufschlagt wird.
Auf diese Weise kann der Schlupf des Rades kontrolliert
und reguliert werden.
Mit Beginn einer Schlupfregelung wird der Motor M ange
schaltet, so daß die Pumpen 18 aus dem Vorratsbehälter
fördern. Das Druckmittel gelangt über die Rückschlag
ventile 19 in die Arbeitsräume 6 und 7 und bei geöff
netem Ventil 15 zu den Radbremsen.
Es sind nun zwei Fälle zu unterscheiden.
Wenn zu Beginn der Schlupfregelung der Schaltpunkt der
Druckbegrenzungsventile 20, 21 größer ist als der
momentane Druck in den Arbeitsräumen 6 und 7, das ist
der Hauptzylinderdruck, so sind die Druckbegrenzungs
ventile 20, 21 geschlossen und das Druckmittel wird in
die Arbeitsräume 6 und 7 gefördert. Dies führt dazu, daß
die Kolben 5 und 4 in der Darstellung nach Fig. 1 nach
rechts verschoben werden, wodurch auch das Federsystem
22 entlastet und in weiterer Folge der Schaltpunkt der
Druckbegrenzungsventile 20, 21 gesenkt wird.
Entspricht der Schaltdruck der Druckbegrenzungsventile
20, 21 dem Druck im Hauptbremszylinder bzw. dem
Pumpendruck, so wird das von den Pumpen geförderte
Druckmittel über die Druckbegrenzungsventile 20, 21 in
den Vorratsbehälter 10 gefördert.
Im zweiten Fall, der zu betrachten ist, liegt der
Schaltpunkt der Ventile 20, 21 zu Beginn einer Regelung
unterhalb des Hauptzylinderdrucks. Die Pumpen 18 fördern
dann über die offenen Druckbegrenzungsventile 20, 21 in
den Vorratsbehälter 10.
Das aus der Radbremse abgelassene Druckmittel wird daher
aus dem Hauptzylinder ergänzt, indem die Arbeitskolben
in der Darstellung gemäß der Fig. 1 nach links verscho
ben werden. Dadurch werden die Druckbegrenzungsventile
stärker belastet, bis der Schaltdruck der Druckbegren
zungsventile dem Hauptzylinderdruck bzw. dem Pumpendruck
entspricht.
Durch geeignete Ausgestaltung des Federsystems 22 läßt
sich die Pedaldruckstellung im Falle einer Regelung
beeinflussen.
Dazu wird auf die Fig. 2a bis 2c bezug genommen.
Die Figuren zeigen stets einen Stößel 23, der vom
Schwimmkolben 5 verschoben wird (Beim Betätigen der
Bremse in Darstellung nach Fig. 2a-c nach rechts).
Weiterhin erkennt man einen Abstützpunkt 24, der mit dem
Druckbegrenzungsventil 21 verbunden ist. Die Reaktions
kraft F auf diesen Abstützpunkt ist die Steuerkraft auf
das Druckbegrenzungsventil 21. Weiterhin zeigt jede Aus
führungsform zwei Federn 25 und 26, wobei die Feder 25
eine größere Federrate aufweist als die Feder 26.
Diese Federn sind entweder parallel (Fig. 2a) oder hin
tereinander (Fig. 2b und 2c) angeordnet.
In der Fig. 2a ist die weiche Feder 26 zwischen dem
Stößel 23 und dem Abstützpunkt 24 angeordnet und die
harte Feder 25 zwischen dem Stößel 23 und einem Zwi
schenteil 27, das über einen Anschlagring 28 am Stößel
23 an einer Verschiebung im Sinne einer Ausdehnung der
Feder 25 verhindert ist. Abstützpunkt 24 und Zwischen
teil 27 haben einen Abstand S voneinander.
In der dargestellten Position wirkt lediglich die Kraft
der Feder 26 auf den Abstützpunkt, bis nach einem Ver
schiebeweg S der Anschlagring 28 am Abstütztpunkt 24
anliegt und bei weiterer Verschiebung die Kraft der
Feder 25 wirksam wird.
In der Ausführungsform nach Fig. 2b ist das Zwischenteil
27 zwischen den Federn angeordnet, wobei sich die Feder
25 (große Federrate) am Abstützpunkt 24 und am Zwischen
teil 27 abstützt und die Feder 26 (kleine Federrate) am
Zwischenteil 27 und am Stößel 23. Nach Überwindung der
Strecke S zwischen einem Abstützpunkt am Stößel 23 und
dem Zwischenteil 27 kann die Feder 26 nicht weiter kom
primiert werden, so daß lediglich die Federkraft der Fe
der 25 wirksam ist.
Eine kompakte Bauform ist in der Fig. 2c dargestellt,
hier ist im Gegensatz zu Fig. 2b die weiche Feder 25
zwischen Abstützpunkt 24 und dem Zwischenteil 27 abge
stützt und die harte Feder 25 zwischen dem Zwischenteil
27 und dem Stößel 23. Der Abstand zwischen dem
Abstützpunkt 24 und dem Zwischenteil 27 ist s.
Durch das Federsystem gemäß den Fig. 2a bis 2c folgt ein
bestimmter Zusammenhang zwischen dem Pumpendruck und dem
Verschiebeweg des Schwimmkolbens 5. Dies ist in der Fig.
3 dargestellt.
Auf der X-Achse des Diagramms ist der Verschiebeweg des
Schwimmkolbens 5 abgetragen. Der Verschiebeweg wird mit
s HZ bezeichnet. Auf der Y-Achse wird der Pumpendruck
abgetragen. Der Pumpendruck ist mit p p bezeichnet.
Der Zusammenhang zwischen dem Pumpendruck p p und dem
Verschiebeweg des Schwimmkolbens s HZ wird durch die
Kurve 29 beschrieben, die drei charakteristische Punkte
A, B und C aufweist. Der Punkt A ist nach einem
Verschiebeweg s (siehe Beschreibung Federsystem) er
reicht, wobei die Kurvensteigung durch die Federrate der
weichen Feder 25 bestimmt ist. Nach einem weiteren klei
nen Verschiebungsweg ist der Punkt B erreicht, der vom
Maximalpumpendruck bestimmt ist. Die steigende Kurve
zwischen den Pumpen A und B wird durch die Federrate der
harten Feder 26 bestimmt. Trotz weiterer Verschiebung
des Schwimmkolbens 5 bis in den Punkt C, das ist der ma
ximale Verschiebeweg, steigt der Pumpendruck nicht wei
ter an, da sein Maximaldruck erreicht ist.
Zur Verdeutlichung der Funktionsweise des Bremsgeräts,
ist in das Diagramm der Fig. 3 die Kurve 30 eingezeich
net, die den Zusammenhang zwischen dem Hauptzylinder
druck und dem Verschiebeweg der Hauptzylinderkolben be
schreibt, der bei einer konventionellen Bremsbetätigung
festzustellen ist. Diese Kurve ist strichpunktiert ge
zeichnet. Wesentlich ist, daß diese Kurve im Bereich bis
zum Punkt A in etwa gleichmäßig mit der Kurve 29 ver
läuft.
Erfolgt nun eine Bremsung auf niedrigem Reibniveau, wo
bei der Verschiebeweg des Schwimmkolbens zu Beginn der
Schlupfregelung unterhalb des Punkts A liegt, so ent
spricht der Schaltpunkt der Druckbegrenzungsventile in
etwa dem Hauptzylinderdruck. Es sind allenfalls kleine
Verschiebewege des Schwimmkolbens 5 notwendig, damit der
Schaltpunkt der Druckbegrenzungsventile 20, 21 dem Haupt
zylinderdruck, der fußkraftproportional ist, entspricht.
Zu Beginn einer Schlupfregelung verbleiben somit die
Kolben 5 und 6 in ihrer Position, und es wird Druckmit
tel aus den Pumpen 18 zu den Radbremsen gefördert, das
einen fußkraftproportionalen Druck aufweist. Überschüs
siges Druckmittel wird über die Druckbegrenzungsventile
20, 21 zum Ausgleichsbehälter 10 gefördert.
Anders ist die Situation, wenn eine Bremsung auf hohem
Reibwert erfolgt, und der Verschiebeweg der Kolben 4 und
5 zwischen den Pumpen A und C liegt. Nun ist der Schalt
druck der Druckbegrenzungsventile 20, 21 wesentlich grö
ßer als der Hauptzylinderdruck, so daß die Druckbegren
zungsventile 20, 21 geschlossen sind, und Druckmittel aus
den Pumpen über die Rückschlagventile 19 in die Arbeits
räume 6 und 7 gefördert wird. Die Kolben werden zurück
gestellt, d.h. gemäß der Darstellung in der Fig. 1 nach
rechts verschoben. Die Verschiebung findet so lange
statt, bis eine Position zwischen den Punkten A und B
erreicht wird, wo der fußkraftproportionale Hauptzylin
derdruck dem Schaltdruck der Druckbegrenzungsventile
20, 21 entspricht, so daß nun das Druckmittel nicht mehr
in die Arbeitsräume 6, 7, sondern über die Druckbegren
zungsventile 20, 21 in den Vorratsbehälter 10 gefördert
wird.
Zu Beginn einer Regelung auf hohem Reibwert werden daher
die Kolben 5 und 6 stets in eine Position zwischen den
Punkten A und B zurückgestellt.
Die Punkte A und B können nun so bestimmt werden, daß im
Hauptzylinderkolben ein ausreichendes Druckmittel vor
handen ist, damit bei Ausfall der Pumpen 18 während
einer Regelung noch eine Notbremsung möglich ist.
Es wird so erreicht, daß in sehr vielen Fällen das Pedal
zu Beginn einer Schlupfregelung in der erreichten Po
sition verbleibt (der Verschiebeweg ist kleiner als die
Strecke s) oder aber in eine Position zurückgestellt
wird, die von der Grundposition verschieden ist. Es wird
auf jeden Fall vermieden, daß, wie im St.d.T. vorge
schlagen wird, das Bremspedal vollständig zurückgestellt
wird.
Bezugszeichenliste
1 Tandemhauptzylinder
2 Gehäuse
3 Bohrung
4 Druckstangenkolben
5 Schwimmkolben
6 Arbeitsraum
7 Arbeitsraum
8 Zentralventil
9 Zentralventil
10 Vorratsbehälter
11 gehäusefester Stift
12 gehäusefester Stift
13 Bremsleitung
14 Bremsleitung
15 Einlaßventil
16 Auslaßventil
17 Entlastungsleitung
18 Pumpe
19 Rückschlagventil
20 Druckbegrenzungsventil
21 Druckbegrenzungsventil
22 Federsystem
23 Stößel
24 Abstützpunkt
25 Feder (weich)
26 Feder (hart)
27 Zwischenteil
28 Anschlagring
29 Diagrammkurve
30 Diagrammkurve
2 Gehäuse
3 Bohrung
4 Druckstangenkolben
5 Schwimmkolben
6 Arbeitsraum
7 Arbeitsraum
8 Zentralventil
9 Zentralventil
10 Vorratsbehälter
11 gehäusefester Stift
12 gehäusefester Stift
13 Bremsleitung
14 Bremsleitung
15 Einlaßventil
16 Auslaßventil
17 Entlastungsleitung
18 Pumpe
19 Rückschlagventil
20 Druckbegrenzungsventil
21 Druckbegrenzungsventil
22 Federsystem
23 Stößel
24 Abstützpunkt
25 Feder (weich)
26 Feder (hart)
27 Zwischenteil
28 Anschlagring
29 Diagrammkurve
30 Diagrammkurve
Claims (13)
1. Schlupfgeregelte Bremsanlage, bestehend aus
einem Hauptzylinder (1), der vorzugsweise
hilfskraftunterstützt betätigbar ist, aus einer
Pumpe (18), die im Falle einer Schlupfregelung
Druckmittel in den Hauptzylinder (1) fördert,
mit den Radbremsen zugeordneten Ventilen (15, 16)
zur Druckbe- und -entlastung der Radbremsen, da
durch gekennzeichnet, daß der Pum
pendruck in Abhängigkeit von der Position des
Hauptzylinderkolbens (4, 5) bestimmt ist.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß in Positionen des
Kolbens, die zwischen der Grundposition und
einer vorbestimmten Position liegen, der
Pumpendruck in etwa dem Hauptzylinderdruck
entspricht, der durch die Verschiebung des
Kolbens (4, 5) in die jeweilige Position im
Hauptzylinder (1) erreichbar ist.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß in einer Position
des Kolbens (4, 5), die über eine vorbestimmte
Position hinaus (Verschiebeweg S) liegt, der
Pumpendruck größer ist als der
Hauptzylinderdruck, der durch die
Verschiebung des Kolbens (4, 5) in die jeweilige
Position im Hauptzylinder (1) erreichbar ist.
4. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpe (18) über ein Druckbegrenzungs
ventil (20, 21) in den Vorratsbehälter (10) för
dert.
5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Schaltdruck des
Druckbegrenzungsventils (20, 21) von der Position
des Hauptzylinderkolbens (4, 5) bestimmt ist.
6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Druckbegren
zungsventil (20, 21) über ein Federsystem (22) am
Hauptzylinderkolben (4, 5) abgestützt ist.
7. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Federsystem
(22) mindestens zwei Federn (25, 26) aufweist.
8. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Federn parallel
angeordnet sind und daß die Feder (25) mit der
größeren Federrate beim Erreichen der Umschalt
position des Hauptzylinderkolbens (Verschiebeweg
S) in Wirkung tritt.
9. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Federn hinter
einander angeordnet sind, und daß die Feder (26)
mit der kleineren Federrate beim Erreichen der
Umschaltposition des Hauptzylinderkolbens (Ver
schiebeweg S) wirkungslos wird.
10. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Hauptzylinder ein Tandemhauptzylinder
(1) ist, der einen Druckstangenkolben (4) und
einen Schwimmkolben (5) aufweist, die zwei Ar
beitsräume (6, 7) begrenzen.
11. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Position des
Schwimmkolbens (5) den Schaltdruck des Druckbe
grenzungsventils (20, 21) bestimmt.
12. Bremsanlage nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß jedem Arbeitsraum
(6, 7) eine Pumpe (18) zugeordnet ist.
13. Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß jede Pumpe (18)
über ein Druckbegrenzungsventil (20, 21) an den
Vorratsbehälter (10) angeschlossen ist, wobei
das eine Druckbegrenzungsventil (21) vom
Federsystem (22) und das andere
Druckbegrenzungsventil (20) vom Eingangsdruck
des Druckbegrenzungsventils (21) beaufschlagt
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873726798 DE3726798C2 (de) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | Schlupfgeregelte Bremsanlage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873726798 DE3726798C2 (de) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | Schlupfgeregelte Bremsanlage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3726798A1 true DE3726798A1 (de) | 1989-02-23 |
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