DE3906530C2 - Blockiergeschützte, druckmittelbetätigte Bremsanlage mit Antriebsschlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine blockiergeschützte, druckmit­ telbetätigte Bremsanlage mit Antriebsschlupfregelung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine derartige Bremsanlage wird in der gattungsbildenden Deutschen Patentschrift DE 31 37 287 C2 beschrieben. Es handelt sich um eine Bremsanlage mit der sowohl der Bremsschlupf, als auch der Antriebsschlupf geregelt werden kann. Dazu sind den Rädern Ein- und Auslaßventile zugeordnet, mit denen der Radbremse zur Druckerhöhung Druckmittel zugeführt oder zur Drucksenkung Druckmittel entzogen wird. Druckauf- und -abbau er­ folgen in schneller Folge, so daß am Rad ein optimaler Schlupfwert eingestellt werden kann. Dazu muß aber ständig das Druckmittel, das der Radbremse entzogen wurde, nachgefüllt werden. Der Pumpenantrieb wird daher zu Beginn einer Schlupfregelung eingeschaltet. Es vergeht ein kleiner Zeitraum, bis die Pumpen ihre maximale Förderleistung erreicht haben. Bei einer Bremsschlupfregelung ist dies unkritisch, da in den Radbremsen zunächst der Druck gesenkt werden muß, d. h. Druckmittel aus den Bremsen entnommen wird. Des weiteren steht das Druckmittelvolumen des Hauptzylinders zur Verfügung, der kurzfristig die Funktion eines Speichers übernimmt. Anders stellt sich die Situation für den Fall der Antriebsschlupf­ regelung dar. Zum einen muß den Radbremsen als erstes Druckmittel zugeführt werden, damit ein Durchdrehen der Räder vermieden wird. Zum zweiten ist der Hauptzylinder während einer Antriebsschlupfregelung von den Radbremsen abgekoppelt, so daß er keine Speicherfunktion übernehmen kann.

In der nicht vorveröffentlichten Schrift DE 38 00 854 A1 wird eine blockiergeschützte Bremsanlage vorgeschlagen, die über einen Speicher verfügt, der aus einem Zylinder und einem darin dichtend geführten Kolben besteht.

Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, einen Speicher für eine antriebsschlupfgeregelte Bremsanlage zu konzipieren, der in der Lage ist, ein ausreichendes Druckmittelvolumen bei gleichbleibendem Druckniveau zu Verfügung zu stellen. Weiterhin muß gewährleistet sein, daß dieser Speicher kein zu großes Bauvolumen aufweist, damit er raumsparend im Fahrzeug untergebracht werden kann.

Die Aufgabe wird mit den Mitteln des Hauptanspruches gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, insbesondere des Speichers sind in den Unteransprüchen beschrieben. Vor allem die Anordnung des Kolbens und des Zylinders innerhalb des Raumes, der von den Platten und dem Faltenbalg umfaßt ist, bedingt eine raumsparende Anordnung.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles einer Bremsanlage mit einem erweiterten, auf die angetriebene Hinterachse beschränkten Antriebsschlupfregel-(ASR)-System mit zugehöriger Fig. 1 erläutert.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsformen des Speichers.

Die Bremsanlage besitzt ein als Bremsdruckgeber 1 im we­ sentlichen aus einem Tandemhauptzylinder 2 und einem vor­ geschalteten Unterdruckverstärker 3 bestehendes hydraulisches Aggregat. Über eine Druckstange 4 wird in bekannter Weise eine auf ein Bremspedal 5 ausgeübte Pedalkraft F auf den Unterdruckverstärker 3 und von diesem hilfskraftunter­ stützt auf die Hauptkolben 6, 7 des Tandem-Hauptzylinders 2 übertragen. In der dargestellten Lösestellung der Bremse sind die Druckkammern 8, 9 des Hauptzylinders 2 über ge­ öffnete Zentral-Regel-Ventile 10, 11, über Anschlußkanäle 12, 13 im Inneren der Kolben 6, 7, über Ringkammern 14, 15, über Anschlußbohrungen 16, 17 und über hydraulische Lei­ tungen 18, 19 mit einem Druckmittel-Reservebehälter 20 ver­ bunden. Zwei Haupt-Bremsleitungen 21, 22 des Tandem-Haupt­ zylinders 2 sind über elektromagnetisch betätigbare, in der Grundstellung auf Durchlaß geschaltete als Einlaßven­ tile 23, 24, 25, 26 fungierende SO-Ventile mit den Radbrems­ zylindern 27, 28, 29, 30 verbunden. Den Einlaßventilen 23, 24, 25, 26 ist je ein Rückschlagventil 23′, 24′, 25′, 26′ parallel geschaltet. Die Radbremszylinder 27, 28, 29, 30 sind außerdem an elektromagnetisch betätigbare, in der Grundstellung gesperrte, als Auslaßventile 31, 32, 33, 34 fungie­ rende SG-Ventile angeschlossen. Diese sind über eine hy­ draulische Rückflußleitung 35 mit einer Ausgangsleitung 36 des Druckmittel-Reservebehälters 20 verbunden. Dabei ist die Ausgangsleitung 36 zugleich eine Eingangsleitung 36 von elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpen 37, 38, die mit Pumpenausgängen 37′, 38′ versehen sind. Die Pumpen­ ausgänge 37′, 38′ führen über Rückschlagventile 39, 40 in die Hauptbremsleitungen 21, 22.

Am Pumpenausgang 38′ ist zwischen dem Rückschlagventil 40 und der Haupt-Bremsleitung 22 ein Anschluß 41 eines Druck­ speichers 42 mit zugehörigem Drucküberwachungsschalter 42′ vorgesehen. Zwischen dem Anschluß 41 und dem Druckspeicher 42 ist ein elektromagnetisch betätigbares SG-Ventil 43 mit Bypass 44 mit Überdruckventil 45 geschaltet. Der Druck­ überwachungsschalter 43 gibt bei Anliegen eines Mindest- bzw. eines Höchstdruckes im Speicher 42 Signale an eine elektronische Signalverarbeitungsschaltung 46 ab. Diese schaltet zum Zweck des Ladens bzw. Beenden des Ladens von Speicher 42 den Pumpenmotor M ein bzw. aus. Das Überdruck­ ventil 45 begrenzt den Höchstdruck im Druckspeicher 42 und ist für thermisch bedingten Überdruck vorgesehen. In der Haupt-Bremsleitung 22 der Hinterachse ist zwischen der Einmündung des Pumpenausgangs 38′ und der Druckkammer 8 ein elektromagnetisch betätigbares SO-Ventil 47 mit je einem Bypass 48, 49 mit Überdruckventil 50 bzw. mit einem Rückschlagventil 51 sowie mit vorgeschaltetem Druckschal­ ter 52 angeordnet. Der Druckschalter 52 ist über die Schaltung 46 mit dem Pumpenmotor M und dem Drucküber­ wachungsschalter 42′ verknüpft und bewirkt eine Unter­ brechung des Speicherlademodus bei Betätigung der Bremse und somit bei Druckaufbau in der Druckkammer 8, indem der Pumpenmotor M ausgeschaltet wird, selbst im Fall eines durch den Drucküberwachungsschalter 42′ signalisierten Druckbedarfs für den Druckspeicher 42.

Die Anwendung des Druckspeichers 42 verkürzt die Ansprech­ zeiten des Antriebsschlupfregelsytems im Vergleich zu her­ kömmlichen Systemen ohne Druckspeicher auf ≦ 20 ms und bewirkt dessen hervorragende Eignung für Kraftfahr­ zeuge mit Hinterachsantrieb und hoher Materialleistung und hoher Motorleistung.

Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen.

Der Speicher 42 besteht aus einer Grundplatte 60 und einer Deckplatte 61, die über einen Faltenbalg 62 miteinander verbunden sind. In den Innenseiten der Faltungen des Fal­ tenbalges liegt jeweils ein Verstärkungsring 63. An der Innenseite der Grundplatte 60 ist ein Zylinder 64 ange­ formt. In dem Zylinder gleitet dichtend ein Kolben 65, der mit der Deckplatte 61 verbunden ist. Die in den Zylinder 64 hineinragende Fläche des Kolbens 65 begrenzt den Speicherraum 70. Dieser weist einen Druckanschluß 66 auf, der in der Grundplatte 60 angeordnet ist.

In der Grundplatte 60 befindet sich weiterhin ein Vakuum­ anschluß 67, der in die Kammer 71 mündet. Die Kammer 71 wird von den Platten 60, 61 und dem Faltenbalg 62 be­ grenzt. Die maximale Ausdehnung des Faltenbalges 62 ent­ spricht dem maximalen Weg des Kolbens 65 im Zylinder 64.

In einer weiteren Ausführungsform (s. Fig. 3) wird die Einheit aus Grundplatte 60 und Deckplatte 61 sowie dem Faltenbalg 62 von einer geschlossenen Kapsel 68 aufgenom­ men. Diese Kapsel weist einen Anschluß 69 für einen Ver­ dichter auf.

In der Kammer 71 herrscht nun der Druck der Vakuumquelle, wobei die Vakuumquelle z. B. von dem Ansaugbereich des Ver­ brennungsmotors gebildet werden kann. Auf die Außenflächen der Grundplatte 60 und der Deckplatte 61 wirkt gemäß der Ausführung der Fig. 2 der Atmosphärendruck, bzw. gemäß der Ausführung der Fig. 3 der Druck, der durch den Verdichter erzeugt wird. Der Druck bewirkt, daß der Kolben 65 in den Zylinder 64 hineingeschoben wird, und daß das Druckmedium, das sich in der Speicherkammer 70 befindet, unter Druck gesetzt wird. Der Druck des Speichermediums wird bestimmt durch die wirksamen Flächen der Grundplatte 60 bzw. der Deckplatte 61 und dem Druckunterschied zwischen der Vaku­ umquelle und der Atmosphäre bzw. dem Verdichterdruck.

Nun wird wieder auf die Fig. 1 Bezug genommen.

Die Fahrzeugräder sind mit induktiven Sensoren S1 bis S4 ausgerüstet, die elektrische Signale erzeugen und damit die Raddrehgeschwindigkeit bzw. deren Änderung erkennen lassen. Diese Signale werden der elektronischen Signalver­ arbeitungs- und Verknüpfungsschaltung 46 zugeführt, die Bremsdruck-Steuersignale erzeugt, mit denen bei Blockier­ tendenz eines oder mehrerer Räder die zugeordneten Ein­ laß und Auslaßventile 23-26 und 31-34 pulsierend bzw. zeitweise umgeschaltet werden und somit der Bremsdruck konstant gehalten, abgebaut bzw. bei endender Blockierten­ denz wieder erhöht wird. Über die Ausgänge A1 bis A4 wer­ den hierzu Betätigungsmagnete der Einlaß- und Auslaßven­ tile über nicht mit dargestellte elektrische Leitungen bzw. Anschlüsse angesteuert.

Die Schaltung 46 kann in bekannter Weise durch fest ver­ drahtete Schaltkreise oder durch programmierbare elektro­ nische Bausteine, wie Mikrocomputer oder Mikrocontroller, realisiert werden.

Das Einschaltsignal zum Inbetriebsetzen des Antriebsmotors M der Hydraulikpumpen 37, 38, der während einer Schlupfre­ gelung laufen muß, wird über den Anschluß m an den Motor M angelegt.

Funktion: Bei Bremsbetätigung wird die Pedalkraft F, un­ terstützt durch den Unterdruck im Verstärker 3, auf die Hauptkolben 6, 7 übertragen. Die Zentral-Regel-Ventile 10, 11 schließen, so daß sich nunmehr in den Druckkammern 8, 9 und damit in den Haupt-Bremsleitungen 21, 22 Bremsdruck aufbauen kann, der über die Ventile 23 bis 26 zu den Rad­ bremszylindern 27 bis 30 gelangt.

Wird beim Bremsvorgang mit Hilfe der Sensoren S1 bis S4 und der Schaltung 46 eine Blockiertendenz an einem oder an mehreren Rädern erkannt, setzt die Antiblockierregelung ein: Auf ein Signal der Schaltung 46 werden die einer Blockiertendenz zugeordneten, betroffenen Einlaßventile 23 bis 26 in Sperrstellung geschaltet. Somit sind die be­ troffenen Radbremszylinder 27 bis 30 von den Haupt-Brems­ leitungen hydraulisch getrennt. Das Signal der Schaltung 46 schaltet gleichzeitig den Pumpenmotor M ein, woraufhin in den Pumpenausgängen 37′, 38′, und den Hauptbremsleitun­ gen 21, 22 sowie in den Druckkammern 8, 9 bis zu den Einlaß­ ventilen 23 bis 26 Druck aufgebaut wird. Der Volumen- bzw. Druckaufbau in den Druckkammern 8, 9 bewegt die Ar­ beitskolben 6, 7 entgegen der Pedalkraft F, bis deren Null-Position erreicht ist, in der die Zentral-Regel-Ven­ tile 10, 11 öffnen. Weiteres Druckmittelvolumen wird in dieser Position über die Zentral-Regel-Ventile 10, 11 in den Druckmittel-Reservebehälter 20 gefördert.

Eine Entleerung der Druckkammern 8, 9 wird somit bei ABS-Modus verhindert, ein notwendiges Reservevolumen in den Kammern 8, 9 ist gesichert. Somit ist, nach einem zwischen­ zeitlichen Druckabbau an den betroffenen Radbremszylindern durch öffnen der zugehörigen Auslaßventile, ein sofortiger erneuter Druckaufbau in diesen Radbremszylinders möglich.

Wird im Fahrbetrieb mit Hilfe der Sensoren S1 bis S4 und der Schaltung 46 eine Antriebsschlupftendenz an einem oder beiden Rädern der Antriebsachse erkannt, setzt die An­ triebsschlupfregelung ein: Auf ein Signal der Schaltung 46 wird das nicht einer Schlupftendenz zugeordnete Einlaßven­ til 25 oder 26 sowie das SO-Ventil 47 geschlossen, das SG-Ventil 43 des Druckspeichers 42 wird geöffnet, so daß aus dem Druckspeicher 42 bzw. aus den gleichzeitig einge­ schalteten Pumpen 37, 38 Druckmittel in die beiden Haupt-Bremsleitungen 21, 22 gefördert wird und schnelles Abbrem­ sen eines bzw. beider Fahrzeugräder möglich wird. Das SO-Ventil 47 verhindert einen Druckabbau über das Zentral-Re­ gel-Ventil 10. Ohne Druck in der Haupt-Bremsleitung 22 ist eine Antriebsschlupf-Regelung nicht möglich. Ein solcher Druckabbau geschieht notwendigerweise für den von Pumpe 37 erzeugten Volumenstrom über das Zentral-Regel-Ventil 11, da für die nichtangetriebenen Räder der Radbremszylinder 27, 28 natürlich keine Antriebsschlupfregelung vorgesehen ist.

Zum Laden des Speichers wird das Ventil 43 geöffnet und das Ventil 47 geschlossen. Gleichzeitg wird der Antrieb M der Pumpen 37, 38 eingeschaltet. Die Pumpe 38 fördert Druckmittel über das offene Ventil 43 in den Speicher 42. Dies hat zur Folge, daß sich Grund- und Deckplatte ausein­ anderbewegen, bis der maximale Hub, bedingt durch die maximale Ausdehnung des Faltenbalges erreicht ist. Ab die­ sem Punkt erfolgt keine weitere Ausdehnung der Speicher­ kammer, sondern eine Druckerhöhung, die durch den Warn­ schalter 42′ registriert wird und zur Beendigung des Lade­ modus führt.

Wird der Speicher während einer Antriebsschlupfregelung vollständig geleert, so setzt der Kolben 65 auf die Grund­ platte 60 auf. Es ist kein Druckmittel im Speicherraum 70 vorhanden. Auch dies wird vom Warnschalter 42′ registriert und bedingt, daß der Lademodus aktiviert wird.

Claims (6)

1. Blockiergeschützte, druckmittelbetätigte Bremsanlage mit Antriebsschlupfregelung, bestehend im wesentlichen aus einem pedalbetätigten, vorzugsweise hilfskraftunter­ stützten Bremsdruckgeber (1) mit einem Hauptzylinder (2), an den über in ein Leitungssystem verzweigte Haupt-Bremsleitungen (21, 22) Radbremszylinder (27 bis 30) angeschlossen sind, aus mit Pumpenausgängen (37′, 38′) an die Haupt-Bremsleitungen (21, 22) angeschlossenen Hilfs­ druck-Pumpen (37, 38), deren Eingänge über eine Eingangs­ leitung (36) an einen Druckmittel-Reservebehälter (20) angeschlossen sind, sowie aus Radsensoren (S1 bis S4) und elektronischen Schaltkreisen (46) zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen in das Leitungssystem eingefügte elektromagnetisch betätigbare Druckmittel- Einlaß- und Auslaßventile (23 bis 26, 31 bis 34) zur Schlupfregelung steuerbar sind, wobei ein Druckspeicher (42) mit seinem einzigen Anschluß (41) an die Haupt-Bremsleitung (22) angeschlossen ist, wobei zwischen dem Anschluß (41) und dem Druckspeicher (42) ein Überdruck­ ventil (45) und ein elektromagnetisches Ventil (43) mit vorgeschaltetem Drucküberwachungsschalter (42′) angeordnet ist, wobei mittels des elektromagnetischen Ventils (43) der Druckspeicher (42) an die Haupt-Bremsleitung (22) angeschlossen oder von dieser getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (45) in einem das elektromagnetische Ventil (43) umgehenden Bypass (44) angeordnet ist, daß der Druckspeicher (42) aus einem Zylinder (64) und einem darin dichtend geführten Kolben (65) besteht, daß der Zylinder (64) und der Kolben (65) mit je einer Platte (60, 61) verbunden sind, die eine Kammer (71) einschließen, die ständig an eine Vakuumquelle angeschlossen ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckspeicher (42) eine Grundplatte (60) und eine Deckelplatte (61) aufweist, und daß die Grundplatte (60) und die Deckelplatte (61) durch einen Faltenbalg (62) miteinander verbunden sind.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Faltenbalg (62) Verstärkungs­ ringe (63) aufweist.

4. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Kolben (65) als auch der Zylinder (64) in die Kammer (71) hineinragen.

5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Kolben (65) und Zylinder (64) in der Mittelachse des Faltenbalges (62) angeordnet sind.

6. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (62) von einer Kapsel (68) umschlossen ist und der Raum innerhalb der Kapsel (68) an einen Verdichter angeschlossen ist.