DE4000836A1 - Hydraulische bremsanlage mit einer einrichtung zur schlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Schlupfregelung gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1. Eine derartige Bremsanlage ist in der US PS 48 28 338 beschrieben. Es handelt sich um ein Brems­ system, mit dem sowohl der Bremsschlupf als auch der An­ triebsschlupf geregelt werden kann. Die Druckregelung er­ folgt mittels eines Ventilpaares, mit deren Hilfe den Rad­ bremsen Druckmittel zugeführt und entnommen werden kann. Das Druckmittel, das den Radbremsen entnommen wird, gelangt in einen offenen Vorratsbehälter, aus dem eine Pumpe zurück in die Bremskreise fördert.

Während einer Regelung sei es eine Antriebsschlupf oder Bremsschlupfregelung, muß der Pumpendruck reguliert werden. Während einer Bremsschlupfregelung geschieht dies mit Hilfe der Zentralventile in den Arbeitskolben des Hauptzylinders. Um die Pumpendruckregelung während einer Antriebsschlupfre­ gelung sicherzustellen, ist ein zusätzliches Überdruckventil vorgesehen. Dieses befindet sich in einer Parallelleitung zur Bremsleitung und wird wirksam, wenn die Bremsleitung mittels eines Trennventils gesperrt wird. Die Anlage sieht somit mindestens zwei zusätzliche Ventile vor, um eine blockiergeschützte Bremsanlage auch zur Antriebsschlupfrege­ lung einsetzen zu können. Weiterhin ist vorgesehen, daß das Trennventil elektromagnetisch geschaltet wird, so daß zu­ sätzliche elektronische Komponenten vorzusehen sind.

Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, die Bremsanlage gemäß dem Stand der Technik weiter zu vereinfachen, insbesondere zu einer kompakteren Einheit zu gelangen, die ohne zusätz­ liche elektronische Komponenten auskommt.

Die Aufgabe wird mit den Mitteln gelöst, die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 genannt sind. Die Basisüberle­ gung besteht darin, Trennventil und Überdruckventil funktio­ nal und baulich zu vereinigen und eine hydraulische Ansteue­ rung des Kombinationsventils vorzusehen.

Die Ausgestaltung des Kombinationsventils führt dazu, daß Trennventil und Überdruckventil durch ein einziges Ventil dargestellt werden, das je nach hydraulischer Belastung der Steuerleitungen die eine oder andere Funktion aufnimmt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kombinationsventils ist in den Unteransprüchen beschrieben.

Anhand eines Ausführungsbeispiels, dargestellt in 2 Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden.

Nach der Fig. 1 besitzt die Bremsanlage einen Bremsdruckge­ ber 1, der sich aus einem Tandem-Hauptzylinder 2 und einem vorgeschalteten Unterdruck-Bremskraftverstärker 3, auf den über ein Pedal 4 die Bremskraft ausgeübt wird, zusammensetzt.

Die beiden Arbeitskammern 5, 6 im Inneren des Hauptzylinders 2, in denen bei Betätigung der Bremse bzw. des Bremspedals 4 mit Hilfe der beiden Hauptzylinderkolben, nämlich des Druck­ stangenkolbens 8 und des Zwischenkolbens 7 Bremsdruck aufge­ baut wird, sind jeweils über ein als Zentralventil ausgebil­ detes Regelventil 9, 10 mit einem Druckmittelvorrats- und Druckausgleichsbehälter 11 verbunden. Außerdem sind an diese Kammern 5, 6 über hydraulisch getrennte Bremskreise I, II die Radbremsen 12, 13, 14, 15 angeschlossen. Der Bremskreis I führt zu dem linken und dem rechten Hinterrad HS, HR, der Bremskreis II zu den beiden Rädern der Vorderachse VR, VL.

Jedem Rad ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Er­ findung ein Einlaß- und ein Auslaßventil 16, 17; 18, 19; 10, 21 und 22, 23 zugeordnet. Somit kann mit diesen Ventilen der Bremsdruck radindividuell gesteuert bzw. geregelt werden.

Außerdem ist die Bremsanlage mit einem Hilfsdruck-Versor­ gungssystem 24 ausgerüstet, das im wesentlichen nur aus ei­ ner elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe oder, wie hier, aus zwei Hydraulikpumpen 25, 26 , die durch einen ge­ meinsamen Elektromotor M angetrieben werden, besteht. Der an sich auch zum Hilfsdruck-Versorgungssystem 24 gehörende Druckmittelbehälter ist in dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel zu einer Einheit mit dem Behälter 11 des Tandem-Haupt­ zylinders 2 zusammengefaßt. Der Behälter 11 ist über eine Druckmittelleitung 27 an die Saugseiten der Hydraulikpumpen 25, 26 angeschlossen.

Über eine Druckleitung 37, 38 in die je ein Rückschlagventil 28 bzw. 29 eingefügt ist, ist die Druckseite jeder Pumpe 25 bzw. 26 mit einem der beiden Bremskreise I, II und damit mit den Arbeitskammern 5 bzw. 6 des Hauptzylinders 2 verbunden. Die Rückschlagventile 28, 29 verhindern einen Druckmittelfluß zur Druckseite der Pumpen 25, 26.

Es handelt sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb.

In den Bremsleitungen zu den Vorderrädern (Bremskreis II) ist ein Kombinationsventil 30 angeordnet. Es befindet sich zwischen dem Hauptzylinder und dem Einmündungspunkt der Druckleitung 37 in die Bremsleitung. In der dargestellten Grundstellung des Ventils ist die Bremsleitung offen in der Schaltstellung arbeitet das Ventil als Überdruckventil. Das Kombinationsventil 30 weist zwei Steueranschlüsse auf, wobei in der Leitung 41 der Hauptzylinderdruck wirkt und in der Leitung 40 der Druck in der Druckleitung 37. Um eine Rück­ koppelung zu vermeiden ist in die Druckleitung 37 ein wei­ teres Rückschlagventil 39 eingefügt, wobei die Steuerleitung 40 zwischen dem Rückschlagventil 29 und 39 abzweigt. Eine genaue Beschreibung des Kombinationsventils 30 erfolgt wei­ ter unten.

Die radindividuellen Auslaßventile 17, 19, 21, 23, geben nach dem Umschalten in ihre zweite Schaltposition über eine ge­ meinsame Druckmittel-Rückflußleitung 32 einen Druckmit­ tel-Rückflußweg zu dem Behälter 11 frei.

Den Einlaßventilen 16, 18, 20, 22 ist jeweils ein Rückschlag­ ventil 33 bis 36 parallel geschaltet, um beim Lösen der Bremse einen schnellen, unverzögerten Druckabbau sicherzu­ stellen.

Die Regelventile 9, 10 im Hauptzylinder 2 sind wie übliche Zentralventile geöffnet, wenn sich die beiden Kolben 7, 8 bei nicht betätigter Bremsanlage und ausgeschaltetem Hilfs­ druck-Versorgungssystem 24 in ihrer pedalseitigen Endlage befinden. Der Druckmittelweg von den Arbeitskammern 5, 6 zu dem Behälter 11 ist in dieser Position offen. Bei Bremsbetä­ tigung rücken die Kolben 7, 8 vor und verschließen den Druck­ mittelweg von den Kammern 5, 6 zum Behälter 11. Wird nun je­ doch Hilfsdruck aus dem Versorgungssystem 24 in die Arbeits­ kammern 5, 6 eingesteuert, treten die Regelventile 9, 10 in Funktion. Durch den Hilfsdruck werden die Kolben 7, 8 entge­ gen der auf das Bremspedal 4 ausgeübten, durch Hilfskraft im Unterdruck-Verstärker unterstützten Bremskraft zurückge­ stellt. Die Regelventile 9, 10 geben den Druckmittelweg zu dem Behälter 11 so weit und so lange frei, bis sich das Druckgleichgewicht an den beiden Hauptzylinderkolben 7, 8 wieder einstellt. Folglich herrscht in den Arbeitskammern 5, 6 ein geregelter Druck, der zu der auf das Pedal 4 ausge­ übten Kraft proportional ist.

In der Fig. 2 ist das Kombinationsventil 30 dargestellt. Es besteht aus einem Gehäuse 50 mit den drei Anschlüssen ABC. Der Anschluß A schließt an den Hauptbremszylinder an; der Anschluß C an die Radbremsen; der Anschluß B ist mit der Steuerleitung 40 verbunden. Im Inneren des Gehäuses ist ein Stufenkolben 52 in einer entsprechend gestuften Bohrung 51 dichtend geführt. Auf diese Weise sind drei Kammern vonein­ ander getrennt. Die Stirnseite des Kolbenstücks mit dem größeren Durchmesser begrenzt den Hauptzylinderraum 53, der über den Anschluß A mit dem Hauptzylinder in Verbindung steht. Die Stirnseite des Kolbenteils mit dem kleineren Durchmesser begrenzt die Druckkammer 55, die über den An­ schluß B an die Steuerleitung 40 anschließt. Der Ringraum 54 im Übergang von der kleineren zur größeren Stufe ist mit der Atmosphäre verbunden. Im mittleren Bereich des Kolbenteils mit dem größeren Durchmesser befindet sich eine Ringnut, die über den Anschluß C ständig mit der Radbremse verbunden ist. Im Bereich der Ringnut weist der Kolben einen ausgedehnten senkrecht zur Kolbenlängsachse verlaufenden Schlitz 57 auf. Durch diesen Schlitz ist ein Stift 58 gesteckt, der an sei­ nem oberen und unteren Ende im Gehäuse 50 verankert ist. Der Stift 58 begrenzt die Beweglichkeit des Kolbens 52 wobei die jeweiligen Endlagen durch die Anlage des Stiftes 58 an den Schlitzseiten bestimmt ist. Zwischen dem Hauptzylinderraum 53 und der Ringnut 56 besteht über einen Längskanal 59, ei­ nem Zwischenraum 60 und einem Querkanal 61 eine Verbindung. Der Längskanal 59 endet in einem Dichtsitz 63, der der Hauptzylinderkammer 53 zugewandt ist. Dort angeordnet ist eine Ventilkugel 64, die getragen von einer Feder 65 auf dem Ventilsitz 63 gedrückt wird. Die Feder 65 stützt sich einer­ seits an der Ventilkugel 64 und andererseits am Kolben 51 ab.

Ein Stößel 62 liegt am Querstift 58 an und ragt durch die Bohrung 59 hindurch. Dort kommt er in Kontakt mit der Ven­ tilkugel 64 und hält sie je nach Stellung des Kolbens 52 im Abstand zum Ventilsitz 63.

Im Hauptzylinderraum 53 ist eine Feder 66 angeordnet, die einerseits am Gehäuse 50 und andererseits am Kolben 52 ab­ gestützt ist. Diese Feder drängt den Kolben 52 in eine Posi­ tion, in der der Hauptzylinderraum 53 sein größtes Volumen und der Druckraum 55 sein kleinstes Volumen aufweist. In dieser Position hält der Stößel 62 die Ventilkugel 64 im Ab­ stand zum Ventilsitz 63. Die Feder 65 stützt sich dabei über die Ventilkugel dem Stößel 62 und dem Stift 58 am Gehäuse 50 ab und wirkt gegen die Kraft der Feder 66. Die Federkräfte der Federn 65 und 66 sind in etwa gleich groß, wobei die Fe­ derkraft der Feder 66 ein wenig größer ist als die Kraft der Feder 65. Ein kleiner Druck in der Druckkammer 55 bewegt den Kolben 52 gemäß der Darstellung nach links, wodurch sich die Ventilkugel auf den Ventilsitz 63 setzen kann. Steigt nun der Druck am Anschluß C so wird die Kugel 64 gegen die Kraft der Feder 65 vom Ventilsitz abgehoben, so daß Druckmittel über den Hauptzylinderanschluß A in den Vorratsbehälter 11 entweichen kann. Die vorspannende Feder 65 bestimmt dabei den Druck am Anschluß C.

Die dargestellte Bremsanlage nach der Erfindung besitzt fol­ gende Wirkungsweise: Bei normalen, d. h. ungeregelten Bremsvorgängen bleiben alle Ventile in der dargestellten Ruhelage. Das Hilfsdruck-Ver­ sorgungssystem 24 ist ausgeschaltet. Der in den Arbeitskam­ mern 5, 6 durch die Pedalbetätigung hervorgerufene Bremsdruck wird über die Einlaßventile 16, 18, 20, 22 an die Radbremsen 12 bis 15 angelegt.

Tritt eine Blockiertendenz auf, wird der Motor M der Hydrau­ likpumpen 25, 26 eingeschaltet, so daß, sobald der Hilfsdruck über den durch die Pedalbetätigung ausgelösten Druck in den Kammern 5, 6 ansteigt, die Regelventile 9, 10 in Funktion tre­ ten. Durch Abfluß eines entsprechenden Teils des von den Pumpen 25, 26 geförderten Druckmittels in den Behälter 11 wird der zur Fußkraft proportionale Druck in den Kammern 5, 6 aufrechterhalten. Mit Hilfe der Einlaß-Auslaßventilpaare 16, 17; 18, 19; 20, 21 und 22, 23 wird der Bremsdruck radindivi­ duell geregelt, d. h. abgebaut, konstantgehalten und zur ge­ gebenen Zeit wieder erhöht. Der Druck an den Anschlüssen A und B ist gleich, so daß der Kolben 52 nicht bewegt wird. Die Bremsleitung bleibt offen.

Bei zu hohem Antriebsschlupf wird ebenfalls das Hilfsdruck- Versorgungssystem 24 eingeschaltet. Wegen einer leichten Vorspannung des Rückschlagventils 39 entsteht in der Steuer­ leitung 40 ein Druck, der zum Umschalten des Ventils 30 führt, da am Anschluß A kein Gegendruck anliegt. Das Ventil 30 wirkt nun, wie oben beschrieben, als Überdruckventil. Der Hilfsdruck gelangt nun zu den Radbremsen 14, 15 der ange­ triebenen Vorderräder. Der maximale Hilfsdruck am Eingang dieser Einlaßventile 16, 22 wird durch das Ventil 30 be­ stimmt, das sobald der Hilfsdruck über den maximal zur An­ triebsschlupfregelung benötigten Druck ansteigt, öffnet und einen Druckmittelweg über die drucklosen Arbeitskammern 5, 6 zu dem Behälter 11 freigibt.

Auch in der Antriebsschlupf-Regelphase läßt sich der Brems­ druck in den Radbremsen 12, 15 der angetriebenen Vorderräder mit Hilfe der zugehörigen Einlaß-Auslaßventilpaare 20, 21; 22, 23 radindividuell regeln. Die nicht angetriebenen Räder HL, HR sind weiterhin an den drucklosen Hauptzylinder 2 an­ geschlossen, so daß in dieser Phase in die Radbremsen 13, 14 der Räder HR, HL kein Bremsdruck eingesteuert wird.

Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Bremsanlage be­ steht darin, daß bei einer Bremsbetätigung und noch nicht abgeschlossener Antriebsschlupf-Regelphase sofort die Brem­ senwirkung an den nicht angetriebenen Rädern HL, HR ein­ setzt, weil sich in den Druckmittelwegen zu diesen Rädern außer den Einlaßventilen 18, 20, die in der Antriebs­ schlupf-Regelphase in ihrer Ruhelage bleiben, kein weiteres Ventil befindet.

Die für Bremsanlagen der beschriebenen Art benötigten elek­ trischen Bauteile, insbesondere die Radsensoren, mit denen das Raddrehverhalten ständig erfaßt wird, sowie die elektro­ nischen Schaltkreise zur Auswertung der Sensorsignale und zur Erzeugung von elektrischen Umschalt- oder Stellsignalen für die dargestellten und beschriebenen, elektromagnetisch betätigbaren Mehrwegeventile sowie zum Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors M der Hydraulikpumpen sind zugunsten ei­ ner besseren Übersichtlichkeit und eines besseren Verständ­ nisses der Erfindung nicht wiedergegeben.

Claims (5)

1. Hydraulische Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Schlupfregelung bestehend im wesentlichen aus einem Hauptbremszylinder (2), einer Bremse (14, 15) für min­ destens ein vom Fahrzeugmotor angetriebenes Rad, wobei der Hauptbremszylinder und die Radbremse über eine Brems­ leitung miteinander verbunden sind, einer Pumpe (26), die über eine Druckleitung in die Bremsleitung fördert, einem Trennventil, mit dem die Bremsleitung zwischen dem Ein­ mündungspunkt der Druckleitung in die Bremsleitung und dem Hauptzylinder sperrbar ist, und einem Druckbegren­ zungsventil parallel zum Trennventil, das während einer Antriebsschlupfregelung wirksam geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennventil und das Druckbegrenzungsventil eine funktionale Einheit bilden, die mittels des Druckunterschiedes in der Druckleitung und dem Hauptbremszylinder schaltbar sind.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das kombinierte Trenn- und Druckbegrenzungsventil ein Ventilsitz (63) auf­ weist, der an einem Kolben (52) ausgebildet ist, der un­ ter der Wirkung des Drucks in der Druckleitung gegen die Kraft einer Kolbenfeder (66) von einer ersten in eine zweite Position verschiebbar ist, und daß das kombinierte Ventil einen Ventilkörper aufweist, der unter der Wirkung einer Ventilfeder (65) steht und an einem gehäusefesten Anschlag (58) abstützbar ist, wobei in einer ersten Posi­ tion des Kolbens (52) der Ventilkörper (64) im Abstand zum Ventilsitz (63) gehalten ist und in einer zweiten Po­ sition des Kolbens (52) unter der Wirkung der Ventilfeder (65) auf den Ventilsitz (63) aufgesetzt ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (63, 64) die Bremsleitung kontrolliert.

4. Bremsanlage nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenfeder (66) die Ventilfeder (65) in gegensinniger Weise auf den Kolben (52) einwirken, wobei ihre Kraftwirkungen in etwa gleich groß sind.

5. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche da­ durch gekennzeichnet, daß in die Drucklei­ tung (37) ein Rückschlagventil (39) eingefügt ist, das zur Bremsleitung hin öffnet und daß der Steuerdruck für das kombinierte Ventil (30) vom Druck in der Druckleitung (37) vor dem Rückschlagventil (39) dargestellt ist.