DE4006081A1

DE4006081A1 - Schlupfgeregelte hydraulische bremsanlage, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4006081A1
Application number: DE19904006081
Authority: DE
Inventors: Erhard Beck
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1989-06-17
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1991-08-29

Description

Die Erfindung betrifft eine schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge und stellt eine weitere Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung nach Patent ............(Patentanmeldung Aktenzeichen: P 39 19 842.1) dar.

Die beschriebene Bremsanlage dieser Art neigt im Tieftempe raturbetrieb während der schlupfgeregelten Druckabbauphase infolge der Zähigkeit des Druckmittels zur Restdruckbildung in der Radbremse. Durch die unbefriedigende Druckentlastung in der Radbremse kann es bei Verwendung von Scheibenbremsen zu einer unerwünschten Verschlechterung des Radbeschleuni gungsvermögens nach dem Öffnen des Auslaßventils kommen, da unter Einwirkung der Hilfsdruckpumpe während der Schlupfre gelung der Staudruck vor dem geöffneten Auslaßventil auf den Kolben in der Radbremse zurückwirken kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brems anlage der eingangs genannten Gattung zu verbessern, um un ter Umgehung des vorgenannten Nachteils eine schlupfgeregel te Druckabbauphase mit verminderter Restdruckbildung in der Radbremse kostensparend zu realisierung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentan spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Ein temperaturabhängig restdruckreduzierendes Stellelement angeordnet im Bereich der Radbremse, läßt sich besonders zweckmäßig durch die Verwendung einer Formgedächtnislegie rung realisieren. Im Gegensatz zur Formänderungsarbeit in folge der werkstoffspezifischen Wärmedehnung konventioneller Metalle, lassen sich bei Formgedächtnislegierungen erheblich größere sowie gezielt gesteuerte Formänderungen und Stell kräfte verwirklichen. Hierbei zeigt es sich in der Praxis als ausgesprochen vorteilhaft Titan-Nickel-Legierungen zu verwenden.

Die vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, eine Nickeltitanfeder als Stellelement zu verwen den, die mit einer konventionellen Stahlfeder temperaturab hängige Rückstellkräfte auf den Kolben im Radbremszylinder ausübt, sobald in der Bremslösestellung hohe Viscositäten des Druckmittels den Druckabbau behindern. Hierzu ist auf einfache Weise vorgesehen, beide Federn koaxial sowie in Reiheschaltung zwischen dem Kolbenboden und der Gehäuse stirnwand des Radbremszylinders zu lagern.

Vorzugsweise ist das Stellelement derart bemessen, daß un terhalb einer umwandlungskritischen Temperatur der Formge dächtnis-Legierung, die einer kritischen Viscositätszunahme entspricht, die Nickeltitanfeder infolge der Rückumwandlung des Gefüges von Austenit in den reversiblen plastischen Formzustand des Martensits, wirkungslos verharrt, womit die Vorspannkraft der zweiten Feder zu einer druckmittelsperren den Stellbewegung führt.

Eine baulich besonders günstige Anordnung der beiden Federn erhält man durch Zwischenlagerung eines Federkäfigs, der die Federwirkung auf ein als Kugelsitzventil ausgeführtes Ven tilschließglied überträgt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung zweier Ausführungsbei spiele hervor.

Fig. 1 zeigt: Den vereinfachten Hydraulikschaltplan einer schlupfgeregel ten Bremsanlage mit dem erfindungsgemäßen Stellelement,

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform und Anordnung des Stellele mentes im Bremssattel.

Fig. 1 zeigt das vereinfachte Hydrauliksystem für eine schlupfgeregelte Bremsanlage. Auf bekannte Weise schließt sich an den Hauptbremszylinder 2 eine Hauptdruckleitung 10 an, in die ein elektromagnetisch betätigtes Trennventil 9 und ein hydraulisch gesteuertes Einlaßventil 7 eingefügt sind. Parallel zum Trenn- und Einlaßventil 9, 7 ist ein Über druckventil 27 bzw. ein Rückschlagventil 17 geschaltet. Zwi schen den zuvor beschriebenen Ventilen der Hauptdruckleitung 10 und der Radbremse 6 befindet sich das erfindungsgemäße Stellelement 15, das temperaturabhängig den hydraulischen Druck in der Radbremse 6 während der Druckabbauphase regelt. Eine zwischen dem Einlaßventil 7 und dem Stellelement 15 an der Hauptdruckleitung 10 abgezweigte Rücklaufleitung 14 stellt die hydraulische Verbindung zum Vorratsbehälter 4 her, sobald das elektromagnetisch geschaltete Auslaßventil 13 und ein nachgeordnetes Zweistellungsventil 26 geöffnet sind. Eine zwischen dem Trennventil 9 und dem Einlaßventil 7 an der Hauptdruckleitung 10 angeschlossene Hilfsdruckleitung 12 stellt mittels einer Hilfsdruckpumpe 3 die Druckmittel versorgung während der Regelbremsung zwischen dem Vorratsbe hälter 4 und der Hauptdruckleitung 10 her.

Funktionsweise:

Bei schlupffreier Normalbremsung unter Tieftemperaturbedin gungen befinden sich alle Ventile in der abbildungsgemäßen Stellung, so daß in Abhängigkeit zur fußkraftproportionalen Bremsdrucksteigerung Druckmittel über das offene Trenn- und Einlaßventil 9, 7 in Richtung des Stellelementes 15 strömt. In der beispielhaft dargestellten Ausführungsform des Stell elementes 15 ist zunächst der erforderliche Öffnungsdruck eines federbelasteten Kugelsitzventils 8 zu erzeugen, der der Vorspannkraft der zweiten Feder 18 entspricht. Die aus einer Formgedächtnislegierung hergestellte erste Feder 16 ist infolge der niedrigen Betriebstemperatur, die unterhalb der umwandlungskritischen Temperatur der Formgedächtnis-Le gierung liegt, zunächst infolge des leicht verformbaren thermoplastischen Martensits wirkungslos. Die erste Feder 16 verharrt nahezu spannungslos und damit reversibel plastisch verformt, so daß die schließkrafterzeugende zweite Feder 18 - eingespannt zwischen der Gehäusestirnwand 19 und einem Federkäfig 5 - bei Druckbeaufschlagung über das druckmittel sperrende Kugelsitzventil 8 in Öffnungsrichtung betätigt wird. Beide Federn 16, 18 sind am Federkäfig 5 koaxial in Reihe angeordnet, wobei die erste Feder 16 übergestülpt und abgestützt zwischen einem äußeren Bund des Federkäfigs 5 und der ventilsitzseitigen Gehäusestirnwand 19 gehalten ist.

Bei Bremslösestellung und damit eingesteuerter Druckent lastung in der Hauptdruckleitung 10 erfolgt im Tieftempera turbetrieb unter Einwirkung der Vorspannkraft der zweiten Feder 18 die Schließbewegung des Kugelsitzventils 8, wobei über ein parallel zum Stellelement 15 angeordnetes Rück schlagventil 23 eine hydraulische Verbindung zum Zwecke der Druckentlastung in der Radbremse 6 aktiviert ist.

Bei schlupfgeregelter Bremsung unter extrem niedrigen Tempe raturen, die sich zumindest unterhalb der die Austenit-/Mar tensitumwandlung bestimmenden kritischen Temperatur des Stellelementes 15 bewegen, erfolgt während der Druckabbau phase ein verhältnismäßig hoher Rückstrom zur Hauptdrucklei tung 10 und damit auch in Richtung der Radbremse 6, da die Ventilöffnungsquerschnitte relativ klein bemessen sind, so daß unter Berücksichtigung der ständigen Druckmittelförde rung durch die Hilfsdruckpumpe 3 ein die Radbremse 6 betäti gender Restdruck grundsätzlich zu vermeiden ist. Dies ge schieht über das bei tiefen Temperaturen das Kugelsitzventil 8 verschließende Stellelement 15, sobald nach dem Öffnen des Auslaßventils 13 am Stellelement 15 ein Druckgefälle ent steht. Durch die Druckabsenkung in der Hauptdruckleitung 10 unter den Druck der zweiten Feder 18 bewegt sich das Kugel sitzventil 8 in seine Schließstellung, womit die Radbremse 6 vom Staudruck in der Hauptdruckleitung 10 entlastet ist. Das parallel zum Stellelement 15 angeordnete Rückschlagventil 23 bleibt unter dem Einfluß des Staudruckes ebenso in Richtung der Radbremse verschlossen, so daß der Restdruck in der Rad bremse 6 auf ein tolerierbares Minimum abgesenkt werden kann.

Unabhängig vom Regelmodus der Bremsanlage bleibt oberhalb der gestalt- bzw. kraftändernden kritischen Temperatur die Druckmittelverbindung zwischen der Hauptdruckleitung 10 und der Radbremse 6 permanent geöffnet, da bei hohen Temperatu ren die Druckkraft der ersten Feder 16 gegenüber der Druck kraft der zweiten Feder 18 überwiegt. Die bei höherer Tempe ratur erheblich verminderte Zähigkeit des Druckmittels führt zu keiner nennenswerten Staudruckbildung in der Radbremse 6, so daß in der Druckabbauphase keine unzulässigen Radverzöge rungen in Hinblick auf das gewünschte Radwiederbeschleuni gungsverhalten zu erwarten sind.

Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform zur Anordnung des erfindungsgemäßen Stellelementes 15 im unmittelbaren Be reich der Radbremse 6, wonach innerhalb des im Bremszylin dergehäuse 22 zwischen dem Radbremskolben 21 und der gegen überliegenden Gehäusestirnwand 19 die beiden Federn 16, 18 in koaxialer Lage eingespannt sind. Sowohl mittig am Kolbenbo den 24 wie auch mittig an der Gehäusestirnwand 19 sind Hal teösen 25 zum Einhängen der als Zugefeder ausgeführten zwei ten Feder 18 vorgesehen. Die aus konventionellem Federstahl gefertigte Zugfeder, sorgt in Abhängigkeit von der tempera turgesteuerten Formänderungsarbeit der ersten Feder 16 für die Rückstellung des Radzylinderkolbens 21 während der Bremslösestellung. Die erste Feder 16 stützt sich wie die zweite Feder 18 zwischen dem Radbremskolben 21 und der Ge häusestirnwand 18 ab und ist in Umfangsrichtung über eine wulstförmige Erhebung an der Gehäusestirnwand 19 und über eine kreisringförmige Vertiefung am Kolbenboden 24 gegen Querversatz innerhalb des Radbremszylinders 20 gesichert.

Funktionsweise des Stellelementes:

Bei konventioneller, d. h. bei schlupffreier Bremsung gelangt über den Schraubenanschluß 1 Druckmittel in den Radbremszy linder 20, wodurch unter gleichförmiger Ausbreitung des hy draulischen Drucks der Radbremskolben 21 eine den Innenraum des Radbremszylinders vergrößernde Hubbewegung ausführt. Die erste Feder 16 folgt synchron dieser Hubbewegung des Radzy linderkolbens 21 unter Beibehaltung des Kraftschlusses am Kolbenboden 21. Infolge der formschlüssigen Verbindung mit dem Kolbenboden 21 und der Gehäusestirnwand 19 folgt zwangs läufig die zweite Feder 18 ebenso der Bewegung des Radbrems kolbens 21, unabhängig von der Größe der temperaturgesteuer ten Federvorspannkraft des Stellelementes 15.

Bremslösestellung

Zur Erzielung der Rückstellbewegung des Radbremskolbens 21 und damit zur Einstellung des geforderten Bremslüftspieles ist eine rasche, vollständige Druckentlastung des Radbrems zylinders 20 gewünscht. Infolge der temperaturabhängigen Viscosität des Fluides sind zwangsläufig recht unterschied liche Staudrücke im Bereich des klein bemessenen Öffnungs querschnittes am Auslaßventil wirksam, die insbesondere wäh rend der Bremsschlupfregelung bei niederiger Temperatur und großer Pumpenleistung auf den Radbremszylinder 22 rückwir ken, so daß trotz geöffnetem Auslaßventil ein in der Rad bremse rückwirkender Restdruck verhindert werden muß, um ei ner unerwünschten Einschränkung der Radwiederbeschleunigung vorzubeugen.

Durch Verwendung einer Formgedächtnislegierung für die als Stellelement 15 ausgeführte erste Feder 16, ist in Abhängig keit von bereits geringen Temperaturabsenkungen eine Ver kleinerung der Federkraft möglich, so daß die Kraftwirkung der zweiten, konventionellen Feder 18 den hydraulischen Restdruck im Radbremszylinder 22, sowie die Restvorspann kraft der ersten Feder 16 kompensieren kann, womit die ent gegengesetzt gerichtete Kraftresultierende der auf Zug bean spruchten zweiten Feder 18 zu einer Kolbenrückstellung und damit zur Einhaltung des erforderlichen Bremsenlüftspieles führt.

Sobald die Druckmitteltemperatur die kritische und damit kraftkompensierende Temperatur der ersten Feder 16 über schreitet, nimmt die unterhalb der kritischen Temperatur im Martensitzustand reversibel plastisch verformte Formgedächt nislegierung der ersten Feder 16 wieder ihre ursprüngliche vom Austenitgefüge bestimmte Gestalt an. Die Zugkräfte über tragende zweite Feder 18 wird folglich von der Druckkraft der ersten Feder 16 kompensiert, so daß unter Vernachlässi gung der verbliebenen geringen Viscosität des Druckmittels der Radbremskolben 21 bei höheren Temperaturen nahezu druck entlastet die Bremsenlüftstellung einnimmt.

Bezugszeichenliste

1 Schraubenanschluß
2 Hauptbremszylinder
3 Hilfsdruckpumpe
4 Vorratsbehälter
5 Federkäfig
6 Radbremse
7 Einlaßventil
8 Kugelsitzventil
9 Trennventil
10 Hauptdruckleitung
12 Hilfsdruckleitung
13 Auslaßventil
14 Rücklaufleitung
15 Stellelement
16 erste Feder
17 Rückschlagventil
18 zweite Feder
19 Gehäusestirnwand
20 Radbremszylinder
21 Radbremskolben
22 Bremszylindergehäuse
23 Rückschlagventil
24 Kolbenboden
25 Halteösen
26 Zweistellungsventil
27 Überdruckventil

Claims

1. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Hauptbremszylinder, einem Vorratsbehälter, mit mindestens einer Radbremse, die über eine Hauptdruckleitung mit dem Hauptbremszylinder und über eine Rücklaufleitung oder über im Hauptzylinder in tegrierte Zentralventile mit dem Vorratsbehälter in Ver bindung steht, mit einem der Radbremse zugeordneten elek tromagnetischen Einlaßventil und einem elektromagnetisch betätigten Auslaßventil, das in die Rücklaufleitung ein gefügt ist und in seiner Ruhestellung die Rücklaufleitung sperrt, sowie in seiner Schaltstellung die Rücklauflei tung freigibt, mit einer Hilfsdruckpumpe, die aus dem Vorratsbehälter Druckmittel ansaugt und dieses über eine Hilfsdruckleitung in den Hauptbremszylinder fördert, mit einem Sensor zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit des abzubremsenden Rades, und mit einer elektronischen Aus werteeinheit, die das Sensorsignal auswertet und Schalt signale für den Pumpenantrieb und das Auslaßventil er zeugt nach Patent ............(Patentanmeldung Akten zeichen: P 39 19 842.1), dadurch gekennzeichnet, daß der Radbremse (6) ein Stellelement (15) zugeordnet ist, das in Abhängigkeit von der Druckmittel-Temperatur eine Reduzierung des hydrau lischen Restdruckes in der Radbremse (6) während der Druckabbauphase vollzieht.

2. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellele ment (15) aus einer Formgedächtnislegierung gebildet ist, wodurch temperaturabhängig eine Gestalts- und/oder Kraft änderung zur Reduzierung des Restdruckes in der Radbremse (6) erfolgt.

3. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (15) eine Nickel-Titan-Legierung aufweist.

4. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellele ment (15) aus einer ersten Feder (16) gebildet ist, die angeordnet zwischen einer Gehäusestirnwand (19) des Rad bremszylinders (20) und dem Radbremskolben (21) mit einer zweiten Feder (18) zusammenwirkt.

5. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Temperaturen des Druckmittels unterhalb der die Formgedächtnis-Legierung kennzeichnenden verformungs- bzw. kraftkritischen Tempe ratur, insbesondere kleiner minus 15 Grad Celsius, das Stellelement (15) wirkungslos, vorzugsweise plastisch verformt ist und bei Temperaturen oberhalb der verfor mungs- bzw. kraftkritischen Temperatur, insbesondere größer minus 15 Grad Celsius, eine krafterzeugende Ge staltsänderung eintritt.

6. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellele ment (15) einen zwischen der ersten Feder (16) und der zweiten Feder (18) angeordneten Federkäfig (5) aufweist, an den sich ein Kugelsitzventil (8) anschließt.

7. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federn (16, 18) zueinander koaxial sowie in Parallelschaltung an der Gehäusestirnwand (19) abgestützt sind.

8. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der ersten Feder (16) zugeordnete zweite Feder (18) einen temperaturunab hängigen, mechanischen Spannungszustand aufweist.

9. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federn (16, 18) ein integrales Bestandteil vorzugsweise des Radbremszylinders (20), oder der in Nähe des in dem Radbremszylinder (20) einmündenden Hauptdruckleitung (10) sind.

10. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß beide Federn (16, 18) mit einander korrespondierend zwischen dem Radbremskolben (21) und einer gegenüberliegenden Gehäusestirnwand (19) im Bremszylindergehäuse (22) einspannbar sind.