DE4243182A1 - Hydraulische Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydrauli­ sche Bremsanlage der im Oberbegriff des Hauptanspruchs ge­ nannten Gattung.

Eine gattungsgemäße Bremsanlage ist aus der DE 40 15 747 A1 bekannt. Die darin beschriebene Bremsanla­ ge mit elektronischer Bremskraftverteilung besitzt paral­ lel zu den stromlos geschlossenen Einlaßventilen der Hin­ terradbremsen jeweils einen Bremskraftregler, welcher als herkömmlicher Druckbegrenzer oder Druckminderer gestaltet ist.

Da solche herkömmlichen Druckminderer bzw. Druckbegrenzer als drucklos offene Ventile gestaltet sind, zeichnet sich die anhand von Fig. 2 nun näher erläuterte Problematik ab: Je nach Beladungszustand des abzubremsenden Fahrzeugs ergeben sich unterschiedliche Kurven der idealen Brems­ kraftverteilung auf Vorderachse und Hinterachse. Diese Kurven idealer Bremskraftverteilung sind in Fig. 2 als gestrichelte Linien dargestellt. Die Aufgabe eines Brems­ kraftreglers ist es nun, die auf die Hinterachse wirkende Bremskraft möglichst dicht unterhalb der idealen Brems­ kraftverteilung zu halten, damit ein Blockieren der Hin­ terachsbremsen vor den Vorderachsbremsen verhindert wird, wobei jedoch eine möglichst optimale Ausnutzung auch der Hinterachsbremskräfte gewünscht ist. Da Bremskraftregler bisheriger Bauart bis zum Erreichen eines bestimmten Um­ schaltdruckes keine Minderfunktion ausüben, muß die allein durch die Auslegung der Flächenverhältnisse von Vorder­ achsbremsen und Hinterachsbremsen bedingte Bremskraftver­ teilung etwa so aussehen wie die in Fig. 2 durchgezogen dargestellte Bremskraftverteilung BVo. Sobald der Um­ schaltdruck des hier als Druckminderventil arbeitenden Bremskraftreglers erreicht ist, folgt der weitere Druck­ verlauf der strichpunktierten Linie DMV. Die allein flä­ chenbedingte Auslegung der Bremskraftverteilung BVo muß also von vornherein so gewählt werden, daß sie bis zum Um­ schaltpunkt des Druckminderventils unterhalb der Kurve für ideale Bremskraftverteilung für das leere Fahrzeug ver­ läuft. Diese Auslegung ist zwar für einen konventionellen Bremskraftregler vorteilhaft, sie ermöglicht aber bei ge­ ringen Drücken keine volle Ausschöpfung der idealen Hin­ terachsbremskraft im Verhältnis zur Vorderachsbremskraft.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, eine gattungsgemäße Bremsanlage zu schaffen, welche bei funktionstüchtiger elektronisch gesteuerter Bremskraftver­ teilung eine volle Ausschöpfung der idealen Hinterachs­ bremskraft ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merk­ male des Hauptanspruchs. Der vorliegenden Erfindung liegt also das Prinzip zugrunde, daß das Druckminderventil nicht zunächst der flächenbedingten Bremskraftverteilungslinie folgt, sondern sozusagen einen "negativen Umschaltdruck" besitzt. Das heißt, daß bei Ausfall der elektronisch ge­ steuerten Bremskraftverteilung nur geminderter Druck an die Hinterachsbremsen gelangt. Deshalb kann die rein flä­ chenbezogene Grundauslegung der Bremskraftverteilung be­ liebig gewählt werden. Der allein durch die Flächenausle­ gung der Hinterachse zugeordnete Druck kann ohne weiteres stets oberhalb der idealen Bremskraftverteilungslinie lie­ gen, ohne irgendwelche Funktionseinbußen zur Folge zu ha­ ben. Für die Funktion der elektronisch gesteuerten Brems­ kraftverteilung ergibt sich dadurch, daß die volle Hinter­ achsbremskraft bis zum Erreichen der Idealkurve ausge­ schöpft werden kann. Dies gilt für jeden Druckbereich.

Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mittels dreier Abbildungen.

Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Bremsanlage;

Fig. 2 ein Diagramm zur Bremskraftverteilung auf Vorder­ achse und Hinterachse, dem Stand der Technik ent­ sprechend;

Fig. 3 ein Diagramm der erfindungsgemäßen Bremskraftver­ teilung auf Vorderachse und Hinterachse.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung entspricht im wesentlichen dem vorbeschriebenen Stand der Technik. Der hauptsächliche Unterschied besteht in der Verwendung eines drucklos geschlossenen Druckminderventils 1. Zum Zwecke einer übersichtlichen Darstellung ist nur eine Rad­ bremse, nämlich die Hinterradbremse 2 dargestellt. Die dem dargestellten Bremskreis zugeordnete zweite Radbremse so­ wie der zweite Bremskreis lassen sich auf bekannte Weise ergänzen.

Die Bremsleitung 6 verbindet den Hauptbremszylinder 4 über das Einlaßventil 8 mit der Radbremse 2 eines Hinterrades. Parallel zum Einlaßventil 8 ist das Rückschlagventil 10 angeordnet, welches von der Radbremse 2 zum Hauptbremszy­ linder 4 hin öffnet. Ebenfalls parallel zum Einlaßventil 8 ist das Druckminderventil 1 mit nachgeschalteter Drossel 12 angelegt. Von der Radbremse 2 führt die Auslaßleitung 14 über das Auslaßventil 16 zur Behälterleitung 20, welche an den Druckmittelbehälter 22 angeschlossen ist. Auch die Saugleitung 24 der Pumpe 18 ist an die Behälterleitung 20 angeschlossen, so daß die Pumpe 18 aus dem Druckmittelbe­ hälter 22 Druckmittel ansaugen kann und über die Drucklei­ tung 26 in die Bremsleitung 6 oberhalb des Einlaßventil 8 fördern kann. Sowohl das Einlaßventil 8 als auch das Aus­ laßventil 16 sind elektromagnetisch betätigte, stromlos geschlossene zwei Zwei-Wege-Ventile.

Obwohl die Bremsanlage als sogenanntes offenes System dar­ gestellt ist, ist die Erfindung genausogut auf geschlosse­ ne Systeme anwendbar. Bei solchen Rückfördersystemen ent­ fällt die Behälterleitung 20 und wird an der Saugseite der Pumpe durch einen Niederdruckspeicher ersetzt. Der Druck­ mittelbehälter 22 und ein Niederdruckspeicher stellen also lediglich verschiedene Formen eines Volumenaufnehmers dar.

Das Druckminderventil 1 ist als sogenannte Einschraubpa­ trone konstruiert. Zweckmäßigerweise ist sie in den Ven­ tilblock für die elektromagnetischen Ventile einge­ schraubt. Die Gestaltung des Druckminderventils stellt ei­ ne verblüffend einfache Abwandlung eines bekannten Ein­ schraubreglers dar. Allein durch eine geschickte Wahl der wirksamen Flächenverhältnisse sowie durch Umkehrung der Wirkrichtung der Steuerfeder 28 wird die gewünschte erfin­ dungsgemäße Druckminderfunktion erzielt. Das Druckminder­ ventil 1 kann insbesondere bei hoher Serienstückzahl auch in den Ventilblock der hydraulischen Regeleinheit (HCU) integriert sein.

Solange allerdings die elektronisch gesteuerte Bremskraft­ verteilung funktionsfähig ist, bleibt das Druckminderven­ til 1 ohne Einfluß auf den Bremsdruckverlauf in der Rad­ bremse 2. Dann nämlich wird der Druckverlauf in der Rad­ bremse 2 lediglich durch Schalten des Einlaßventils 8 so­ wie des Auslaßventils 16 gesteuert. Der dazu notwendige Hilfsdruck wird von der Pumpe 18 zugeführt.

Bei Ausfall der elektronisch gesteuerten Bremskraftvertei­ lung bleiben das Einlaßventil 8 und das Auslaßventil 16 in ihrer dargestellten, stromlos geschlossenen Grundstellung. Dann tritt die Druckminderfunktion des Druckminderventils 1 in Kraft. Eine genauere Beschreibung dieser Funktion wird nun anhand von Fig. 3 vorgenommen.

Die Kurven idealer Bremskraftverteilung für ein beladenes bzw. ein leeres Fahrzeug sind schon aus Fig. 2 bekannt. Auch in Fig. 3 sind diese Kurven gestrichelt dargestellt. Im Unterschied zum Stand der Technik ist die rein durch die Flächen der radzylinderbedingte Bremskraftverteilung BVo steiler ausgelegt, so daß die auf die Hinterradbremse wirkende Bremskraft annähernd gleich der auf die Vorder­ radbremse wirkende Bremskraft ist. Demnach steht der Hin­ terradbremse ein höherer Bremsdruck zur Verfügung, als es einer idealen Bremskraftverteilung entspricht. Die elek­ tronische gesteuerte Bremskraftverteilung kann also die volle Fläche unter der idealen Bremskraftverteilung aus­ nutzen. Wenn allerdings die elektronische Bremskraftver­ teilung ausfällt, ist trotzdem eine sichere Funktion der Bremsanlage gewährleistet. Die Fahrstabilität wird deswe­ gen nicht beeinträchtigt, weil das Druckminderventil 1 schon von Anfang an seine Druckminderfunktion ausübt. Da­ bei ist es von der Federhärte der Steuerfeder 28 abhängig, bei welchem Vorderachsbremsdruck an der Hinterachse zum ersten Mal Druck aufgebaut wird.

Die in Fig. 1 dargestellte konstruktive Ausführung des Druckminderventils 1 besitzt einen Stufenkolben 30, der mit einer durchgehenden Axialbohrung 32 versehen ist, wel­ che den Einlaßraum 34 mit dem Auslaßraum 36 verbindet. Der Einlaßraum 34 ist zum Hauptbremszylinder 4 hin ausgerich­ tet, während der Auslaßraum 36 zur Radbremse 2 führt. Im Einlaßraum 34 ist der Zentrierkörper 38 angeordnet, wel­ cher von der Ventilfeder 40 in Richtung auf den Stufenkol­ ben 30 beaufschlagt wird. Das Zentrierelement 38 führt das Schließglied 42, welches mit einem am einlaßseitigen Ende des Stufenkolbens 30 angeformten Ventilsitz 44 zusammen­ wirkt. Durch die Axialbohrung 32 ist der Ventilstößel 46 geführt, welcher sich auslaßseitig abstützt und am Schließglied 42 anliegt. Zwischen Einlaßraum 34 und Aus­ laßraum 36 ist um den Stufenkolben 30 herum die druckmit­ telfreie Steuerkammer 48 angeordnet. Sie nimmt die Steuer­ feder 28 auf, welche über die Ringscheibe 50 den Stufen­ kolben 30 zum Schließglied 42 hin beaufschlagt. In druck­ losem Zustand liegt die Ringscheibe 50 im Anschlag an der Gehäusestufe 52. Der Ventilsitz 44 liegt am Schließglied 42 an. Wenn der Druck im Einlaßraum 34, welcher auf die in den Einlaßraum ragende kleinere Wirkfläche des Stufenkol­ bens 30 wirkt, die Kraft der Steuerfeder 28 überwindet, öffnet sich erstmalig das Ventil, bestehend aus Schließ­ glied 42 und Ventilsitz 44. Da der Druck im Auslaßraum 36 eine größere Wirkfläche in Schließrichtung des Ventils be­ sitzt, nämlich die in den Auslaßraum 36 ragende größere Querschnittsfläche des Stufenkolbens 30, erfolgt bei wei­ terem Druckanstieg eine proportionale Druckminderung im Auslaßraum 36. Die Federkraft der Steuerfeder 28 kann da­ bei sehr klein bemessen sein, da die Steuerfeder 28 grund­ sätzlich eine reine Rückstellfunktion zu erfüllen hat.

Bezugszeichenliste

1 Druckminderventil
2 Radbremse
4 Hauptbremszylinder
6 Bremsleitung
8 Einlaßventil
10 Rückschlagventil
12 Drossel
14 Auslaßleitung
16 Auslaßventil
18 Pumpe
20 Behälterleitung
22 Druckmittelbehälter
24 Saugleitung
26 Druckleitung
28 Steuerfeder
30 Stufenkolben
32 Axialbohrung
34 Einlaßraum
36 Auslaßraum
38 Zentrierelement
40 Ventilfeder
42 Schließglied
44 Ventilsitz
46 Ventilstößel
48 Steuerkammer
50 Ringscheibe
52 Gehäusestufe

Claims (4)

1. Hydraulische Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit elek­ tronisch, bremsschlupfabhängig gesteuerter Bremskraft­ verteilung, mit mindestens einer Hinterradbremse (2), welche über ein elektromagnetisch betätigtes, stromlos geschlossenes Einlaßventil (8) an einen Hauptbremszylin­ der (4) und über ein elektromagnetisch betätigtes, stromlos geschlossenes Auslaßventil (16) an einen Volu­ menaufnehmer (z. B. Druckmittelbehälter (22) oder Nieder­ druckspeicher) angeschlossen ist, mit einer Hilfsdruck­ quelle (Pumpe 18) zur Bremsschlupfregelung sowie mit ei­ nem parallel zum Einlaßventil (8) angeordneten, hydrau­ lisch betätigten Druckregelventil, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Druckregelventil ein drucklos geschlossenes Druckminderventil (1) ist.

2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Druckminderventil (1) einen Stufenkolben (30) aufweist, welcher das Druckmin­ derventil (1) betätigt und welcher von einer Steuerfeder (28) in Schließrichtung beaufschlagt ist, wobei der Druck in der Hinterradbremse (2) auf eine erste Wirkflä­ che des Stufenkolbens (30) in Schließrichtung und der Druck des Hauptbremszylinders (4) sowie der Hilfsdruck­ quelle (18) auf eine zweite, kleinere Wirkfläche in Öff­ nungsrichtung des Druckminderventils (1) wirken.

3. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stufenkolben (30) eine durchgehende Axialbohrung (32) aufweist, welche einen am dickeren Ende des Stufenkolbens befindlichen Auslaßraum (36) mit einem am dünneren Ende des Stufenkolbens be­ findlichen Einlaßraum (34) verbindet, wobei zwischen Einlaßraum (34) und Auslaßraum (36) um den Stufenkolben (30) herum eine druckmittelfreie Steuerkammer (48) ange­ ordnet ist, welche die Steuerfeder (28) aufnimmt.

4. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch die Axialbohrung (32) ein Stößel (46) verläuft, welcher sich im Auslaß­ raum abstützt und an einen im Einlaßraum (34) befindli­ chen Schließglied (42) anliegt, welches mit einem am dünneren Ende des Stufenkolbens (30) angeformten Ventil­ sitz (44) zusammenwirkt.