EP2197717A1

EP2197717A1 - Hydraulische fremdkraftbremsanlage

Info

Publication number: EP2197717A1
Application number: EP08835897A
Authority: EP
Inventors: Andreas Remmelmann; Hubertus Mies; Arne Weidemann; Dietmar Seubert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-06-23
Also published as: US20100187900A1; WO2009043343A1; DE102008049551A1; CN101815638A

Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Fremdkraftbremsanlage mit einem manuell betätigten Bremsventil (4), über das eine Druckmittelverbindung zwischen einer Bremsleitung (BR1, BR2) und einem Speicherkreis (S1, S2) oder einem Tank (T; 70) auf steuerbar ist. Im Druckmittelströmungspfad zwischen einem Radbremszylinder (26-32) und dem Bremsventil (4) ist ein vorgesteuertes, stetig verstellbares Wegeventil (16-22) vorgesehen, das über zwei Pilotventile (86, 90) ansteuerbar ist.

Description

Hydraulische Fremdkraftbremsanlage

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Fremdkraftbremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Schwere Fahrzeuge der Bau-, Land- und Forstwirtschaft sowie Sonderfahrzeuge müssen, insbesondere beim Einsatz in schwierigem Gelände mit Bremssystemen ausgeführt sein, die bei niedrigen Bedienkräften ein hohes Maß an Betriebssicherheit aufweisen. Bei derartigen Fahrzeugen werden Fremdkraftbremssysteme eingesetzt, bei denen die Bremskraft nicht direkt vom Fahrer sondern mittelbar über Hydrospeicher oder dergleichen aufgebracht wird. Prinzipiell sind hydraulische Fremdkraftbremssysteme und pneumatische Fremdkraftbremssysteme bekannt, wobei jedoch die hydraulischen Systeme häufig bevorzugt werden, da die Energieversorgung durch bereits vorhandene hydraulische Systeme am Fahrzeug sehr einfach ist, Hydraulikkomponenten gegenüber den pneumatischen Komponenten, insbesondere der Radbremszylinder einen geringeren Platzbedarf erfordern und aufgrund der geringeren Hysterese eine feinfühlige Dosierbarkeit ermöglichen und auch bei tiefen Temperaturen kurze Ansprechzeiten gewährleisten.

Derartige hydraulische Fremdkraftbremssysteme sind im Datenblatt RD 66 226/06.00 der Mannesmann Rexroth AG beschrieben. Demgemäß wird bei einem 2-Kreis-Fremdkraftbremssystem über ein mit einem Bremspedal betätigtes Fremdkraftbremsventil eine Druckmittelverbindung zwischen den Radbremszylindern der jeweiligen Bremskreise und jeweils einem Hydrospeicher aufgesteuert. Dieser wird über ein Speicherladeventil von einer Pumpe aufgeladen, die die Bremsanlage vorrangig vor anderen Verbrauchern mit Druckmittel versorgt, sobald der Speicherdruck einen unteren Grenzwert erreicht. Bei Betätigung des Fremdkraftbremsventils wird der Druck in den Radbremszylindern proportional zur Betätigungskraft des Pedals geregelt. Insbesondere bei schnellen Fahrzeugen ist man bestrebt, die Fremdkraftbrems- systeme mit einer Antiblockiersystem-Funktionalität (ABS-Funktionalität) auszuführen. Da die Radbremszylinder derartiger hydraulischer

Fremdkraftbremssysteme ein sehr großes Schluckvolumen aufweisen, können ABS-Systeme aus dem Automotive-Bereich nicht verwendet werden, da deren Ventile auf die kleineren Schluckvolumina der Automotive-Bremsen ausgelegt sind. Für pneumatische Fremdkraftbremssysteme sind zwar ABS-Lösungen bekannt, diese benötigen jedoch aufgrund der geringen Energiedichte der Druckluft einen sehr großen Bauraum und weisen darüber hinaus die oben erläuterten Nachteile auf, so dass hydraulische Lösungen bevorzugt sind.

In der nachveröffentlichten DE 10 2006 024 183 ist eine Ventilanordnung beschrieben, bei der schnell schaltende ABS-Ventile zur Vorsteuerung von jeweils einem 2/2-Wegeventil verwendet werden. Durch Kombination zweier derartiger 2/2-Wegeventile mit jeweils zwei schnell schaltenden ABS-Pilotventilen kann ein quasi stetig verstellbares 3/2-Wegeventil abgebildet werden, über das die für eine ABS-Funktionalität erforderlichen Druckmittelvolumenströme zum Betätigen eines Radbremszylinders gesteuert werden können. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass ein erheblicher vorrichtungstechnischer und regelungstechnischer Aufwand erforderlich ist, da jedem Radbremszylinder zwei der genannten 2/2-Wegeventile mit insgesamt vier ABS-Pilotventilen zugeordnet werden müssen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute hydraulische Fremdkraftbremsanlage mit ABS-Funktionalität zu schaffen.

Erfindungsgemäß hat die hydraulische Fremdkraftbremsanlage ein manuell betätigtes Bremsventil, über das eine Druckmittelverbindung zwischen einer mit einem Radbremszylinder in Druckmittelverbindung stehenden Bremsleitung und einem Hydrospeicher oder einem Tank aufsteuerbar ist. Erfindungsgemäß ist im DruckmittelströmunqsDfad zwischen dem Radbremszylinder und dem Bremsventil ein vorgesteuertes, stetig verstellbares Wegeventil mit einem Bremsanschluss, einem Tankanschluss und einem mit einem Ausgangsanschluss des Bremsventils verbundenen Druckanschluss angeordnet. Dieses Wegeventil ist über eine Feder in eine Grundposition vorgespannt und wird über einen auf eine Steuerfläche wirkenden Steuerdruck in die eine Richtung und über den auf eine weitere Steuerfläche wirkenden Druck in der Bremsleitung in die andere Richtung beaufschlagt. Dabei kann der Steuerdruck durch Ansteuerung von Pilotventilelementen mittels eines ABS-Steuergerätes verändert werden. D.h. bei dieser Lösung erfolgt während der ABS-Regelung die Steuerung des Bremsdrucks über ein 3-Wegeventil, das über zwei einfach aufgebaute Pilotventilelemente angesteuert wird, so dass gegenüber der eingangs beschriebenen nachveröffentlichten Lösung ein kompakterer, kostengünstigerer Aufbau der Fremdkraftbremsanlage ermöglicht ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Steuerraum des Wegeventils über ein erstes Pilotventil mit Druck beaufschlagbar und über ein zweites Pilotventil mit dem Tank verbindbar.

Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn das letztgenannte Pilotventil ein schnell schaltendes 2/2-Wegeventil ist. Dieses ist vorzugsweise stromlos geschlossen ausgeführt.

Das erste Pilotventil kann bei einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel als eine Düse ausgeführt sein. Alternativ kann ebenfalls ein schnell schaltendes 2/2-Wegeventil verwendet werden, wie es bei den Automotive-Anwendungen zum Einsatz kommt.

Dieses Pilotventil ist vorzugsweise stromlos offen ausgeführt. v

Das stetig verstellbare Wegeventil kann mit Bezug zum Druckanschluss stromlos offen oder auch stromlos geschlossen sein.

Zum Ausgleich eventuell vorhandener Druckunterschiede an den Radbremszylindern einer Achse kann in jedem Kreis ein Druckausgleichsventil vorgesehen werden. Diesem Druckausgleichsventil kann in jeder Bremsleitung eine Drossel zugeordnet sein.

Der Aufbau der Fremdkraftbremsanlage mit ABS-Funktionalität ist besonders einfach, wenn zur Ansteuerung ein herkömmliches ABS-Steuergerät für geringe Volumenströme verwendet wird. Dieses ABS-Steuergerät kann dann mit vergleichsweise geringen Änderungen an die Anforderungen bei Fremdkraftbremsanlagen angepasst werden, die beispielsweise in der Regel mit Hydrauliköl und nicht mit der üblichen Bremsflüssigkeit betrieben werden.

Das stetig verstellbare 3-Wegeventil hat einen Ventilschieber, der über die eingangs genannte Feder in seine Grundposition vorgespannt ist und der eine Steuernut hat, durch deren Ringstirnflächen jeweils eine Steuerkante ausgebildet wird. Über diese Steuerkanten wird der Öffnungsquerschnitt zwischen dem Druckanschluss und dem Bremsanschluss einerseits und zwischen dem Bremsanschluss und dem Tankanschluss andererseits bestimmt. Der Druck am Bremsanschluss beaufschlagt über einen Meldekanal eine Schiebersteuerfläche, während der genannte Steuerdruck die andere Schiebersteuerfläche beaufschlagt.

Bei einer sehr kompakten und einfach aufgebauten Lösung verläuft der Meldekanal durch den Schieber hindurch.

Die Feder ist in einem rückwärtigen Steuerraum angeordnet, in dem auch der Steuerdruck wirkt.

Bei einer bevorzugten Ausführung dieses Wegeventils sind die Steuerkanten des Ventilschiebers so ausgelegt, dass in einem Zwischenbereich zwischen den Arbeitspositionen des Wegeventils die Öffnungsquerschnitte zwischen Druckanschluss und Bremsanschluss und Tankanschluss und Bremsanschluss abgesperrt sind, so dass die Umsteuerung stetiger erfolgen kann.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Bremsventil gemäß den Patentansprüchen 15 und 16 auch unabhängig von einer manuellen Betätigung des BremsDedals automatisch betätiqbar ist. Dann lässt sich in kritischen Fahrzuständen unabhängig von einem Eingriff des Fahrzeugführers zum Beispiel für eine elektronische Stabilitätskontrolle gegen Schleudern oder für eine Antischlupfregelung ein Bremsdruck aufbauen.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Schaltschema einer hydraulischen 2-Kreis-Fremdkraftbremsanlage;

Figur 2 ein hydraulisches Schaltsymbol eines vorgesteuerten Wegeventils der Fremdkraftbremsanlage aus Figur 1 ;

Figur 3 einen Schnitt durch eine konkrete Lösung des Wegeventils gemäß Figur 2;

Figur 4 ein Schaltsymbol einer Variante des vorgesteuerten Wegeventils gemäß Figur 2,

Figur 5 einen Teil einer Fremdkraftbremsanlage mit einem derartigen Wegeventil und

Figur 6 eine um weitere Funktionalitäten erweiterte Variante der 2-Kreis- Fremdkraftbremsanlage aus Figur 1.

Figur 1 zeigt ein Schaltschema einer hydraulischen Fremdkraftbremsanlage 1 , beispielsweise für einen schnell laufenden Traktor, einen Dumper oder ein Kommunalfahrzeug. Diese Fremdkraftbremsanlage 1 besteht im Wesentlichen aus einem mittels eines Bremspedals 2 betätigten Fremdkraftbremsventil, im Folgenden Bremsventil 4 genannt, zwei Hydrospeichern 6, 8, einem Speicherladeventil 10, einer Pumpe 12, einem ABS-Steuergerät 14 und vier Relaisventilen 16, 18, 20, 22, über die jeweils ein Radbremszylinder 26, 28, 30, 32 mit einem Bremsdruck beaufschlagbar ist. Dabei sind die beiden Radbremszylinder 26, 28 der Vorderachse und die beiden anderen Radbremszylinder 30, 32 der Hinterachse zugeordnet.

Der Grundaufbau des über das Bremspedal 2 betätigten Bremsventils 4 und des Speicherladeventils 10 sowie der Verschaltung mit den beiden Hydrospeichem 6, 8 ist ausführlich in dem eingangs beschriebenen Datenblatt RD 66226/06.00 beschrieben, so dass hier nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente erläutert werden und im Übrigen auf die Offenbarung in diesem Datenblatt verwiesen wird.

Das Speicherladeventil 10 hat die Aufgabe, im Speicherkreis ein Druckniveau innerhalb bestimmter Grenzwerte zu halten und hat eine Druckwaage 34, ein verstellbares Druckeinstellelement 36 und ein Rückschlagventil 38. Die Pumpe 12 fördert beim Ladevorgang der beiden Hydrospeicher 6, 8 Druckmittel in eine Speicherzuleitung 40, die an den Eingang eines inversen Wechselventils 42 angeschlossen ist. Dessen beide Ausgänge sind über Speicherleitungen 44, 46 mit Speicheranschlüssen S1 bzw. S2 des Bremsventils 4 verbunden. Die Hydrospeicher 6, 8 sind an die Speicherleitung 44 bzw. 46 angeschlossen. Die Druckwaage 34 drosselt den Pumpenförderstrom so lange an bis der Druck im Speicherkreis die Federkraft des Druckeinstellelementes 36 überwindet. Bei Erreichen dieses voreingestellten Drucks wird über die Druckwaage eine

Druckmittelverbindung zu einem Verbraucheranschluss aufgesteuert, so dass ein in der Figur 1 mit dem Bezugszeichen 48 angedeuteter Nebenverbraucher mit Druckmittel versorgbar ist. Bezüglich der Beschreibung der genauen Funktion des Speicherladeventils sei auf das eingangs genannte Datenblatt oder das Datenblatt RD 66 191/08.04 der Bosch Rexroth AG verwiesen.

Das Bremsventil 4 ist ein Standardventil, wie es beispielsweise in dem genanten Datenblatt RD 66 226/06.00 oder im Datenblatt RD 66 146/10.03 der Bosch Rexroth AG beschrieben ist. Ein derartiges Fremdkraftbremsventil hat die beiden vorgenannten Speicheranschlüsse S1 , S2, einen Tankanschluss T sowie jedem Bremskreis zugeordnete Bremsanschlüsse BR1 sowie BR2.

Bei Betätigung des Bremspedals 2 wird über das Bremsventil 4 eine Druckmittelverbindunα zwischen den SDeicheranschlüssen S1. S2 und dem zugeordneten Ausgangsanschluss BR1 , BR2 aufgesteuert, so dass sich in an die beiden Ausgangsanschlüsse BR1 , BR2 angeschlossenen Bremsdruckleitungen 50, 52 ein Bremsdruck aufbaut. Diese beiden Bremsdruckleitungen 50, 52 verzweigen jeweils in zwei Zuleitungen 54, 56 bzw. 58, 60, die jeweils an einen Druckanschluss P des jeweiligen Relaisventils 16, 18, 20, 22 angeschlossen sind, deren Aufbau in der Folge noch näher erläutert wird. Jedes Relaisventil 16, 18, 20, 22 hat einen Bremsanschluss A, der über jeweils eine Bremsleitung 62, 64, 66 bzw. 68 mit dem zugeordneten Radbremszylinder 26, 28, 30, 32 verbunden ist. Jedes Relaisventil 16, 18, 20, 22 hat des Weiteren einen mit dem Tank 70 verbundenen Tankanschluss T sowie einen Steueranschluss G, der jeweils über eine Steuerleitung 72, 74, 76, 78 mit dem ABS-Steuergerät 14 verbunden ist.

Bei dem ABS-Steuergerät 14 handelt es sich um ein abgewandeltes Produkt aus dem Automotive-Bereich. In diesem Bereich werden die Bremsanlagen mit einer Bremsflüssigkeit betrieben, während bei den Nutzfahrzeugen in der Regel das gleiche Druckmittel wie in der Arbeitshydraulik verwendet wird. Dabei muss man beachten, dass die üblicherweise zur Abdichtung von herkömmlichen ABS- Steuergeräten verwendeten Elastomere für einen Einsatz mit Hydrauliköl nicht geeignet sind.

Der Grundaufbau eines derartigen ABS-Steuergerätes 14 ist aus der Fachliteratur hinlänglich bekannt. Beispielhaft wird auf das Fachbuch „Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik"; Europa Lehrmittel; 25. Auflage 1994; Seiten 460ff verwiesen. Derartige ABS-Steuergeräte 14 haben üblicherweise ein elektronisches Steuergerät, über das jedem Rad zugeordnete schnell schaltende ABS-Ventile angesteuert werden. Bei diesen bekannten Lösungen ist eine Rückförderpumpe vorgesehen, über die im Automotive-Bereich während der ABS-Regelung Bremsflüssigkeit in einen Leitungsabschnitt zwischen einem Hauptbremszylinder und den ABS-Ventilen gepumpt wird. Eine Modifikation des ABS-Steuergerätes 14 besteht darin, dass auf diese Rückförderpumpe verzichtet wird und die Dichtungen im HinbHck auf die Verwendung mit Hydrauliköl optimiert sind. Des Weiteren ist das ABS-Steuergerät 14 nicht mit eigenen, integrierten Druckmittelspeichern ausgeführt. Wie aus der Darstellung gemäß Figur 1 hervorgeht, sind die Eingänge des ABS-Steuergerätes 14 an die beiden Rremsdruckleitunαen 50 52 anαeschlossen. Bei der darαestellten Lösunα wird ein ABS-Steuergerät 14 verwendet, bei dem jedem Radbremszylinder 26, 28, 30, 32 jeweils zwei schnell schaltbare 2/2-Wege-ABS-Ventile zugeordnet sind, die jedoch im Unterschied zu den Automotive-Anwendungen nicht direkt den Druck in den Bremsleitungen 62, 64, 66, 68 bestimmen sondern als Vorsteuerventile für die genannten Relaisventile 16, 18, 20, 22 wirken.

In Figur 2 ist das Schaltsymbol eines derartigen vorgesteuerten Relaisventils 16, 18, 20, 22 dargestellt, wobei die jeweiligen ABS-Ventile, im Folgenden Pilotventile genannt, jeweils im ABS-Steuergerät 14 integriert sind.

In Figur 2 wird beispielhaft der grundsätzliche Aufbau des Relaisventils 16 erläutert. Der Aufbau der anderen Relaisventile ist entsprechend. Das Relaisventil 16 basiert auf einer bekannten Konstruktion, die in dem genannten Datenblatt RD 66 226/06.00 oder im Blatt RD 66 152/10.03 der Bosch Rexroth AG beschrieben ist. Das Relaisventil 16 ist ein proportional verstellbares Druckreduzierventil in 3- Wegeausführung mit den bereits beschriebenen Anschlüssen P, T und A. Der Druckanschluss P ist an die Zuleitung 54 und der Ausgangs- oder Bremsanschluss A an die Bremsleitung 62 angeschlossen. Ein Ventilschieber des Relaisventils 16 wird über eine Feder 80 in eine Grundposition a vorgespannt, in der der Druckanschluss P mit dem Ausgangsanschluss A verbunden ist - das Relaisventil 16 ist somit beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 als stromlos offenes Ventil ausgeführt, wobei in der Grundposition der Druck in den Bremsdruckleitungen 50, 52 zu den Radbremszylindern durchgeschaltet wird - bei unbetätigtem Bremspedal 2 sind diese Bremsdruckleitungen 50, 52 jedoch über das Bremsventil 4 mit dem Tank 70 verbunden. Der Druck in der Bremsleitung 62 oder am Bremsanschluss A wird über einen Meldekanal 82 abgegriffen und beaufschlagt eine Steuerfläche des Ventilschiebers entgegengesetzt zur Kraft der Feder 80. Von der Bremsdruckleitung 50 oder der Zuleitung 54 zweigt des Weiteren ein Steuerkanal 84 ab, der zum Eingangsanschluss P eines Pilotventils 86 führt. Dieses ist stromlos offen ausgeführt und lässt sich durch Bestromen eines Schaltmagneten 88 in eine Sperrstellung bringen, in der die Druckmittelverbindung zwischen dem Steuerkänal 84 und einer an den Ausgangsanschluss Ä des Pilotventils angeschlossenen Steuerleitung 72 abgesperrt ist. Ein Druck in der Steuerleitung 72 wirkt als Steuerdruck auf den Ventilschieber des Relaisventils 16 in Wirkrichtung der Feder 80.

An die Steuerleitung 72 ist des Weiteren ein Pilotventil 90 angeschlossen, das stromlos geschlossen ausgeführt ist und das sich durch Bestromen eines Schalt- magneten 92 in eine Öffnungsstellung bringen lässt, in der ein mit der Steuerleitung 72 verbundener Eingangsanschluss P mit einer an einen Ausgangsanschluss A angeschlossenen Tanksteuerleitung 94 verbunden ist, die im Tank 70 mündet. In der dargestellten Grundposition des Relaisventils 16 bei geöffnetem Pilotventil 86 und abgesperrter Tanksteuerleitung 94 sind beide Steuerflächen des Relaisventils 16 mit dem gleichen Druck beaufschlagt, so dass unter der Annahme, dass beide Steuerflächen die gleiche Größe haben, der Ventilschieber des Relaisventils 16 druckausgeglichen ist. Dieser wird dann durch die Kraft der Feder 80 in seine Grundposition a vorgespannt. Bei Umschalten der beiden Ventile 86, 90 wird die Druckmittelverbindung zwischen der Steuerleitung 72 und dem Steuerkanal 84 abgesperrt und eine Druckmittelverbindung zum

Tank 70 aufgesteuert, so dass der Steuerdruck in der Steuerleitung 72 zum Tank hin entlastet wird und entsprechend der Ventilschieber des Relaisventils 16 durch den im Meldekanal 82 anliegenden Druck in der Bremsleitung 62 in Richtung seiner mit b gekennzeichneten Position verschoben wird, wobei in einer Zwi- schenstellung c zunächst über die Steuerkanten die Druckmittelverbindungen zwischen den Anschlüssen A, P, T abgesperrt werden. In den mit b gekennzeichneten Positionen ist der Ausgangsanschluss A mit dem Tankan- schluss T verbunden, so dass der Bremsdruck in der angeschlossenen Bremsleitung 62 abgebaut werden kann. Durch die für die auftretenden geringen Steuerölvolumenströme hinreichend groß ausgelegten schnell schaltenden Ventile 86, 90 kann somit das auf einen großen Druckmittelvolumenstrom ausgelegte Relaisventil 16 sehr schnell zum Bremsdruckaufbau oder zum Bremsdruckabbau umgesteuert werden, wobei durch geeignete Ansteuerung der Ventile 86, 90 der gewünschte Bremsdruck eingeregelt wird. Zum Beispiel werden die beiden Pilotventile wechselweise jeweils kurzzeitig angesteuert, wobei ein sich durch das Verhältnis der Ansteuerzeiten ergebender, auf den Druck in dem Steuerkanal 84 normierter Steuerdruck in die Steuerleitung 72 eingesteuert wird. Anstelle der Betätigung der Ventile 86, 90 über Schaltmagnete 88, 92 können auch andere geeignete Aktoren, beispielsweise Piezoaktoren verwendet werden.

Bei einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Verbindungspilotelement 86 auch durch eine Düse ausgebildet werden, die es ermöglicht, zum Bremsdruckabsenken den Druck in der Steuerleitung 72 durch impulsweises Öffnen des Pilotventils 90 abzusenken oder durch dauerndes Öffnen ganz abzubauen.

Der konkrete Aufbau dieses stromlos-offen ausgeführten Relaisventils 16 wird nunmehr anhand Figur 3 erläutert.

Das Relaisventil 16 hat ein Ventilgehäuse 96, an dem die Anschlüsse P, T und A sowie der Steueranschluss G ausgebildet sind. In einer Ventilbohrung 98 des Ventilgehäuses 96 ist ein Ventilschieber 100 geführt, der etwa mittig mit einer Steuernut ausgeführt ist, an deren Ringstirnflächen Steuernuten 102, 104 ausgebildet sind, die im Regelbereich die Öffnungsquerschnitte zwischen den Anschlüssen P, A und A, T bestimmen, ehe in dem Ventil ein Fluidpfad ganz geöffnet ist.

Der Ausgangsanschluss A mündet in einem Ausgangskanal 106, der

Eingangsanschluss P in einem Druckkanal 108 und der Tankanschluss T in einem Tankkanal 110, wobei im Übergangsbereich zur Ventilbohrung 98 jeweils Anfasungen 112 ausgeführt sind, von denen in Figur 3 lediglich eine mit Bezugszeichen versehen ist. Die Ventilbohrung 98 erweitert sich in der Darstellung gemäß Figur 3 nach rechts hin, wobei in den erweiterten

Endabschnitt ein Anschlussstück 114 eingeschraubt ist, das den Steueranschluss G ausbildet. In dieses Anschlussstück 114 ist des Weiteren eine Entlüftungsschraube 116 eingesetzt, über die eine Entlüftung des Steuerölströ- mungspfades möglich ist. Über das Anschlussstück 114 wird eine Buchse 118 gegen eine Ringstirnfläche 120 gedrückt, wobei diese Buchse 118 abschnittsweise in das Anschlussstück 114 eintaucht und somit sowohl in Axialais auch in Radialrichtung geführt ist. Die Buchse 118 wird von einer in der Ventilbohrung 98 mündenden Axialbohrung 122 durchsetzt, die zum Ventilschieber 98 hin erweitert ist, so dass dieser mit seinem in Figur 3 rechts dargestellten Endabschnitt in einen durch die Erweiterung ausgebildeten

Federraum 124 eintaucht, in dem die Feder 80 abgestützt ist. Diese greift an dem benachbarten Endabschnitt des Ventilschiebers 100 an, so dass dieser in seiner Grundposition gegen eine das Gehäuse 96 stirnseitig verschließende Verschlussschraube 125 vorgespannt ist.

Im Bereich der Verschlussschraube 125 ist die Ventilbohrung 98 zu einem Steuerraum 126 erweitert, in den der in Figur 3 linke Endabschnitt des Ventilschiebers 100 eintaucht. Dieser Steuerraum 126 ist über den Meldekanal 82 mit dem Druck am Ausgangsanschluss A beaufschlagt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieser Meldekanal 82 durch eine in Axialrichtung verlaufende Meldebohrung 128 gebildet, die ihrerseits über eine oder mehrere Radialbohrungen in der Außenfläche des Ventilschiebers 100 mündet, so dass über den Meldekanal 82 der Druck am Ausgangsanschluss A abgegriffen wird. Dieser Druck wirkt somit auf die in Figur 3 linke Stirnfläche des Ventilschiebers 100, die den gleichen Durchmesser wie der in dem Federraum 124 eintauchende rechte Endabschnitt des Ventilschiebers hat. Der Steueranschluss G ist an die vorbeschriebene Steuerleitung 72 angeschlossen. Dementsprechend ist in der in Figur 2 dargestellten Grundposition der beiden Pilotventile 86, 90 der Ventilschieber 100 druckausgeglichen, so dass er durch die Kraft der Feder 80 nach links in die Anschlagposition gegen die Verschlussschraube 125 vorgespannt ist. In dieser Grundposition (a) in Figur 2 ist die Druckmittelverbindung zwischen den Anschlüssen P, A geöffnet und die Druckmittelverbindung zwischen den Anschlüssen A, T abgesperrt.

Durch Schalten der beiden Pilotventile 86, 90 wird der Druck im Federraum 124 ganz oder teilweise abgebaut, so dass durch ein im Meldekanal 82 und damit im Steuerraum 126 anliegenden Bremsdruck in der Bremsleitung 62 der Ventilschieber 100 nach rechts (Fig. 2) verschoben wird, bis er eine Gleichgewichtsposition einnimmt. Dabei wird die Druckmittelverbindung vom Anschluss P nach A zugesteuert und die Druckmittelverbindung von dem

Anschluss A nach T geöffnet, um den Bremsdruck abzubauen. Zum Druckhalten befindet sich der Ventilschieber in der mit positiver Überdeckung ausgeführten Mittelstellung. Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht es, auch herkömmliche Fremdkraftbremssvsteme schwerer Nutzfahrzeuge mit vergleichsweise geringem Aufwand mit einer ABS-Funktionalität auszuführen, wobei über die aus dem Automotive-Bereich bekannten schnell schaltenden ABS-Ventile ein schnelles Verstellen der Relaisventile 16, 18, 20, 22 ermöglicht ist, über die die großen Bremsvolumenströme gesteuert werden. Aufgrund der weitgehenden Verwendung bekannter Komponenten lässt sich dieses Fremdkraftbremssystem mit sehr geringem Aufwand realisieren.

Bei der vorbeschriebenen Lösung sind die Relaisventile 16, 18, 20, 22 stromlos- offen ausgeführt. Anhand der Figuren 4 und 5 wird ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem das Relaisventil mit Bezug zum Druckanschluss P stromlos geschlossen ausgeführt ist. Das Schaltsymbol eines derartigen Relaisventils 16 ist in Figur 4 dargestellt. Die Ventilkonstruktion ist so ausgelegt, dass in der federvorgespannten Grundposition (a) der Brems- oder Ausgangsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden ist. Die Verstellung des Relaisventils 16 erfolgt spiegelbildlich zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, d.h. der Druck im Meldekanal 82 wirkt in der gleichen Richtung wie die Feder 80, d.h. in Richtung der Grundposition (a). Der Druck in der Steuerleitung 72 wirkt in Gegenrichtung. In der Grundposition des Pilotventils 86 und des Pilotventils 90 kann der Ventilschieber durch Druck in der Zuleitung 54 gegen die Kraft der Feder 80 in die Position (b) gebracht werden, in der zum Bremsdruckaufbau die Druckmittelverbindung zum Tank T abgesperrt und die Druckmittelverbindung zwischen dem Druckanschluss P und dem Ausgangsanschluss A aufgesteuert ist. Bei Umschalten der beiden Ventile 86, 90 wird die Steuerleitung 72 zum Tank 70 hin entlastet, während der Bremsdruck in der Bremsleitung 62 weiter im Meldekanal 82 anliegt - der Ventilschieber des Relaisventils 16 wird dann über die Zwischenposition (c) schnell in Richtung der Positionen (a) verschoben.

Bei dieser Variante kann es insbesondere bei Bremsbeginn vorkommen, dass sich beim „normalen" Bremsen ohne ABS in den Bremsleitungen 62, 64 und 66, 68 jedes Bremskreises leicht unterschiedliche Drücke aufbauen. Um einen derartigen unterschiedlichen Druck in den Bremsleitungen 62, 64 und 66, 68 zu verhindern, sind gemäß Figur 5 zwischen den jeweiligen Bremsleitungen jeweils ein Ausgleichsventil 132, 134 angeordnet, über das ungleiche Bremsdrücke in den Bremsleitungen 62, 64; 66, 68 ausgeglichen werden können. Dieses Ausgleichsventil 132, 134 ist jedoch nur bei Normalbremsung wirksam - während der ABS-Regelung erfolgt kein Druckausgleich. Bei der Ansteuerung eines derartigen Ausgleichsventils 132, 134 wird der Druck in den Bremsleitungen 62, 64; 66, 68 erfasst und das Ausgleichsventil 132, 134 in Abhängigkeit von diesem Druck angesteuert. Bei Überschreiten einer tolerablen Druckdifferenz öffnet das Ausgleichsventil 132, 134 eine Verbindungsleitung 136, 138 zwischen den beiden Bremsleitungen 62, 64; 66, 68, um den Druckausgleich herbeizuführen. In

Druckaufbaurichtung stromaufwärts der Verbindungsleitungen 136, 138 können Drosseln 140, 142; 144, 146 vorgesehen sein. Dabei kann der Druckabfall über den Drosseln 140, 142; 144, 146 erfasst und zur Ansteuerung der Ausgleichsventile 132, 134 ausgenützt werden. Derartige Ausgleichsventile sind aus dem Automotive-Bereich, beispielsweise aus der WO 2004/016487 A1 bekannt.

Die Variante einer Fremdkraftbremsanlage gemäß Figur 6 ist gegenüber der Anlage nach Figur 1 um eine Hilfspumpe 150, die zum Beispiel von einem nicht näher dargestellten Elektromotor angetrieben wird, ein elektromagnetisch proportional verstellbares Druckregelventil 152 und ein elektronisches Steuergerät 154 ergänzt, von dem der Elektromagnet des Druckregelventils ansteuerbar ist. Das Druckregelventil ist einerseits mit dem Druckanschluss der Hilfspumpe 150 und mit dem Tank 70 und andererseits mit seinem Regelanschluss mit einem Steueranschluss des Bremsventils 4, das eine Sonderausführung des Bremsventils 4 aus Figur 1 ist, verbunden. Diese Sonderausführung eines Bremsventils ist an sich aus der DE 103 25 875 A1 oder der US 2006/0097565 A1 , Figuren 2 und 3 bekannt. Ansonsten weist die Fremdkraftbremsanlage nach Figur 6 die gleichen Komponenten und Fluidverbindungen auf wie die Fremdkraftbremsanlage nach Figur 1.

Bei der Fremdkraftbremsanlage kann ein Bremsdruck aufgebaut werden, ohne dass das Bremspedal 2 vom Fahrzeugführer betätigt wird. Es lassen sich eine elektronische Stabilitätssteuerung und eine Antischlupfregelung realisieren. Erkennt das System eine kritische Fahrsituation, zum Beispiel ein drohendes Schleudern des Fahrzeugs oder das Durchdrehen eines Rades, so wird das Druckregelventil 152 von dem Steuergerät 154 angesteuert und baut einen Vorsteuerdruck an seinem Regelausgang und dem damit verbunden Vorsteueranschluss des Bremsventils auf. Das Bremsventil wird hydraulisch betätigt und es steht ein Bremsdruck zum gezielten Abbremsen eines einzelnen Rades mit Hilfe des diesem Rad zugeordneten Relaisventils und seiner Pilotventile zur Verfügung. Da der an einem Rad wirksame Bremsdruck durch die Pilotventile moduliert werden kann, kann anstelle des proportional verstellbaren Druckregelventils auch ein jeweils auf einen festen Wert schaltbares Druckregelventil verwendet werden. Es kann sogar ein Wegeschaltventil verwendet werden, wenn die Hilfspumpe 150 eine auf den bestimmten Druckwert eingestellte Verstellpumpe ist oder wenn der Pumpendruck der als Konstantpumpe ausgebildeten Hilfspumpe durch ein Druckbegreηzungsventil auf den bestimmten Druck begrenzt ist. Dieser Druck kann zum Beispiel 30 bar sein, der zu einem Bremsdruck von 100 bar an den Ausgängen BR1 und BR2 des Bremsventils 4 führt.

Weil kritische Fahrzustände, in denen eine Stabilitätskontrolle oder eine Schlupfregelung notwendig ist, wegen der defensiven Fahrweise fast aller Kraftfahrzeug- führer nur sehr selten auftreten, wird, um nicht unnötigerweise Energie zu verbrauchen, ein die Hilfspumpe 150 antreibender Elektromotor vorteilhafterweise nur dann eingeschaltet, wenn von dem elektronischen Steuergerät ein kritischer Fahrzustand erkannt wird.

Offenbart ist eine hydraulische Fremdkraftbremsanlage mit einem manuell betätigten Bremsventil, über das eine Druckmittelverbindung zwischen einer Bremsleitung und einem Speicherkreis oder einem Tank aufsteuerbar ist. Im Druckmittelströmungspfad zwischen einem Radbremszylinder und dem Bremsventil ist ein vorgesteuertes, stetig verstellbares Wegeventil vorgesehen, das über zwei Pilotventile ansteuerbar ist.

Bezugszeichenliste:

1 Fremdkraftbremsanlage

2 Bremspedal

4 Bremsventil

6 Hydrospeicher

8 Hydrospeicher

10 Speicherladeventil

12 Pumpe

14 ABS-Steuergerät

16 Relaisventil

18 Relaisventil

20 Relaisventil

22 Relaisventil

26 Radbremszylinder

28 Radbremszylinder

30 Radbremszylinder

32 Radbremszylinder

34 Druckwaage

36 Druckeinstellelement

38 Rückschlagventil

40 Speicherzuleitung

42 inverses Wechselventil

44 Speicherleitung

46 Speicherleitung

48 Nebenverbraucher

50 Bremsdruckleitung

52 Bremsdruckleitung

54 Zuleitung

56 Zuleitung

58 Zuleitung

60 Zuleitung

62 Bremsleitung

64 Bremsleitung

66 Bremsleitunq 68 Bremsleitung

70 Tank

72 Steuerleitung

74 Steuerleitung

76 Steuerleitung

78 Steuerleitung

80 Feder

82 Meldekanal

84 Steuerkanal

86 Pilotventil

88 Schaltmagnet

90 Pilotventil

92 Schaltmagnet

94 Tanksteuerleitung

96 Ventilgehäuse

98 Ventilbohrung

100 Ventilschieber

102 Steuernut

104 Steuernut

106 Ausgangskanal

108 Druckkanal

110 Tankkanal

112 Anfasung

114 Anschlussstück

116 Entlüftungsschraube

118 Buchse

120 Ringstirnfläche

122 Axialbohrung

124 Federraum

125 Verschlussschraube

126 Steuerraum

128 Meldebohrung

132 Ausgleichsventil

134 Ausgleichsventil

136 Verbindunqsleitunq 138 Verbindungsleitung

140 Drossel

142 Drossel

144 Drossel

146 Drossel 150 Hilfspumpe

152 Druckreduzierventil

154 Steuergerät

Claims

Patentansprüche

1. Hydraulische Fremdkraftbremsanlage mit einem manuell betätigten Bremsventil (4), über das eine Druckmittel Verbindung zwischen zumindest einer mit einem Radbremszylinder (26, 28, 30, 32) in Druckmittelverbindung stehenden Bremsleitung (62, 64, 66, 68) mit einem Hydrospeicher (6, 8) oder mit einem Tank (70) aufsteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckmittelströmungspfad zwischen dem Radbremszylinder (26, 28, 30, 32) und dem Bremsventil (4) ein vorgesteuertes, stetig verstellbares Wegeventil (16, 18, 20, 22) mit einem mit der Bremsleitung (62, 64, 66, 68) verbundenen Bremsanschluss, einem Tankanschluss (T) und einem mit einem Ausgangsanschluss (BR1 , BR2) des Bremsventils (4) verbundenen Druckanschluss (P) angeordnet ist, das in eine Grundposition vorgespannt ist und über einen auf eine Steuerfläche wirkenden Steuerdruck in einer Richtung und über den auf eine weitere Steuerfläche wirkenden Druck in der Bremsleitung (62, 64, 66, 68) in der anderen Richtung beaufschlagt ist, wobei der Steuerdruck über Pilotventilelemente (86, 90) mittels eines Antiblockiersystem-Steuergerätes (14) veränderbar ist.

2. Fremdkraftbremsanlage nach Patentanspruch 1 , wobei ein Steuerraum (124) des Wegeventils (16, 18, 20, 22) über ein erstes Pilotventil (86) mit Druck beaufschlagbar ist und über ein zweites Pilotventil (90) mit dem Tank (70) verbindbar.

3. Fremdkraftbremsanlage nach Patentanspruch 2, wobei ein Pilotventil (90) ein schnell schaltendes 2/2-Wegeventil ist.

4. Fremdkraftbremsanlage nach Patentanspruch 3, wobei das zweite Pilotventil (90) stromlos geschlossen ist.

5. Fremdkraftbremsanlage nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, wobei das erste Pilotventil (86) eine Düse oder ein schnell schaltendes 2/2-Wegeventil ist.

6. Fremdkraftbremsanlage nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, wobei das erste Pilotventil (86) ein schnell schaltendes, elektrisch betätigtes 2/2- Wegeventil ist, das stromlos geöffnet ist.

7. Fremdkraftbremsanlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Wegeventil (16, 18, 20, 22) mit Bezug zum Druckanschluss (P) stromlos offen oder stromlos geschlossen ist.

8. Fremdkraftbremsanlage nach Patentanspruch 7, mit einem Ausgleichsventil (132, 134) zum Druckausgleich des Bremsdrucks in den einer Achse zugeordneten Bremsleitungen (62, 64; 66, 68).

9. Fremdkraftbremsanlage nach Patentanspruch 8, mit jeweils einer Drossel (140, 142; 144, 146) in der Bremsleitung (62, 64; 66, 68).

10. Fremdkraftbremsanlage nach einem der vorhergehenden

Patentansprüche, wobei das Antiblockiersystem-Steuergerät (14) für geringe Volumenströme ausgelegt ist.

11. Fremdkraftbremsanlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Wegeventil (16, 18, 20, 22) einen Ventilschieber (100) hat, der über eine Feder (80) in seine Grundposition (a) vorgespannt ist und der eine Ringnut hat, deren Ringstirnflächen jeweils eine Steuerkante (102, 104) ausbilden, von denen eine den Öffnungsquerschnitt zwischen dem Druck- und dem Bremsanschluss (A) und die andere den Öffnungsquerschnitt zwischen dem Bremsanschluss (A) und dem Tankanschluss (T) bestimmt, wobei über einen Meldekanal (82) der Druck am Bremsanschluss (A) zu einem von einer Schiebersteuerfläche begrenzten Steuerraum (126) geführt ist und der Steuerdruck die andere Steuerfläche des Ventilschiebers (100) beaufschlagt.

12. Fremdkraftbremsanlage nach Patentanspruch 11 , wobei der Meldekanal (82) durch den Ventilschieber (100) hindurch verläuft.

13. Fremdkraftbremsanlage nach Patentanspruch 11 oder 12, wobei die Feder in einem rückwärtigen Federraum (125) angeordnet ist, in dem der Steuerdruck wirkt.

14. Fremdkraftbremsanlage nach einem der Patentansprüche 11 bis 13, wobei die Steuerkanten (102, 104) derart ausgelegt sind, dass in einer Zwischenstellung (c) des Ventilschiebers (100) die Öffnungsquerschnitte zwischen dem Druckanschluss (P) und dem Bremsanschluss (A) und dem Tankanschluss (T) und dem Bremsanschluss (A) abgesperrt sind.

15. Fremdkraftbremsanlage nach einem vorhergehenden Patentanspruch, wobei das Bremsventil (4) unabhängig von einer manuellen Betätigung automatisch betätigbar ist.

16. Fremdkraftbremsanlage nach Patentanspruch 15, wobei eine Druckquelle (150) zur hydraulischen Betätigung des Bremsventils (4) vorhanden ist.