DE3641712C2 - Ventil für eine Bremsanlage mit Schlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für eine Bremsanlage mit Schlupfregelung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei bekannten Bremsanlagen, wie z. B. bei Bremsanlagen nach der DE 30 40 561 A1 und DE 30 40 562 A1, wird als Bremsdruckgeber ein Hauptzylinder mit vorgeschaltetem hydraulischem Bremskraftverstärker angewendet. Das Hilfsdruck-Versorgungssystem enthält eine Hydraulikpumpe und einen Hydraulikspeicher, aus dem bei Bremsbetätigung mit Hilfe eines Regelventils ein fußkraftproportionaler Hilfsdruck eingeleitet wird. Dieser dynamische Druck wird einerseits über den Hauptzylinder auf die an den Hauptzylinder angeschlossenen statischen Bremskreise übertragen. Zum anderen sind an die Druckkammer, in der der fußkraftproportionale Druck über das Regelventil eingeleitet wird, die Radbremsen einer Achse, vorzugsweise der Hinterachse, direkt angeschlossen. Zur Schlupfregelung sind außerdem sowohl in den statischen Kreisen als auch in dem dynamischen Kreis Einlaßventile eingefügt, die normalerweise auf Durchlaß geschaltet sind und mit denen bei drohendem Blockieren eines Rades der Druckmittelzufluß zu der betreffenden Radbremse gesperrt werden kann.

Desweiteren sind Auslaßventile vorhanden, über die, wenn erforderlich, Druckmittel von der Radbremse zu dem Druckausgleichsbehälter hin abgeleitet werden kann. Beim Einsetzen der Schlupfregelung wird über ein sogenanntes Hauptventil der Verstärkerraum, in der der aus dem Hilfs­ druck-Versorgungssystem eingeleitete, geregelte Druck herrscht, mit den statischen Bremskreisen des Hauptzylin­ ders verbunden, um die über die Auslaßventile entnommene Druckmittelmenge wieder in die statischen Kreise einspeisen zu können. Außerdem werden aus Sicherheitsgründen mit Hilfe einer Positionierungseinrichtung der (oder die) Kolben im (Tandem-)Hauptzylinder zurückgestellt oder arretiert. Der zum Erzeugen, Speichern und Steuern des hydraulischen Hilfsdruckes, zum dynamischen Einströmen in die statischen Kreise und zum Sicherstellen der Bremsenfunktionen beim Ausfall einzelner Kreise erforderliche Konstruktionsaufwand ist beträchtlich.

Die Steuersignale für die Einlaß- und Auslaßventile werden bei Bremsanlagen dieser Art mit Hilfe von elektronischen Schaltkreisen erzeugt, deren Eingänge mit Radsensoren, z. B. induktiven Meßwertaufnehmern, verbunden sind und die dadurch auf eine Änderung des Raddrehverhaltens, das Blockiergefahr anzeigt, durch Konstanthalten, Abbau und erneutem Wiederaufbau des Druckes an dem entsprechenden Rad reagieren können.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 36 27 000 A1 mit älterem Zeitrang ist ein gattungsgemäßes Ventil für eine Bremsanlage mit Schlupfregelung bekannt. Bei einem derartigen Ventil kann es jedoch, beispielsweise durch Verschmutzungen, zu einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Ventils kommen, so daß im Falle einer Bremsschlupfregelung letztlich auch die Bremsanlage versagen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat­ tungsgemäßes Ventil einer Bremsanlage mit Schlupfregelung so weiterzubilden, daß die Funktionsfähigkeit des Ventils verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Stößel zur Betätigung des Ventils einen Abschnitt einer Ausnehmung durchsetzt, der eine Kammer bildet, in die ein Druckmitteldurchgang einmündet, wobei zwischen Einmündung des Druckmitteldurchgangs und der Kammer ein Filterelement angeordnet ist, das die Druckmitteldurchtrittsöffnungen an einer Zentrierscheibe und am Ventil vor Verschmutzung schützt.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung, teilweise im Schnitt, teilweise rein schematisch die wichtigsten Bauteile einer schlupfgeregelten Bremsanlage und

Fig. 2 ein Zentral-Regel-Ventil.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Bremsanlage als Bremsdruckgeber 1 ein im wesentlichen aus einem Tandem-Hauptzylinder 2 und einem vorgeschalteten Unterdruck-Verstärker 3 bestehendes hydraulisches Aggregat. Über eine Druckstange 4 wird in bekannter Weise die auf ein Bremspedal 5 ausgeübte Pedalkraft F auf den Unterdruck-Ver­ stärker 3 und von diesem hilfskraftunterstützt auf die Arbeitskolben 6 und 7 des Tandem-Hauptzylinders 2 übertragen.

In der gezeigten Lösestellung der Bremse sind die Druckkammern 8, 9 des Hauptzylinders 2 über offene Zentral-Re­ gel-Ventile 10, 11, über Anschlußkanäle 12, 13 im Inneren der Kolben 6, 7 sowie schließlich über Ringkammern 14,15, über Anschlußbohrungen 16, 17 und über hydraulische Leitungen 18, 19 mit einem Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter 20 verbunden.

Die beiden Bremskreise I, II des Hauptzylinders 2 sind über elektromagnetisch betätigbare, in der Grundstellung auf Durchlaß geschaltete Ventile, nämlich sogenannte SO-Ventile oder Einlaßventile 24, 25 bzw. 29, 30, mit den Radbremsen 31, 32; 33, 34 verbunden. Die parallel geschalteten Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 sind den Diagonalen zugeordnet.

Die Radbremsen 31, 32, 33, 34 sind außerdem an elektroma­ gnetisch betätigbare, in der Grundstellung gesperrte Aus­ laßventile 22, 23 bzw. 35, 36, sogenannte SG-Ventile ange­ schlossen, die über eine hydraulische Rückflußleitung 37 einerseits mit dem Druckausgleichsbehälter 20 und anderer­ seits über die Saugleitung 61 mit den Saugseiten der Pum­ pen 21, 26 in Verbindung stehen. Es handelt sich um elek­ tromotorisch (Motor M) angetriebene Hydraulikpumpen. Die elektrischen Anschlüsse "m" und "Masse" sind ebenfalls symbolisch angedeutet. Außerdem ist eine elektrisch arbei­ tende Funktions-Überwachungsvorrichtung bzw. Überwachungs­ schaltung 40 vorgesehen, mit der die Arbeitsweise des Mo­ tors M überprüfbar ist.

Die Fahrzeugräder sind mit induktiven Sensoren S₁ bis S₄ ausgerüstet, die mit einer synchron zur Radumdrehung mitlaufenden Zahnscheibe zusammenwirken und elektrische Signale erzeugen, die das Raddrehverhalten, d. h. die Rad­ geschwindigkeit und Änderungen, erkennen lassen. Diese Si­ gnale werden über die Eingänge S₁ bis S₄ einer elek­ tronischen Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung 28 zugeführt, die Bremsdruck-Steuersignale erzeugt, mit denen beim Erkennen einer Blockiertendenz die Einlaß- und Auslaßventile 22, 23, 24, 25, 29, 30, 35, 36 zeitweise um­ geschaltet und dadurch der Bremsdruck konstant gehalten, abgebaut und zur gegebenen Zeit wieder erhöht wird. Über die Ausgänge A₁ bis A₄ werden hierzu die Betätigungs­ magnete der Einlaß- und Auslaßventile angesteuert; die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen den Anschlüssen A₁ bis A₄ und den Wicklungen der Ventile 22, 23, 24, 25, 29, 30, 35, 36 sind der Einfachheit halber nicht dar­ gestellt.

Die Schaltung 28 kann in bekannter Weise durch festver­ drahtete Schaltkreise oder durch programmierbare elektro­ nische Bausteine, wie Microcomputer oder Microcontroller, realisiert werden.

Das Einschaltsignal zum Inbetriebsetzen des Antriebsmotors M der Hydraulikpumpen 21, 26, der während einer Schlupfre­ gelung laufen muß, wird über den Anschluß m an den Motor M angelegt.

Die Bremsanlage arbeitet wie folgt:
Bei Bremsbetätigung wird die Pedalkraft F, unterstützt durch den Unterdruck im Verstärker 3, auf die Hauptzylin­ derkolben 6, 7 übertragen. Die Zentral-Regel-Ventile 10, 11 schließen, so daß sich nunmehr in den Druckkammern 8, 9 und damit in den Bremskreisen I, II Bremsdruck aufbauen kann, der über die Ventile 24, 25 bzw. 29, 30 zu den Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 gelangt.

Wird nun mit Hilfe der Sensoren S₁ bis S₄ und der Schaltung 28 eine Blockiertendenz an einem oder an mehreren Rädern erkannt, setzt die Schlupfregelung ein. Der Antriebsmotor M der Pumpen 21, 26 schaltet sich ein, wobei sich in den beiden Einströmleitungen 45, 46 ein Druck aufbaut, der einerseits über die Rückschlagventile 38, 39 und die Zweigleitungen 47, 48 bzw. 49, 50 und über die Einlaß­ ventile 24, 25 bzw. 29, 30 auf die Radzylinder der Rad­ bremsen 31 bis 34 einwirkt und andererseits die Druckkam­ mern 8, 9 des Hauptzylinders 2 beaufschlagt.

Ein Signal der Schaltung 28 führt zur Umschaltung der elektromagnetisch betätigbaren Einlaß-Ventile 24, 25 bzw. 29, 30 und damit zum Absperren der Bremskreise I, II bzw. der Zweigleitungen 47 bis 50. Eine weitere Verschiebung der Hauptzylinderkolben 6, 7 in Richtung der Pedalkraft F sowie eine Entleerung der Druckkammern 8, 9 wird verhin­ dert, da nunmehr das Druckmittel von den Pumpen 21, 26 über die Versorgungsleitungen 45, 46, die geöffneten Rück­ schlagventile 38, 39 und die Haupt-Bremsleitungen 62, 63 in die Druckkammern 8, 9 einströmt und die Kolben 6, 7 in ihre Ausgangsstellungen zurückdrückt. Der tatsächliche Bremsdruckverlauf in den Radbremsen 31 bis 34 wird durch die Einlaß- und Auslaßventile 29, 30, 35, 36 festgelegt, denen über die Leitungen A₁ bis A₄ weitere schlupfre­ gelnde Bremsdrucksteuersignale zugeführt werden.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Einlaßventile 24, 25 bzw. 29, 30 noch durch parallel geschaltete Rück­ schlagventile 41, 42 bzw. 43, 44 abgesichert. Diese Rück­ schlagventile 41, 42 ermöglichen in besonderen Fällen eine Beendigung der Bremsdruckregelung bzw. ein Lösen- der Rad­ bremsen, da bei noch geschlossenen Einlaßventilen 24, 25 bzw. 29, 30, und Auslaßventilen 22, 23 bzw. 35, 36 eine geringe Menge Druckmittel aus den Radbremsen 31 bis 34 in die Druckkammern 8, 9 zurückströmen kann, wenn die Kolben 6, 7 des Hauptzylinders 2 in die Ausgangsstellung zurück­ geschoben sind und sich die Zentral-Regel-Ventile 10, 11 in der Offen-Stellung befinden.

Wie Fig. 2 zeigt, bestehen die Zentral-Regel-Ventile 10,11 jeweils aus einem in einer Längsbohrung 98, 99 des Kolbens 6 bzw. 7 verschiebbar gelagerten Stößel 52, 76, dessen pedalseitiges Ende jeweils an einem ortsfesten Bolzen 53 bzw. 54 anstößt, der sich quer zur Kolbenbohrung 55 des Hauptzylinders 2 erstreckt und der die Ventilkugel 56 bzw. 74 in der Lösestellung von ihrem Ventilsitz 57 bzw. 82 abhebt. Die Ventilkugel 56 bzw. 82 ist dazu in einem Käfig 58 bzw. 75 gehalten, der sich gegen die Kraft der Schließ­ feder 59 bzw. 81 verschieben läßt. Das Druckmittel kann in der gezeigten Ventilstellung aus der Druckkammer 8 bzw. 9 am Ventilsitz 57 bzw. 82 vorbei, durch die Querbohrung 69 bzw. 85 in den Ringraum 14 bzw. 15 und von hier aus über die Anschlußbohrung 16 bzw. 17 in den Druckmittel-Vor­ ratsbehälter 20 zurückströmen. Sobald die Kolben 6, 7 von der Fußkraft F in Pfeilrichtung aus der dargestellten Position verschoben werden, setzen sich die Ventilkugeln 56, 74 auf die Ventilsitze 57, 82 auf und verschließen damit die Druckmitteldurchlässe. Je nach Größe der Fußkraft F können die Zentral-Regel-Ventile 10, 11 eine Schnüffel-Stel­ lung einnehmen, wobei die Kolben 6, 7 zumindest teilweise von den Quergliedern bzw. Bolzen 53, 54 abheben.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Kolben 6 einen Schaft 95 auf, der mit dem Kraftabgabeglied 100 des Verstärkers 3 in Wirkverbindung steht und der von einer Hülse 86 umgrif­ fen ist, die eine Querbohrung 88 aufweist, in der der Bolzen 53 gehalten ist. Damit der Bolzen 53 in radialer Richtung unverschiebbar ist, ist ein Federring 59 vorgese­ hen, der in eine Ringnut an der zylindrischen Außenfläche der Hülse 86 eingelegt ist und der den Bolzen in der gezeigten Lage hält. Die Hülse 86 liegt in der Ausgangs­ stellung des Kolbens 6 einerseits an einer Lochscheibe 87 an, die ihrerseits durch den Schraubring 93 gesi­ chert ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Kol­ ben 6 nicht über eine bestimmte Position hinaus nach rechts zu verschoben werden kann. Es ist also sicherge­ stellt, daß auch bei einem unzulässig hohen Druck in den Arbeitsräumen 8,9 des Primär-Kolbens 6 nicht aus der Längsbohrung 55 des Hauptzylinders 2 heraustreten kann.

Der Stößel 52 bzw. 76 ist jeweils von einer Zentrierschei­ be 83, 84 und einer Längsbohrung 98, 99 geführt, so daß si­ chergestellt ist, daß der Stößel sich nicht verklemmt, wenn er in axialer Richtung verschoben wird. Schließlich ist in den Ausnehmungen 68, 73 jeweils ein topfförmiges Sieb 91, 92 angeordnet, das jeweils von der Schließfeder 59, 81 für das Ventil 56, 58 bzw. 74, 75 gegen das Boden-Teil des den Kolben 6 bzw. 7 umschließenden Topfes 77 bzw. 78 gedrückt wird. Der Topf 77 bzw. 78 seinerseits ist mit zungenförmigen Ausstanzungen 97 versehen, die in entspre­ chend ausgeformte Vertiefungen im Kolben 6 bzw. 7 einra­ sten. Die bei-den Töpfe 77, 78 sind außerdem noch mit Öff­ nungen 101, 102 an ihren Boden-Teilen versehen, durch die das Druckmittel strömen kann.

Claims (10)

1. Ventil für eine Bremsanlage mit Schlupfregelung, mit einem pedalbetätigten, vorzugsweise hilfskraftunter­ stützten Bremsdruckgeber (1), mit einem Hauptzylinder (2), an den über Haupt-Bremsleitungen (62, 63) die Rad­ bremsen (31 bis 34) angeschlossen sind, mit hydrauli­ schen Hilfsdruck-Pumpen (21, 26) sowie mit Radsensoren (S₁ bis S₄) und elektronischen Schaltkreisen (28) zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Bremsdrucksteuersignalen, mit denen zur Schlupfregelung in die Druckmittelleitungen (47 bis 50) eingefügte elektromagnetisch betätigbare Druckmittel-Ein­ laßventile (24, 25, 29, 30) und -Auslaßventile (22, 23, 35, 36) steuerbar sind, wobei die Kolben (6,7) des Hauptzylinders (2) Ventile (10, 11) aufweisen, die in der Bremslösestellung Druckmittelverbindungen zwischen dem Druckmittelvorratsbehälter (20) und den Druckkammern (8, 9) öffnen und in der Bremsstellung diese Druckmittel­ verbindungen schließen, wobei die in den Kolben (6 bzw. 7) des Hauptzylinders (2) angeordneten Ventile (10, 11) jeweils einen in einer Ausnehmung (68, 73) längsver­ schiebbaren Ventilkörper (56, 58 bzw. 74, 75) aufweisen, der jeweils mit einem Öffnungsglied, beispielsweise einem Stößel (52 bzw. 76) zusammenwirkt, derart, daß der Stößel (52 bzw. 76) den Ventilkörper (56, 58 bzw. 74, 75) in seine Öffnungsstellung bewegt, wenn der jeweilige Kolben (6, 7) sich in Lösestellung befindet, wobei sich der Stößel (52 bzw. 76) an einem ortsfesten Zapfen, Querglied oder Bolzen (53 bzw. 54) abstützt und wobei jede Ausnehmung (68, 73) jeweils auf der der Druckkammer (8, 9) zugewandten Seite durch ein Topf-Teil (77, 78) ver­ schlossen ist, das der Abstützung der jeweiligen Ventil- Schließfeder (58, 81) dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (52, 76) zur Betätigung des Ventils (56, 58 bzw. 74, 75) einen Abschnitt der Ausnehmung (68, 73) durchsetzt, der eine Kammer (105, 106) bildet, in die ein Druckmitteldurchgang (69, 85) einmündet, wobei zwischen Einmündung des Druckmitteldurchgangs (69, 85) und der Kammer (105, 106) ein Filterelement (107, 108) angeordnet ist, das die Druckmitteldurchtrittsöffnungen an der Zentrierscheibe (83, 84) und am Ventil (56, 57, 58 bzw. 82, 74, 75) vor Verschmutzung schützt.

2. Ventil für eine Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (56, 58) des Ventils (10, 11) im Schließsinne von einer Feder (59, 81) beaufschlagt ist und mit einem Ventilsitz (57, 82) zusammenwirkt, der in der Ausnehmung (68, 73) des Kolbens (6, 7) gehalten ist und an dem eine Zentrierscheibe (83, 84) anliegt, die der Halterung und Führung des Stößels (52, 76) dient.

3. Ventil für eine Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausnehmung (68, 73) des Kolbens (6, 7) ein sich im Kolben (6, 7) radial nach außen erstreckender Druckmitteldurchlaß, beispielsweise eine Querbohrung oder eine Radialnut (69, 85), einmündet.

4. Ventil für eine Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Querglied oder der Bolzen (54) ortsfest in der Wandung des Hauptzylinders (2) gehalten ist und sich durch eine Aussparung (70, 71) im Kolben (6, 7) hindurch erstreckt.

5. Ventil für eine Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Querglied oder der Bolzen (53) in einer Hülse (86) gehalten ist, die sich an einem gehäusefesten Vorsprung oder einer gehäusefesten Lochscheibe (87) abstützt.

6. Ventil für eine Bremsanlage nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in einer Querbohrung (88) der Hülse (86) gelagerte Querglied (53) von einem Federring (89) gegen ein radiales Verschieben gehalten ist, wozu der Federring (89) in eine Ringnut (90) an der zylindrischen Außenfläche der Hülse (86) eingesetzt ist.

7. Ventil für eine Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bodenteil des Topfes (77, 78) und dem Ventilkörper (58, 56 bzw. 74, 75) ein topfförmiges Sieb-Element (91 bzw. 92) in der Ausnehmung (68 bzw. 73) gehalten ist, wobei zwischen Sieb-Element und Ventilkörper die Ventil-Schließfeder (59 bzw. 81) angeordnet ist.

8. Ventil für eine Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Abstützung der Hülse (86) dienende Lochscheibe (87) von einem Schraubring (93) gehalten ist, der seinerseits fest mit dem Gehäuse des Hauptzylinders (2) verschraubt ist und der einen Dichtring oder eine Manschette (94) hält, die den Schaft (95) des Kolbens (6) umschließt und den Füllraum (96) der Anschlußbohrung (16) nach außen hin abdichtet.

9. Ventil für eine Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das das eine Ende des Kolbens (7) umgreifende Topf-Teil (78) an seiner zylindrischen Partie Einprägungen oder zungenförmige Ausstanzungen (97) aufweist, die in eine korrespondierende Ringnut (51) oder in Vertiefungen am Kolben (7) eingreifen.

10. Ventil für eine Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (52 bzw. 76) für die Betätigung des Ventilkörpers (56, 58 bzw. 74, 75) einerseits in einer zentralen Öffnung der Zentrierscheibe (83 bzw. 84) und andererseits in einer Längsbohrung (98 bzw. 99) im Kolben (6 bzw. 7) gehalten und geführt ist, wobei die Längsbohrung (98 bzw. 99) die Querbohrung (69 bzw. 85) mit der Aussparung (70 bzw. 71) des Kolbens (6 bzw. 7) verbindet.