DE3600925A1 - Hydraulische servobremseinrichtung mit schlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Servo­ bremseinrichtung mit Schlupfregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem an den Bremsdruck­ raum eines Hauptzylinders und/oder hydraulischen Kraft­ verstärkers angeschlossenen Bremskreis, mit einer Schlupfüberwachungs- und -regelvorrichtung, mit Zulauf­ und Ablaufventilen im Bremskreis zur Steuerung der Rad­ zylinderdrücke während der Schlupfregelung und mit einem bei Beginn der Schlupfregelung umschaltenden Zusatz­ ventil, das zulaufseitig eine Drosselstelle im Brems­ kreis wirksam macht und insbesondere durch einen während der Schlupfregelung auftretenden Steuerdruck entgegen der Kraft einer Rückstellfeder schaltbar ist.

Bei einer bekannten Servobremseinrichtung dieser Art (DE-OS 32 40 404) ist das Zusatzventil ein allen Brems­ kreisen gemeinsames Schieberventil mit mehreren Umschalt­ abschnitten, die jeweils einem Zulaufventil vorgeschaltet sind. Der Schieber wird beim Auftreten des Steuerdrucks gegen die Kraft einer Rückstellfeder verlagert, und zwar aus einer ersten Stellung, in der der Durchgang jeweils über eine Ringnut großen Querschnitts erfolgt, in eine zweite Stellung, in der der Durchgang über eine Ringnut kleineren Querschnitts, also eine Drosselstelle, erfolgt. Die elektromagnetisch betätigten Zulauf- und Ablaufventile sind in jedem Bremskreis miteinander zu einem Schieberventil vereinigt.

Da während der Regelung Bremsdruckflüssigkeit über eine Drosselstelle zum Radzylinder geleitet wird, steigt der Radzylinderdruck bei einer Bremsbetätigung nur all­ mählich an, wie es für eine gute Schlupfregelung ge­ wünscht wird. Bis zum Ansprechen der Schlupfüberwachungs­ und -regelvorrichtung aber ist der Zulauf der Bremsflüs­ sigkeit zur Radbremse wesentlich weniger gedrosselt, so daß ein rascherer Druckanstieg im Radzylinder möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrauli­ sche Servobremseinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit der es möglich ist, beim Umschalten des Zusatzventils eine größere Änderung des Gradienten des Radzylinderdrucks zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drosselstelle im Zulaufventil angeordnet ist und daß jedes Zulaufventil durch ein Zusatzventil überbrückt ist, das bei Beginn der Schlupfregelung in die Schließ­ stellung schaltbar ist.

Bei dieser Einrichtung kann Druckflüssigkeit während der Schlupfregelung nur über die Drosselstelle im Zulauf­ ventil zum Radzylinder gelangen, während außerhalb der Schlupfregelung zusätzlich der Überbrückungspfad zur Verfügung steht. Allein durch Auslegung des Zulaufven­ tils wird der Druckgradient bei der Schlupfregelung festgelegt, und durch Auslegung des Zusatzventils ergibt sich der sehr viel größere Druckgradient außerhalb der Schlupfregelung. Es ist daher möglich, den Widerstand der Drosselstelle sehr groß zu wählen, so daß sich eine verbesserte Regelgüte, ein geringeres Regelgeräusch und ein ruhigeres Bremspedal ergeben. Trotzdem ist außer­ halb der Schlupfregelung ein hoher Druckgradient bei der Bremsbetätigung möglich, weil zwei Parallelpfade nutzbar sind und das Zusatzventil widerstandsarm ausge­ legt werden kann.

Da das Zusatzventil nur während der Schlupfregelung geschlossen ist, steht das Zusatzventil auch während des Befüllens und Entlüftens offen. Es kann daher auf Füll- und Abblasventile im Bereich der Zulauf- und Ab­ laufventile verzichtet werden. Außerdem kann der Druck in den Radzylindern am Ende der Schlupfregelung unge­ drosselt abgebaut werden.

Mit besonderem Vorteil ist das Zusatzventil ein Sitzven­ til. Ein solches Sitzventil kann im Gegensatz zu einem Schieberventil ohne Schwierigkeiten so ausgelegt werden, daß es in der Öffnungsstellung einen äußerst geringen Strömungswiderstand darstellt.

Günstig ist es ferner, daß der das Ventilverschlußstück tragende, bewegliche Ventilkörper des Sitzventils eine größere Druckfläche zum Angriff des Steuerdrucks in Schließrichtung und eine entgegengerichtete kleinere Druckfläche zum Angriff des Radzylinderdrucks in Öff­ nungsrichtung aufweist.

Das Sitzventil wird daher zusätzlich durch den Radzylin­ derdruck in Öffnungsrichtung beeinflußt. Dies hat zur Folge, daß, wenn am Ende der Schlupfregelung der Steuer­ druck fortfällt, der Radzylinderdruck für ein rasches Öffnen des Zusatzventils sorgt. Es genügt daher auch eine verhältnismäßig schwache Rückstellfeder. Bei rich­ tiger Bemessung der ersten und zweiten Druckfläche kann auf ein sonst übliches Rückschlagventil zum rascheren Druckabbau verzichtet werden.

In konstruktiver Hinsicht ist es günstig, daß der Ventil­ körper einen Stufenkolben aufweist, der abgedichtet in einer gestuften Gehäusebohrung geführt ist und an der Stirnseite kleineren Durchmessers das Verschlußstück trägt, und daß die gestufte Gehäusebohrung jeweils außer­ halb der Überdeckung mit dem Stufenkolben im Abschnitt kleineren Durchmessers seitlich die Mündung eines mit der Eingangsseite des Zulaufventils verbundenen Kanals und stirnseitig den mit der Ausgangsseite des Zulaufven­ tils verbundenen Ventilsitz sowie im Abschnitt größeren Durchmessers die Mündung eines Steuerdruckkanals auf­ weist. Ein solches Zusatzventil arbeitet zuverlässig und läßt sich ohne großen Aufwand herstellen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Zusatzven­ til im Gehäuse des von ihm überbrückten Zulaufventils angeordnet. Die beiden Ventile sind daher von vornherein baulich miteinander vereinigt. Dies reduziert die Mon­ tagekosten und den Platzbedarf.

Insbesondere kann dafür gesorgt sein, daß das Zulaufven­ til ein elektromagnetisch betätigtes Sitzventil mit axialem Eingangskanal und radialem Ausgangskanal ist und daß der Ventilsitz über einen achsparallelen Kanal mit dem radialen Ausgangskanal und der dem Ventilsitz vorgeschaltete Arbeitsraum über einen radialen Kanal mit dem axialen Eingangskanal verbunden ist. Dies ergibt einen sehr gedrängten Aufbau. Die Kanäle lassen sich leicht als zueinander parallele Bohrungen einbringen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Servobremseinrichtung mit einem Längs­ schnitt durch einen Hauptzylinder mit vorgeschal­ tetem hydraulischen Kraftverstärker,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch ein Zulaufventil mit eingebautem Zusatzventil und

Fig. 3 eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Hauptzylinder 1 mit zwei hinterein­ anderliegenden Hauptzylinderkolben 2 und 3 veranschau­ licht, die bei Betätigung eines Bremspedals 4 mit Hilfe eines Verstärkerkolbens 5 eines hydraulischen Kraftver­ stärkers 6 verstellbar sind. Der Verstärkerkolben 5 steht hierbei unter dem Druck im Verstärker-Druckraum 7. Dieser Druck wird mit Hilfe eines über ein Hebelgestän­ ge 8 betätigten Bremsventils 9 in Abhängigkeit von der Pedalbetätigung eingestellt. Zu diesem Zweck ist ein Anschluß 10 mit einer eine Pumpe 11 und einen Speicher 12 aufweisenden Druckversorgungsanlage 13 und ein zwei­ ter Anschluß 14 mit einem Rücklaufbehälter 15 verbunden. Wegen weiterer Einzelheiten wird auf DE-OS 32 40 404 verwiesen.

Bei Pedalbetätigung fördert der Kolben 2 Bremsflüssig­ keit aus einem Druckraum 16 über eine Leitung 17 in einen ersten Bremskreis 18 für eine Radbremse 19, die vorzugsweise einem Vorderrad zugeordnet ist. Der Kolben 3 fördert Bremsflüssigkeit aus einem Druckraum 20 über eine Leitung 21 in einen Bremskreis 22 für eine Radbrem­ se 23, die vorzugsweise dem anderen Vorderrad zugeordnet ist. Der Verstärker-Druckraum 7 steht über eine Lei­ tung 24 mit einem dritten Bremskreis 25 für zwei Radbrem­ sen 26 und 27 in Verbindung, die vorzugsweise den beiden Hinterrädern zugeordnet sind.

Der Bremskreis 18 besitzt ein Zulaufventil 28, das nor­ malerweise geöffnet ist und eine Verbindung zwischen der Leitung 17 und der Radbremse 19 herstellt sowie bei Betätigung schließt, und ferner ein Ablaufventil 29, das normalerweise geschlossen ist und bei Betätigung öffnet, so daß eine Verbindung zwischen der Radbremse 19 und einer zum Rücklaufbehälter 15 führenden Rücklauf­ leitung 30 hergestellt wird.

Das Zulaufventil 28 wird durch ein Zusatzventil 31 über­ brückt, das normalerweise geöffnet ist und bei Betäti­ gung schließt. In gleicher Weise besitzt der Bremskreis 22 ein Zulaufventil 32, ein Ablaufventil 33 und ein Zusatzventil 34 und der Bremskreis 25 ein Zulaufventil 35, ein Ablaufventil 36 und ein Zusatzventil 37. In allen Fällen ist das Zulaufventil mit einer Drosselstel­ le 38 versehen. Auch das Ablaufventil 29 kann eine sol­ che Drosselstelle, wenn auch mit geringerer Drosselwir­ kung, aufweisen. Das Zusatzventil 31 sollte in der Öff­ nungsstellung einen möglichst geringen Strömungswider­ stand haben.

Eine Schlupfüberwachungs- und -regelvorrichtung 39 über­ wacht den Schlupf der einzelnen Räder und gibt bei Er­ reichen eines oberen Grenzwerts über Signalleitungen 40 Stellsignale an die Zulauf- und Ablaufventile des zuge­ hörigen Bremskreises ab. Im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel sei angenommen, daß es sich um Magnetventile han­ delt und die Stellsignale durch einen Strom gebildet sind. Das Ventilpaar schaltet etwa gleichzeitig um. Durch die Verbindung des Radzylinders mit dem Rücklaufbe­ hälter 15 sinkt der Bremsdruck. Sobald ein unterer Schlupfgrenzwert unterschritten wird, schaltet das Ven­ tilpaar wieder in die veranschaulichte Ruhestellung. Dieses Spiel kann sich wiederholen, solange eine Blockie­ rungsgefahr besteht.

Der Hauptzylinder weist eine als Nachfüllraum dienende Vorkammer 41 auf, die normalerweise über einen Kanal 42 und ein Ventil 43 mit einer zum Rücklaufbehälter 15 führenden Rückleitung 44 verbunden ist, also Atmosphären­ druck hat, beim Ansprechen der Schlupfüberwachungs- und -regelvorrichtung 39 dagegen über eine Leitung 45 und ein Ventil 46 mit dem Druckraum 7 des Kraftverstärkers 6 in Verbindung gebracht wird. Zur Betätigung dieses Dop­ pelventils 43, 46 dient ein Elektromagnet 47, der über eine Signalleitung 48 von der Schlupfüberwachungs- und -regelvorrichtung 39 während der Schlupfregelung ange­ steuert wird. Der Anker 49 trägt das Verschlußstück des Ventils 43 und vermag das federbelastete Verschluß­ stück des Ventils 46 aufzustoßen. Die beiden Ventile 43 und 46 können natürlich auch getrennt voneinander angeordnet und je mit einem eigenen Stellglied versehen werden. Die Vorkammer 41 steht über Rückschlagventile mit den Druckräumen 16 und 20 in Verbindung, so daß diejenige Bremsflüssigkeit, die bei der Schlupfregelung in den Rücklaufbehälter 15 zurückfließt, aus der unter Druck stehenden Vorkammer in die Bremskreise 18 und 22 nachgefüllt werden kann.

Alle drei Zusatzventile 31, 34 und 37 stehen über eine Signalleitung 50 mit einem Anschluß 51 der Vorkammer 41 in Verbindung. Der Vorkammerdruck dient daher als Steuer­ druck p _st zur Betätigung der hydraulisch schaltbaren Zusatzventile 31, 34 und 37. Sobald daher ein den Beginn der Schlupfregelung anzeigendes Signal 48 abgegeben wird und die Vorkammer unter den Druck des Verstär­ ker-Druckraumes 7 gesetzt wird, schalten die Zusatz­ ventile in ihre Schließstellung um.

Außerhalb der Schlupfregelung stehen daher die Druckräu­ me 16, 20 und 7 mit den zugehörigen Radbremsen 19, 23 bzw. 26 und 27 jeweils über eine Leitung mit sehr geringem Strömungswiderstand in Verbindung. Bei rascher Betätigung des Bremspedals 4 steigt daher der Bremsdruck in den zugehörigen Radzylindern rasch an. Es ergibt sich ein großer Druckgradient. Mit Beginn der Schlupfregelung ist die zulaufseitige Verbindung nur noch über die Zu­ laufventile 28, 32 und 35 und die in ihnen enthaltene Drosselstelle 38 möglich. Entsprechend klein ist der Druckgradient, was für eine ruhige Regelung von Interes­ se ist. Auch das Füllen und Entlüften der Bremssysteme ist über die geöffneten Zusatzventile 31, 34 und 37 auf einfache Weise möglich.

Fig. 2 zeigt, wie ein Zulaufventil 28 und ein Zusatzven­ til 31 in einem Gehäuse 151 zusammengebaut sind. Das Verschlußstück 52 des Zulaufventils 28 ist mit dem Anker eines Elektromagneten verbunden, der eine Erregerspule 53 aufweist. Unmittelbar in dem Ventilsitz 54 ist eine Bohrung 55 als Drosselstelle 38 vorgesehen. Über einen Einlaßanschluß 56 mit einem Sieb 57 in Richtung des Pfeiles E und über einen axialen Eingangskanal 58 wird Bremsflüssigkeit dem Zulaufventil 28 zugeführt. Vom Arbeitsraum 59 des Ventils gehen mehrere radiale Aus­ gangskanäle 60 zu einem Ringraum 61, der mit Auslässen 62 in Verbindung steht, über die Bremsflüssigkeit in Richtung des Pfeiles A abgenommen werden kann.

Zur Bildung des Zusatzventils 31 ist eine gestufte Boh­ rung 64 vorgesehen, deren Abschnitt 65 kleineren Durch­ messers stirnseitig mit einem Ventilsitz 66 versehen ist, der seinerseits über einen achsparallelen Kanal 67 mit dem radialen Ausgangskanal 60 verbunden ist. Der dem Ventilsitz 66 vorgeschaltete Arbeitsraum 68 des Zulaufventils 64 ist über einen radialen Kanal 69 mit dem axialen Eingangskanal 58 verbunden und am freien Ende durch einen Stopfen 70 verschlossen. Der Abschnitt 71 größeren Durchmessers der gestufen Bohrung 64 weist einen ersten Anschluß 72 zur Verbindung mit dem Rücklauf­ behälter und einen zweiten Anschluß 73 zur Verbindung mit der Steuerdruckleitung 50 auf und ist stirnseitig durch einen Stopfen 74 verschlossen. Der bewegliche Ventilkörper 75 des Zusatzventils 31 weist einen Stufen­ kolben 76 auf, der in der gestuften Bohrung abgedichtet geführt und durch eine Rückstellfeder 77 belastet ist. Der Abschnitt 78 kleineren Durchmessers trägt stirnseitig das Verschlußstück 79 des Ventils. Der Abschnitt 80 größeren Durchmessers des Stufenkolbens 76 weist eine größere Druckfläche 81 auf, die einem Steuerdruckraum 82 zugewandt ist. Eine demgegenüber kleinere Druckfläche 83 wird durch die Stirnseite des Verschlußstücks 79 gebildet und steht in der Schließstellung unter dem Einfluß des Radzylinderdrucks p _r. Das Gehäuse 151 wird in eine mit Zu- und Ablauföffnungen versehene Bohrung eingesetzt, so daß die Dichtringe 84, 85, 86 und 87 Ringräume für die Zu- und Abfuhr von Druckflüssigkeit gegeneinander abdichten.

Das Zusatzventil 31 ist daher ein Sitzventil, dessen Ventilkörper in der Schließstellung einerseits vom Steuerdruck p _st , der auf die größere Druckfläche 81 wirkt, und andererseits vom Radzylinderdruck p _r, der auf die kleinere Druckfläche 83 wirkt, belastet ist. Sobald daher am Ende der Schlupfregelung der Steuerdruck fortfällt, öffnet das Ventil unter dem Einfluß der Rück­ stellfeder 77 und des Radzylinderdrucks p _r sehr rasch, so daß dieser dann ungedrosselt abgebaut werden kann.

Durch entsprechende Bemessung der beiden Druckflächen 81 und 83 läßt sich dieser Effekt in praktisch allen Fällen erreichen. Falls man eine zusätzliche Sicherheit wünscht, kann man, wie Fig. 3 veranschaulicht, parallel zu dem Zulaufventil 28 und dem Zusatzventil 31 noch ein Rückschlagventil 184 schalten. Dieses Rückschlagven­ til kann ebenfalls im Gehäuse 151 untergebracht werden.

Es ist klar, daß das überbrückende Zusatzventil auch ver­ wendet werden kann, wenn die Bremsflüssigkeit während der Schlupfregelung auf andere Weise zugeführt wird, bei­ spielsweise unmittelbar von der Druckversorgungsanla­ ge 13. Auch braucht das Zusatzventil nicht druckabhängig gesteuert zu werden, es kann beispielsweise elektromagne­ tisch, pneumatisch oder auf andere Weise umgeschaltet werden.

Claims (6)

1. Hydraulische Servobremseinrichtung mit Schlupfrege­ lung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem an den Bremsdruckraum eines Hauptzylinders und/oder hydraulischen Kraftverstärkers angeschlosse­ nen Bremskreis, mit einer Schlupfüberwachungs- und -regelvorrichtung, mit Zulauf- und Ablaufventilen im Bremskreis zur Steuerung der Radzylinderdrücke während der Schlupfregelung und mit einem bei Beginn der Schlupfregelung umschaltenden Zusatzventil, das zulaufseitig eine Drosselstelle im Bremskreis wirk­ sam macht und insbesondere durch einen während der Schlupfregelung auftretenden Steuerdruck entgegen der Kraft einer Rückstellfeder schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (38) im Zulauf­ ventil (28, 32, 35) angeordnet ist und daß jedes Zulaufventil durch ein Zusatzventil (31, 34, 37) überbrückt ist, das bei Beginn der Schlupfregelung in die Schließstellung schaltbar ist.

2. Hydraulische Servobremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzventil (28) ein Sitzventil ist.

3. Hydraulische Servobremseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das Ventilverschluß­ stück (79) tragende, bewegliche Ventilkörper (75) des Sitzventils eine größere Druckfläche (81) zum Angriff des Steuerdrucks (p _st ) in Schließrichtung und eine entgegengerichtete kleinere Druckfläche (83) zum Angriff des Radzylinderdrucks (p _r ) in Öff­ nungsrichtung aufweist.

4. Hydraulische Servobremseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (75) einen Stufenkolben (76) aufweist, der abgedichtet in einer gestuften Gehäusebohrung (64) geführt ist und an der Stirnseite kleineren Durchmessers das Verschlußstück (79) trägt, und daß die gestufte Ge­ häusebohrung jeweils außerhalb der Überdeckung mit dem Stufenkolben im Abschnitt (65) kleineren Durch­ messers seitlich die Mündung eines mit der Eingangs­ seite des Zulaufventils (28) verbundenen Kanals (69) und stirnseitig den mit der Ausgangsseite des Zulauf­ ventils verbundenen Ventilsitz (66) sowie im Abschnitt (71) größeren Durchmessers die Mündung eines Steuer­ druckkanals (75) aufweist.

5. Hydraulische Servobremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzventil (31) im Gehäuse (151) des von ihm über­ brückten Zulaufventils (38) angeordnet ist.

6. Hydraulische Servobremseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zulaufventil (28) ein elektromagnetisch betätigtes Sitzventil mit axia­ lem Eingangskanal (58) und radialem Ausgangskanal (60) ist und daß der Ventilsitz (66) des Zusatzven­ tils über einen achsparallelen Kanal (67) mit dem radialen Ausgangskanal (69) und der dem Ventilsitz vorgeschaltete Arbeitsraum (68) über einen radialen Kanal (69) mit dem axialen Eingangskanal (58) verbun­ den ist.