DE3606172C2 - Bremsanlage mit Schlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit Schlupfregelung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Bremsanlage ist aus der DE 30 21 116 A1 bekannt. Bei dieser Bremsanlage handelt es sich um eine schlupfgeregelte Bremsanlage, die nach dem Rückförderprinzip arbeitet. Dies bedeutet, daß zur Minderung des Druckes in Radbremsen mittels einer Rückförderpumpe Druckmittel aus den Radbremsen in den Hauptbremszylinder zurückfördert wird. Zusätzlich ist eine weitere Pumpe vorgesehen, die aus dem Vorratsbehälter der Bremsanlage fördert und die dazu dient, im Falle einer An­ triebsschlupfregelung die Radbremsen mit Druckmittel zu füllen.

Die Hauptbremszylinder derartiger Bremsanlagen weisen Ventile auf, die die Verbindung zwischen den Druckkammern des Haupt­ bremszylinders und dem Vorratsbehälter herstellen. Ein derarti­ ges Ventil ist z. B. im ATE-Bremsenhandbuch 8. Neuauflage 1984 Seite 74, 75 als Zentralventil beschrieben. Hierbei handelt es sich um Ventile, die im Hauptzylinderkolben angeordnet sind und die in der Lösestellung des Hauptzylinderkolbens eine Verbin­ dung zwischen dem Vorratsbehälter und den Druckkammern des Hauptbremszylinders herstellen.

Die Bremsanlage gemäß der DE 30 21 116 hat, wie jede Bremsanla­ ge, die nach dem Rückförderprinzip arbeitet, den Nachteil, daß das Bremspedal entsprechend der zurückgeförderten Druckmittel­ mange pulsiert. Es besteht also erstens die Aufgabe, eine Bremsanlage mit Schlupfregelung zu schaffen, bei der während einer Regelung das Pedal möglichst ruhig steht.

Ein anderer Typ von Bremsanlage mit Schlupfregelung ist in der nachveröffentlichten DE 35 02 451 A1 beschrieben. Bei einer derartigen Bremsanlage sind in die Bremsleitungen, die die Druckkammern des Hauptbremszylinders mit den Radbremsen verbin­ den, erste Wegeventile eingeschaltet, mit deren Hilfe die Rad­ bremse im Falle einer Bremsschlupfregelung von den Druckkammern hydraulisch getrennt werden können. Die Druckmittelversorgung der Radbremsen erfolgt mittels einer Pumpe, deren Abgabedruck durch ein von Hauptzylinderdruck gesteuertes Regelventil fuß­ kraftproportional eingestellt wird. Der Ventilaufwand ist bei diesen Anlagen sehr hoch, so daß die weitere Aufgabe der Erfin­ dung darin besteht, die Zahl der Ventile möglichst klein zu halten.

Erfindungsgemäß wird dies für eine Bremsanlage gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 mit den zusätzlichen Merkmalen des kennzeichnenden Teils erreicht. Die Besonderheit besteht darin, daß die im Hauptzylinder vorhandenen Zentralventile derart ausgestaltet sind, daß sie als Regelventile arbeiten können.

Das Wegeventil ist elektromagnetisch ansteuerbar, wobei jeweils in den Druckmittelweg von der Druckkammer des Hauptzylinders zum Wegeventil die Anschlußleitung der Hilfsdruckquelle einmündet, in die ein Rückschlagventil eingeschaltet ist.

Mit Vorteil weist der Hauptzylinderkolben an seiner zylin­ drischen Mantelfläche eine Ausnehmung oder Ringnut auf, die zusammen mit der Kolbenbohrung des Hauptzylinders eine Ringkammer bildet, wobei an der die Ringkammer pedalseitig begrenzenden Schulter oder Flansch ein Dichtelement, bei­ spielsweise eine Dichtmanschette abgestützt ist, die mit einer Ausgleichsbohrung in der Wandung des Hauptzylinders zusammenwirkt.

Zweckmäßigerweise mündet in die am Kolben vorgesehene, mit der Kolbenbohrung eine Ringkammer bildende Ausnehmung oder Ringnut ein im Kolben angeordneter Kanal ein, der mit der Druckkammer vor dem Kolben in Verbindung steht und der von einem Ventil verschließbar ist, dessen Ventilglied von einem Zugglied, beispielsweise einer Verbindungsschraube gehalten ist, die ihrerseits mit einem ortsfesten An­ schlag, beispielsweise einer Anschlaghülse zusammenwirkt.

Um auch bei Ausfall des Ventils zur Regulierung des Drucks in der Druckkammer eine Abbremsung durchführen zu können, weist der Kolben an seinem dem Bremspedal zugekehrten Ende eine Stufe kleineren Durchmessers auf, die mit der Kolben­ bohrung oder einem im Hauptzylinder angeordneten Anschlag­ ring eine zweite Ringkammer bildet, die über einen Nach­ laufkanal und/oder einer hydraulischen Leitung mit dem Druckmittel-Vorratsbehalter verbunden ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in vereinfachter Darstellung, teilweise im Schnitt, teilweise rein schematisch die wichtigsten Bau­ teile einer schlupfgeregelten Bremsanlage der Erfindung zeigt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die er­ findungsgemäße 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 Pedal­ kraft F auf den Unterdruck-Verstärker 3 und von diesem hilfskraftunterstützt auf die Arbeitskolben 6 und 7 des Tandem-Hauptzylinders 2 übertragen.

In der gezeigten Lösestellung der Bremse sind die Druck­ kammern 8, 9 des Hauptzylinders über offene Regel- oder Zentralventile 10, 11, über Anschlußkanäle 12, 13 im Inneren der Kolben 6, 7 sowie schließlich über Ringkammern 14, 15, über Ausgleichs- oder Anschlußbohrungen 16, 17 und über hydraulische Leitungen 18, 19 mit einem Druckaus­ gleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter 20 verbunden.

Die Saugseite der Pumpe 26 steht mit dem Behälter 20 in Verbindung. Es handelt sich um eine elektromotorisch (Motor M) angetriebene Hydraulikpumpe. Die elektrischen Anschlüsse "m" und "Masse" sind ebenfalls symbolisch ange­ deutet.

Die beiden Bremskreise 1,11 des Hauptzylinders 2 sind über elektromagnetisch betätigbare Ventile 27, 28, die im drucklosen Zustand auf Durchlaß geschaltet sind, mit jeweils zwei Radbremsen 31, 32; 33, 34 verbunden. Die parallel geschalteten Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 können beispielsweise, wie hier, jeweils den Rädern einer Achse (Hinterräder HR, HL, Vorderräder VR, VL) oder den Diagonalen zugeordnet sein.

Die Radbremsen sind an die elektromagnetisch betätigbaren, Ventile 35, 36 angeschlossen, die außerdem über eine hydraulische Rückflußleitung 37 mit dem Druckausgleichsbe­ hälter 20 in Verbindung stehen.

Die Bremskreise I, II sind jeweils über ein Rückschlag­ ventil 38, 39 und über eine Anschlußleitung 24 an das Hilfsdruck-Versorgungssystem bzw. an die Hydraulikpumpe 26 und an das Überdruckventil 21 angeschlossen. Die Rückschlagventile 38, 39 öffnen, sobald der Hilfsdruck (Pumpendruck) um einen bestimmten Mindestwert über den momentan in den Bremskreisen I, II zwischen den Ventilen 27, 28 herrschenden Druck ansteigt.

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 geschwindigkeiten und Änderungen, erkennen lassen. Diese Signale werden über die Eingänge S₁ bis S₄ einer elek­ tronischen Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung 22 zugeführt, die Bremsdruck-Steuersignale erzeugt, mit denen beim Erkennen einer Blockiertendenz die Ventile 27, 28 zeitweise umgeschaltet und dadurch der Bremsdruck konstant gehalten, abgebaut und zur gegebenen Zeit wieder erhöht wird. Über die Ausgange A₁ bis A₄ werden hierzu die Betätigungsmagnete der Einlaß- und Auslaßventile an­ gesteuert; die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen den Anschlüssen A₁ bis A₄ und den Wicklungen der Ventile sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Die Schaltung 22 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 der Hydraulikpumpe 26, der nur während einer Schlupfrege­ lung läuft, 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 von der Betätigungs­ stange 51, auf die Hauptzylinderkolben 6, 7 übertragen. Die Regel- bzw. Zentralventile 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 27, 28 zu den Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 gelangt.

Wird nun mit Hilfe der Sensoren S₁ bis S₄ und der Schaltung 44 eine Blockiertendenz an einem oder an mehreren Rädern erkannt, setzt die Schlupfregelung ein. Der Antriebsmotor M der Pumpe 26 schaltet sich ein, so daß nunmehr in dem Hilfsdruck-Versorgungssystem und auf der Versorgungsleitung 24 ein Hilfsdruck entstehen kann.

Der Hilfsdruck wird über die Versorgungsleitung 24 in die Bremskreise I und II gefordert, wobei sich auch in den Druckkammern 8, 9 ein entsprechender Druck aufbauen kann, der dann bewirkt, daß die Kolben 7, 8 (entgegen der Pfeil­ richtung F) zurückgeschoben werden, bis schließlich die Zentralventile 10, 11 öffnen, da ihre Ventilglieder 29, 30, die über Verbindungsschrauben 40, 41 an die Anschlag­ hülsen 42, 43 gefesselt sind, von den Ventilsitzen 35, 36 der Kolben 6, 7 abheben, so daß das Druckmittel über die Anschlußkanäle 12, 13, die Ringraume 14, 15 und die hydraulischen Leitungen 18, 19 in den Behälter 20 ab­ strömen kann.

Zusätzlich zu den den Druckkammern 8,9 zugekehrten Dicht­ manschetten 44, 45 weist jeder der beiden Kolben 6, 7 noch ein Flanschteil 46, 47 mit je einer Dichtmanschette 48, 49 und mit Füllbohrungen 52, 53 auf. Die jeweils hinter der ersten Dichtmanschette 44 bzw. 45 angeordnete zweite Dichtmanschette 48 bzw. 49 gewährleistet, daß ein Undicht­ werden der jeweils vorderen Dichtmanschette nicht den Aus­ fall der entsprechenden Druckkammer 8 bzw. 9 zur Folge hat: die jeweils hintere Dichtmanschette 48 bzw. 49 über­ fährt in einem solchen Falle die Anschlußbohrung 16 bzw. 17 und baut allein über die Kraft an der Betätigungsstange 51 einen Bremsdruck in dem entsprechenden Arbeitsraum 8 bzw. 9 auf. Ein Undichtwerden einer vorderen Manschette 44 bzw. 45 hat auch zur Folge, daß die Kolben 6, 7 weiter in Pfeilrichtung F in den Hauptzylinder 2 hineingeschoben werden, so daß der Taststift 25 den Kontakt des Schalters 50 schließt, der über die Schaltung 22 die Hilfsdruckver­ sorgungseinrichtung 26, 21 ausschaltet. Als Folge eines solchen "Durchfallens" der Kolben 6, 7 kann anschließend nur noch ohne eine Schlupfregelung gebremst werden, wozu die Ventile 27, 28 die in der Zeichnung dargestellten Schaltstellungen einnehmen.

Von besonderem Vorteil sind die preiswerten und betriebs­ sicheren als 3/2-Wegeventile ausgebildeten Ventile 27, 28, über die der Druck in den Radbremsen reguliert werden kann. Ebenso hat die Doppel-Funktion der Zentralventile 10, 11 ihre besonderen Vorteile: zum einen ersetzen sie eine aufwendige Vorrichtung zum Regeln des Drucks der Hilfsdruckquelle und zum anderen ermöglichen sie den Druckaufbau ausschließlich über eine Verschiebung der Betätigungsstange 51.

Claims (6)

1. Bremsanlage mit Schlupfregelung, bestehend im wesentlichen aus einem pedalbetätigten Unterdruck-Verstärker mit einem Hauptzylinder, an den über Druckmittelleitungen die Rad­ bremsen angeschlossen sind, aus einem hydraulischen Hilfsdruck-Versorgungssystem mit einer Hydraulikpumpe, mit einem Druckmittel-Vorratsbehälter, sowie aus Radsensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Rad­ drehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen zur Schlupfregelung in die Druckmittelleitungen eingefügte elektromagnetisch be­ tätigbare Ventile steuerbar sind, wobei in den vom Haupt­ zylinder zu den Radbremsen führenden Druck­ mittelweg ein Wegeventil mit zwei Schalt­ stellungen eingeschaltet ist, über das die Druckmittelver­ bindung vom Hauptzylinder zur Radbremse trennbar und die Radbremse mit einer Rückflußleitung verbindbar ist, und wobei Druck­ mittel von der Hydraulikpumpe in die Druckkammer des Hauptzylinders förderbar ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hauptzylinder (2) zumindest ein Regelventil (10, 11) zur Regelung des Drucks in der Druckkammer (8, 9) des Hauptzylinders (2) aufweist, das beim Einströmen von Druckmittel von der Hydraulikpumpe (26) in die mit ihr über eine Versorgungsleitung (24) verbundene Druckkammer (8, 9) des Hauptzylinders (2) ein Abströmen des Druckmittels aus der Druckkammer (8, 9) in den Druckmittelvorratsbehälter (20) ermöglicht, wenn der Kolben (6, 7) des Hauptzylinders (2) eine festgelegte Position einnimmt, wobei das Regelven­ til (10, 11) im Hauptzylinderkolben (6, 7) angeordnet ist und über ein an einem ortsfesten Anschlag angelenktes Ver­ bindungsglied im Öffnungssinne betätigbar ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (27, 28) elektromagnetisch ansteuerbar ist, wobei in den Druckmittelweg von der Druckkammer (8, 9) des Hauptzylinders (2) zum Wegeventil (27, 28) die Anschlußlei­ tung (24) der Hilfsdruckquelle (26, 21) einmündet, und wo­ bei in die Anschlußleitung (24) ein Rückschlagventil (38, 39) eingeschaltet ist, das zur Druckkammer (8, 9) des Hauptzylinders (2) hin öffnet.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinderkolben (6, 7) an seiner zylindrischen Mantelfläche eine Ausnehmung (Ringnut 54, 55) aufweist, die zusammen mit der Kolbenbohrung (55) des Hauptzylinders (2) eine Ringkammer (14, 15) bildet, wobei an der die Ringkam­ mer (14, 15) pedalseitig begrenzenden Schulter (Flansch 46, 47) ein Dichtelement (Dichtmanschette 48, 49) abgestützt ist, das mit einer Ausgleichsbohrung (16, 17) in der Wan­ dung des Hauptzylinders (2) zusammenwirkt.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausnehmung (Ringnut 54, 55) ein im Hauptzylinderkolben (6, 7) angeordneter Kanal (12, 13) einmündet, der mit der Druckkammer (8, 9) vor dem Hauptzylinderkolben (6, 7) in Verbindung steht und der von dem Regelventil (10, 11) ver­ schließbar ist, wobei dessen Ventilglied (29, 30) von einem Zugglied (Verbindungsschraube 40, 41) gehalten ist, das seinerseits mit einer Anschlaghülse (42, 43) zusammenwirkt, die über eine Druckfeder (66, 67) am Hauptzylinderkolben (6, 7) abgestützt ist.

5. Bremsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinderkolben (6, 7) an seinem dem Bremspedal (5) zugekehrten Ende eine Stufe kleineren Durchmessers (56, 57) aufweist, die mit der Kolbenbohrung (55) und/oder einem im Hauptzylinder (2) angeordneten Anschlagring (58) eine zweite Ringkammer (59, 60) bildet, die über einen Nachlauf­ kanal (61, 62) und/oder über eine hydraulische Leitung (18, 19) mit dem Druckmittel-Vorratsbehälter (20) verbunden ist.

6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe kleineren Durchmessers (57) des Hauptzylinderkol­ bens (7) eine Auflauframpe (23) aufweist, die mit einem Taststift (25) eines elektrischen Schalters (50) zusammen­ wirkt der in den elektronischen Schaltkreis eingeschaltet ist.