DE2933410C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanisch arbeitenden Blockierschutz in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, wie er in den Merkmalen a) bis e) des Anspruchs 1 beschrieben ist. Ein Blockierschutz mit diesen Merkmalen ist aus einer älteren nachveröffentlichten Patentanmeldung bekannt (DE-OS 28 40 344).

Bei bekannten Bremsanlagen mit Blockierschutz ist eine auf drehendes Radblockieren ansprechende Einrichtung vorgesehen, die über einen Elektromagneten ein Ventil betätigt, wodurch aus einer Druckquelle Steuerdruck zugeführt wird, um das Modulatorventil zu betätigen. Für das Betätigen der Bremsen ist eine getrennte Druckquelle vorgesehen. Ein Druckspeicher dient dem Wiederbetätigen der Bremsen, nachdem der hydraulische Bremsdruck unter einen vorbestimmten Wert abgesunken ist. Solche Bremsanlagen sind vergleichsweise kompliziert und teuer und werden nur bei Nutz- oder Luxusfahrzeugen eingebaut.

Beim eingangs angesprochenen älteren Recht handelt es sich dagegen um eine einfache aufgebaute Fahrzeugbremsanlage. Dort hält der Modulationskolben ein Trennventil auf Abstand von seinem Sitz, so daß während einer normalen Bremsung ungehindert Bremsdruck aufgebaut werden kann. Der Tauchkolben wird von einem mit dem Rad verbundenen Exzenter im Sinne des Förderhubs entgegen der Kraft einer Rückstellfeder ständig angetrieben. Dadurch wird - abhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rades - Flüssigkeit zur Steuerkammer des Modulationsventils gefördert, wodurch das Trennventil offengehalten wird. Drohendes Radblockieren in Form einer übermäßig großen Drehverzögerung des Rades wird von einer Schwungmasse festgestellt, die über einen Hebel den Steuerkolben eines Steuerventils verstellt, wodurch der auf den Modulationskolben wirkende Servodruck abgebaut wird, so daß sich das Trennventil schließt und der Druck im Radbremszylinder durch Volumenvergrößerung abgebaut wird. Somit kommt auch diese Bremsanlage ohne elektrisches Steuergerät aus.

Es wird jedoch als nachteilig angesehen, daß die Tauchkolbenpumpe mit dem sich drehenden Rad ständig arbeitet. Die ständige Umwälzung stellt besondere Ansprüche an die hydraulische Flüssigkeit und kann auch zu einer Verschlechterung ihrer Eigenschaften führen.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Pumpbetrieb der Tauchkolbenpumpe auf das für ein Funktionieren des Blockierschutzes erforderliche Maß einzuschränken, ohne daß dadurch der Vorteil der einfachen Ausbildung verloren geht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale f) bis h) des Anspruchs 1 gelöst.

Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Maßnahmen arbeitet die Tauchpumpe nur, um nach dem Aufheben eines Blockierzustands die Expansionskammer erneut unter Druck zu setzen. Denn das zwischen dem Modulationsventil und dem Tauchkolben eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen verhindert, daß der Tauchkolben im Sinne seines Förderhubs verlagert wird und in Eingriff mit dem radseitigen Antrieb kommt, bevor sich das Ablaßventil öffnet. Dementsprechend erfolgt keine ständige Umwälzung durch die Tauchpumpe und kann von der herkömmlichen mineralischen Hydraulikflüssigkeit verschiedene Bremsflüssigkeit verwendet werden, ohne daß eine Verschlechterung der Eigenschaften der Bremsflüssigkeit in Kauf genommen werden muß, wie sie sich bei ständiger Umwälzung der Bremsflüssigkeit ergeben würde.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. So kann der Antrieb der Tauchpumpe vom Rad über einen Exzenter erfolgen, wodurch sich eine raumsparende Bauweise ergibt.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch die kombinierte Modulator- und Blockierzustandssensor-Baugruppe für eine hydraulische Bremsanlage mit Blockierschutzeinrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Baugruppe in einer zur Zeichnungsebene der Fig. 1 rechtwinkligen Ebene,

Fig. 3 ein Diagramm der Geschwindigkeit S über der Zeit T,

Fig. 4 einen Fig. 1 ähnlichen Querschnitt durch eine abgewandelte Baugruppe,

Fig. 5 einen Fig. 2 ähnlichen Längsschnitt in einer zur Zeichnungsebene der Fig. 4 rechtwinkligen Ebene,

Fig. 6 einen Fig. 5 ähnlichen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform,

Fig. 7 einen Fig. 1 ähnlichen Querschnitt durch eine weitere kombinierte Modulator- und Blockierzustandssensor- Baugruppe,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch die Baugruppe in einer zur Zeichnungsebene der Fig. 7 rechtwinkligen Ebene, und

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine noch andere kombinierte Modulator- und Blockierzustandssensor- Baugruppe.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Baugruppe hat ein Gehäuse 1, in dem ein Modulator 2, eine hydraulische Pumpe 3 und ein Druckablaßventil 4 angeordnet sind. An entgegengesetzten Enden des Gehäuses 1 ragt eine in Längsrichtung sich erstreckende Welle 5 heraus, die an einem Ende mit dem Rad verbunden ist und am anderen Ende einen Blockierzustandssensor 6 in Gestalt einer Schwungrad-Baugruppe 7 trägt, die in einem zylindrischen Schutzgehäuse 8 eingeschlossen sein kann, welches am benachbarten Ende des Gehäuses 1 angeordnet ist.

Der Modulator 2 hat eine Bohrung 9, in der ein Expanderkolben 10 arbeitet, der von einer Feder 11 von geringer Steifigkeit normalerweise in eine Arbeitsstellung vorgespannt ist. In dieser Stellung drängt der Expanderkolben 10 eine federbelastete Kugel 13 von einem Sitz 14 weg, um die Verbindung zwischen einer Einlaßöffnung 15, die an eine beim gezeigten Beispiel als hydraulischer Hauptzylinder ausgebildete Fluidquelle 16 anschließbar ist, und einer Auslaßöffnung 17 herzustellen. In der Bohrung 9 ist zwischen dem Expanderkolben 10 und zwei mit Zwischenabstand angeordneten, federbelasteten Einweg-Ventilen 19 und 20 eine Expansionskammer 18 ausgebildet. Die Einweg-Ventile 19 und 20 sind in entsprechende Richtungen vorgespannt, um zu verhindern, daß Fluid in der Expansionskammer 18 in einen Behälter 21 zurückfließt, der im Gehäuse 1 über dem Einweg-Ventil 20 angeordnet ist.

Die Pumpe 3 hat einen Tauchkolben in Gestalt eines Kolbens 22, der in einer zur Bohrung 9 parallelen Bohrung 23 im Gehäuse 1 arbeitet. Der Kolben 22 wird von einem als Stange ausgebildeten Tauchkolben 24 getragen, der ein Dichtglied 25 an einem Ende der Bohrung 23 durchdringt. Der Kolben 22 wird von einem Abschaltglied 26, das beim gezeigten Beispiel von einer den Tauchkolben 24 umschlingenden Feder gebildet ist, zum dem Dichtglied 25 abgewandten Ende der Bohrung 23 hin vorgespannt, um das freie Ende des Tauchkolbens 24 außer Eingriff mit einer Antriebsvorrichtung 27 zu halten, die beim gezeigten Beispiel von einer exzentrischen Steuerkurve an der Welle 5 gebildet ist. Die größere End- bzw. Stirnfläche des Kolbens 22 ist über eine zweite Einlaßöffnung 28 dem Druck in der Fluidquelle 16 ausgesetzt. Eine schräge Bohrung 29 verbindet eine Arbeitskammer 30 zwischen dem Kolben 22 und dem Dichtglied 25 über eine Drosselöffnung 32 mit einem Raum 31 zwischen den beiden Einweg-Ventilen 19 und 20.

Das Druckablaßventil 4 hat ein zylindrisches Hauptteil 33, das sich von dem der Schwungrad-Baugruppe 7 benachbarten Ende des Gehäuses 1 aus quer in die Expansionskammer 18 erstreckt. In die Expansionskammer 18 ragt ein Endabschnitt 35 von kleinerem Durchmesser eines ersten, becherförmigen Ventilverschlußgliedes 34 hinein, das von einer Feder 37 von einem Sitz 36 weg vorgespannt ist, der in der Längsrichtung des Hauptteils 33 zwischen dessen Enden angeordnet ist. Die Expansionskammer 18 ist über eine Drosselöffnung 39 im Ventilverschlußglied 34 mit einer Kammer 38 verbunden, die zwischen dem Ventilverschlußglied 34 und dem Sitz 36 ausgebildet ist und in der die Feder 37 aufgenommen ist. In dieser Stellung verschließt das Ventilverschlußglied 34 radiale Öffnungen 44 im Hauptteil 33, die zum Behälter 21 führen, um die Verbindung zwischen der Expansionskammer 18 und dem Behälter 21 zu unterbrechen. Ein zweites Ventilverschlußglied 40 mit einer Stange, die in einer Bohrung 41 arbeitet und aus dem Gehäuse 1 herausragt, verschließt einen Durchlaß 42 im Sitz 36, um die Verbindung durch den Durchlaß 42 über weitere radiale Öffnungen 43 mit dem Behälter 21 zu unterbrechen.

Zur Schwungrad-Baugruppe 7 gehört ein Schwungrad 50, das an einem Lager 51 an einem Ende der Welle 5 frei drehbar ist. Das Schwungrad 50 wird von der Welle 5 über eine Hülse 52 angetrieben, die über ein Vielnutprofil 53 mit der Welle 5 drehfest verbunden, jedoch relativ zu ihr axial verschiebbar ist. Die Hülse 52 ist von einer Anpreßplatte 54 umgeben und treibt sie über eine einsinnig wirkende Antriebsvorrichtung 55 an. In zusammengehörenden Stirnflächen der Anpreßplatte 54 und des Schwungrades 50 sind in komplementären Ausnehmungen Kugeln 56 angeordnet. Diese Stirnflächen sind durch eine Feder 57 aufeinander zu vorgespannt, die zwischen der Hülse 52 und einer Schulter 58 an der Welle 5 wirkt, um die Schwellenwerteinstellung des Blockierzustandssensors 6 festzulegen. Eine Stirnfläche 60 der Anpreßplatte 54 und ein an ihr anliegender radialer Flansch 61 der Hülse 52 bilden eine Stirn- oder Axialflächenkupplung 59.

An dem dem Schwungrad 50 benachbarten Ende des Gehäuses 1 ist ein Hebel 62 um ein Kippauflager 63 schwenkbar angeordnet. Ein Ende des Hebels 62 wirkt über eine Dichtmanschette 64 auf das freie Ende des zweiten Ventilverschlußgliedes 40 vom Druckablaßventil 4. Das andere Ende des Hebels 62 ist von einer Feder 65 in die dem Gehäuse 1 entgegengesetzte Richtung vorgespannt. An einer zwischen dem Kippauflager 63 und der Feder 65 gelegenen Stelle wirkt der Hebel 62 über zwei an entgegengesetzten Seiten der Welle 5 angeordnete Anlagebuckel 66 auf die Hülse 52.

Wenn sich das Rad bei unbetätigten Bremsen dreht, hält das Abschaltglied 26 den Tauchkolben 24 außer Eingriff mit der Antriebsvorrichtung 27, so daß die Pumpe 3 außer Betrieb ist. Das Schwungrad 50 wird über die einsinnig wirkende Antriebsvorrichtung 55, die Kugeln 56 und die Ausnehmungen, in denen sie angeordnet sind, von der Welle 5 mit derselben Geschwindigkeit angetrieben. Die Feder 65 schwenkt den Hebel 62 in eine Richtung, in der das Druckablaßventil 4 geschlossen gehalten wird, wobei der Endabschnitt 35 von kleinerem Durchmesser in die Bohrung 9 hineinragt, um als Anschlag zu wirken und zu verhindern, daß sich der Expanderkolben 10 unbeabsichtigt um einen Betrag bewegt, der ausreicht, damit sich die Kugel 13 an den Sitz 14 anlegt.

Bei normalen Bremsen wird Fluid aus der Fluidquelle 16 der Einlaßöffnung 15 zugeleitet und dann aus der Auslaßöffnung 17 einer Bremse 67 zugeführt, da die Kugel 13 im Abstand vom Sitz 14 gehalten ist. Außerdem wird Druck aus der Fluidquelle 16 über die zweite Einlaßöffnung 28 der Gesamtfläche des Kolbens 22 zugeführt. Infolge des Flächenunterschiedes entwickelt der Druck aus der Fluidquelle 16 einen hohen Druck in der Arbeitskammer 30, und der höhere Druck wird der Expansionskammer 18 über die Drosselöffnung 32 und das Einweg-Ventil 19 zugeleitet. Dies gewährleistet, daß der Expanderkolben 10 in einer ersten Stellung gehalten wird, in der er die Kugel 13 im Abstand vom Sitz 14 hält. Weil das Druckablaßventil 4 geschlossen ist, kann sich der Kolben 22 nicht zur Antriebsvorrichtung 27 hin bewegen.

Die Schwungrad-Baugruppe 7 ist so ausgelegt, daß ein durch Verzögerung erzeugtes Drehmoment den die Verzögerung erfassenden Blockierzustandssensor 6 in einer weiter unten näher beschriebenen Weise nur bei Verzögerungen betätigt, die einen im voraus festgelegten Schwellenwert von beispielsweise 1 g übersteigen.

Wenn der an der Bremse 67 aufgetragene Druck aus der Fluidquelle 16 ausreicht, um am Rand eine Verzögerung mit einem Betrag zu erzeugen, der ein Blockieren hervorruft, wird sich das abgebremste Rad nahezu sicher mit einem größeren als dem Schwellenwert verzögert haben. Das Schwungrad 50, das sich infolge seiner Trägheit weiterdreht, dreht sich dann im Freilauf an der einsinnig wirkenden Antriebsvorrichtung 55 und führt eine größere Winkelbewegung aus als die Anpreßplatte 54. Dies bewirkt, daß die Kugeln 56 bestrebt sind, aus ihren Ausnehmungen herauszulaufen, wobei sie die Anpreßplatte 54 und die Hülse 52 veranlassen, sich im Vielnutprofil 53 axial weg vom Schwungrad 50 zu bewegen und den Hebel 62 gegen die Last in der Feder 65 zu schwenken.

Dadurch wird die am Druckablaßventil 4 aufgetragene Schließkraft verringert, so daß sich das Ventilverschlußglied 40 von seinem Sitz 36 wegbewegen kann, um die Bohrung des Hauptteils 33 über die Öffnungen 43 zum Behälter 21 zu entlasten. Das Ventilverschlußglied 34 gerät ins Ungleichgewicht und zieht sich aus der Bohrung 9 zurück, um Fluid aus der Expansionskammer 18 über die Öffnung 44 zum Behälter 21 abzuführen. In ähnlicher Weise wird auch die Arbeitskammer 30 der Pumpe 3 über das Einweg-Ventil 19 entlastet.

Die Druckminderung in der Expansionskammer 18 versetzt den Expanderkolben 10 in einen Ungleichgewichtszustand, so daß er sich vom Sitz 14 wegbewegt, damit sich die Kugel 13 an den Sitz 14 anlegen kann. Dadurch wird die Zufuhr von der Fluidquelle 16 zur Bremse 67 unterbrochen. Durch weitere Bewegung des Expanderkolbens 10 in derselben Richtung wird das Bremsenvolumen vergrößert, was eine Herabsetzung des der Bremse 67 zugeführten Druckes zur Folge hat.

Infolge der Druckminderung in der Arbeitskammer 30 kann der Tauchkolben 24 durch den Druck aus der Fluidquelle 16 in Eingriff mit der Antriebsvorrichtung 27 gedrängt werden. Dies ruft Hin- und Herbewegung des Kolbens 22 in der Bohrung 23 hervor, bei der Fluid aus dem Behälter 21 über das Einweg-Ventil 20 in die Arbeitskammer 30 angesaugt wird, wenn der Kolben 22 vom Dichtglied 25 weg getrieben wird, und Fluid aus der Arbeitskammer 30 über das Einweg-Ventil 19 in die Expansionskammer 18 gedrängt wird, wenn sich der Kolben 22 in der entgegengesetzten Richtung bewegt. Solange wie das Ablaßventil 4 geöffnet bleibt, wird die Expansionskammer 18 weiter zum Behälter 21 hin entlastet.

Sobald das Rad an Geschwindigkeit ausreichend aufgeholt hat, damit die Verzögerung des Schwungrades 50 gegenüber der Welle 5 unter den Schwellenwert sinkt, schwenkt der Hebel 62, um zu bewirken, daß sich das Ventilverschlußglied 40 wieder an seinen Sitz 36 anlegt. Dies hat zur Folge, daß das Ventilverschlußglied 34 unter der Wirkung der Kraft in der Feder 37 in seine verriegelte Ausgangsstellung zurückkehrt. Durch dieses Schließen des Ablaßventils 4 wird die Expansionskammer 18 vom Behälter 21 getrennt, so daß die Wirkung der Pumpe 3 den Druck in der Expansionskammer 18 vergrößert. Dieser Druck bewirkt anfänglich die Rückkehr des Expanderkolbens 10 zu seiner Arbeitsstellung hin, um den Druck in der Bremsleitung zu erhöhen, und danach, wenn kein weiteres Blockieren eintritt, das Wegbewegen der Kugel 13 von ihrem Sitz 14. Durch den Einbau der Drosselöffnung 32 ist sichergestellt, daß das Wiederbetätigen der Bremse allmählich geschieht. In diesem Betriebszustand kann weiteres Fluid von der Pumpe 3 nicht abgegeben werden, da das Fluid in der Expansionskammer 18, der schrägen Bohrung 29 und in der Arbeitskammer 30 nahezu inkompressibel ist. Somit wird der Kolben 22 am Ende des unmittelbar darauffolgenden Ansaughubes im oberen Totpunkt abgeschaltet gehalten.

Wenn sich das Freilauf-Schwungrad 50 um einen Winkelbetrag bewegt hat, der ausreicht, um die von den Kugeln 56 gebildete Vorrichtung zu betätigen, setzt es seine Freilaufdrehung durch Schlupfenlassen der Stirnflächenkupplung 59 fort, die so ausgelegt ist, daß sie das Schwungrad 50 auf ein etwas höheres Niveau als den Schwellenwert, beispielsweise auf etwa 1,2 g verzögert. Ein mit dem Schwellenwert gleichgroßer Zahlenwert wäre ideal, jedoch müssen Abweichungen in den Merkmalen der Stirnflächenkupplung 59 berücksichtigt werden. Folglich wird das Schwungrad 50 mit einer Rate verzögert, die über der höchsten praktischen Fahrzeugverzögerung liegt.

In dem in Fig. 3 dargestellten Diagramm der Geschwindigkeit S über der Zeit T ist die Geschwindigkeit des Fahrzeuges mit strichpunktierten Linien (), die des Schwungrades 50 mit gestrichelten Linien (), die des Rades mit durchgezogenen Linien () und jeder Wiederbetätigungspunkt mit x angegeben. In der oberen Diagrammhälfte sind die Kennlinien für eine Fahrbahnoberfläche mit hohem Reibbeiwert (hohes μ), in der unteren Diagrammhälfte die Kennlinien für eine Fahrbahnoberfläche mit niedrigem Reibbeiwert (niedriges μ) dargestellt. Die Grafik zeigt insbesonders, daß zwischen dem Auftreten des Signals für die Bremsenwiederbetätigung und dem Wirksamwerden der vollen Bremsenwiederbetätigung eine Zeitverzögerung notwendig ist. Diese Verzögerungszeit muß kurz sein bei durch hohes μ bestimmten Fahrbahnoberflächenbedingungen, wo die Radwiederbeschleunigung hoch ist, und länger bei Fahrbahnbedingungen mit niedrigem μ, wo die Wiederbeschleunigung des Rades viel langsamer vorsichgeht.

Es ist zweckmäßig, wenn der Betrag, um den der Bremsleitungsdruck zum Beheben eines Blockierzustandes auf einer Fahrbahn mit hohem μ verringert werden muß (und daher das aus der Expansionkammer 18 abgelassene Fluidvolumen), viel kleiner ist als der bei einer Fahrbahn mit niedrigem μ nötige Betrag, so daß die Größe der Drosselöffnung 32 so gewählt werden kann, daß die richtige Wiederauffüllzeit für die Expansionskammer 18 erzielt wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die maximale Leistung der Pumpe 3, die für die Systemansprechzeit bestimmend ist, durch die Drosselöffnung 32 unabhängig von der Radgeschwindigkeit gemacht. Ein übermäßiges Verpumpen des Bremsfluides wird somit vermieden.

Ein Abfließen durch Undichtigkeitsstellen am Einweg-Ventil 20 könnte es unmöglich machen, das Fahrzeug beispielsweise auf einer Steigungs- oder Gefällestrecke im Stillstand zu halten, bedingt dadurch, daß der Expanderkolben 10 zurückläuft und die Kugel 13 sich an ihren Sitz 14 anlegen läßt. Dies wird mit dem Endabschnitt 35 von kleinerem Durchmesser verhindert, der, wie weiter oben beschrieben, den Expanderkolben 10 in seiner untersten Stellung verriegelt.

Das System wird funktionsunfähig bei Geschwindigkeiten unter der, bei der das Schwungrad 50 keine ausreichende Energie mehr besitzt, um die von den Kugeln 56 und den zugehörigen Ausnehmungen gebildete Vorrichtung voll zu betätigen.

Wenn der Kolben 22 der Pumpe 3 arbeitet, wird der Kolben des die Fluidquelle 16 bildenden Hauptzylinders etwas hin- und herbewegt. Dies liefert dem Fahrer eine Anzeige darüber, daß die Fahrbahnbedingungen seit Aussetzung des Blockierzustandes ungünstig waren. Zur Vermeidung dieser Pulsierbewegungen könnte die Einlaßöffnung 28 mit der Auslaßöffnung 17 verbunden werden.

Eine weitere mögliche Abwandlung besteht darin, die wirksame Steifigkeit der Feder 65 vom durchschnittlichen Druck in der Bremsleitung abhängig zu machen. Dies wiederum würde den optimalen Bremsdruck für die betreffende Fahrbahnoberfläche anzeigen. Die Feder 65 könnte dann in Verbindung mit der Feder 57 benutzt werden, um die Schwellenwert- und die Freilauf-Verzögerung des Schwungrades 50 an die voraussichtliche Fahrzeugverzögerung genau anzupassen.

Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform sind die Einweg-Ventile 19 und 20 in einer Bohrung 70 aufgenommen, die zwischen den Bohrungen 9 und 23 angeordnet ist und den Kanal 29 durchquert. Die Feder 57 ist weggelassen; ihre Funktion wird von der Feder 65 übernommen, die bewirkt, daß der Hebel 62 mit dem Anlagebuckel 66 ständig an der Hülse 52 anliegt.

Das Ablaßventil 4 ist von abgewandeltem Aufbau mit einem einzelnen Ventilverschlußglied 71 in Gestalt eines Schaftes mit Kopf, das in einer Bohrung 72 im Gehäuse 1 verschieblich geführt ist, um einen Rücklaufkanal 73 mit dem Behälter 21 zu verbinden. Das freie innere Ende des Ventilverschlußgliedes 71 hat einen Zapfen 74 von kleinerem Durchmesser, der durch Eingriff mit einem Druckstück 75, das auf den Expanderkolben 10 wirkt, letzteren verriegelt.

Aufbau und Arbeitsweise der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform sind im übrigen die gleichen wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2, und einander entsprechende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Bei der in Fig. 6 dargestellten abgewandelten Ausführungsform weist der Blockierzustandssensor 6 einen elektronischen Radgeschwindigkeitsfühler von bekannter Ausführung auf, der vom Ende der Welle 5 her angetrieben wird. Das Ablaßventil 4 wird durch einen Elektromagneten 79 betätigt. Ein ähnlicher elektronischer Radgeschwindigkeitsfühler könnte die Schwungrad-Baugruppe 7 gemäß Fig. 1 und 2 bei Betätigung durch einen Elektromagneten ersetzen. Eine derart abgewandelte Ausführungsform würde eine niedrigere Betätigungskraft erforderlich machen.

Signale, die der Drehgeschwindigkeit des Rades entsprechen, werden einem Steuermodul bzw. -gerät 80 zugeführt, das die Signale auswertet und bei Feststellung eines Blockierzustandes einen elektrischen Strom zum Erregen des Elektromagneten und Öffnen des Ablaßventils 4 erzeugt. Nach Beseitigen des Blockierzustandes schließt sich das Ablaßventil 4, so daß die Bremsenwiederbetätigung in der weiter oben beschriebenen Weise abläuft.

Aufbau und Arbeitsweise der in Fig. 6 dargestellten abgewandelten Ausführungsform sind im übrigen die gleichen wie bei der Ausführungform gemäß Fig. 4 und 5, und einander entsprechende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform läßt sich ohne weiteres bei geringstmöglichem Änderungsaufwand bei vorhandenen Motorrad- und PKW-Bremsanlagen anwenden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 und 8 arbeitet ein Signal- bzw. Meldekolben 85 in einer Bohrung 86 im Gehäuse 1 und betätigt ein beim gezeigten Beispiel als Kugelventil ausgebildetes Ventil 87, das die Verbindung zwischen der Fluidquelle 16 und den Bremsen 67 steuert. Der Meldekolben 85 ist von einem beim gezeigten Beispiel als Feder ausgebildeten Abschaltglied 88 normalerweise in die Richtung vorgespannt, in der er das Ventil 87 geöffnet hält. Der Meldekolben 85 trägt eine Kolbenstange 89 mit einem vergrößerten Kopf 90, der mittels einer Hülse 92 einen Pumpentauchkolben 91 normalerweise im Abstand von der Antriebsvorrichtung 27 zu halten vermag. Die Hülse 92 paßt mit Preßsitz in einer Bohrung im Pumpentauchkolben 91. Letzterer ist von einer Feder 93 in Richtung der Abtriebsvorrichtung 27 vorgespannt.

Die Einweg-Ventile 19 und 20 sind in miteinander verbundenen parallelen Bohrungen im Gehäuse 1 angeordnet.

Beim Betätigen der Bremse 67 wirkt der an ihr aufgetragene Druck auf die obere Fläche des Meldekolbens 85, der sich nicht bewegen kann, weil Fluid in einer Expansionskammer 94 zwischen dem Meldekolben 85 und der Kolbenstange 89 zwischen dem Druckablaßventil 4 und dem Einweg-Ventil 19 eingeschlossen ist.

Wenn ein Blockierzustand entsteht, wird das Ablaßventil 4 durch die Schwungrad-Baugruppe 7 geöffnet, so daß Fluid aus der Expansionskammer 94 in den Behälter 21 abfließen kann, damit sich der Meldekolben 85 unter der Wirkung des auf die Bremse 67 ausgeübten Druckes zurückziehen kann. Der Meldekolben 85 bewegt sich zur Antriebsvorrichtung 27 hin, bis er an einem Anschlag 95 anstößt, der von einer Schulter in der Bohrung 86 am unteren Ende der Expansionskammer 94 gebildet ist. Während dieser Bewegung kann sich das Ventil 87 schließen, wodurch es die Fluidquelle 16 von der Bremse 67 trennt. Weitere Bewegung des Meldekolbens 85 in derselben Richtung und über den Punkt hinaus, in dem sich das Ventil 87 schließt, dient dazu, den Druck in der zur Bremse 67 führenden Leitung durch Vergrößern des wirksamen Volumens einer Kammer 96 zu verringern, die über dem Meldekolben 85 ausgebildet ist und mit der Bremse 67 in Verbindung steht.

Wenn sich der Meldekolben 85 zur Antriebsvorrichtung 27 hin bewegt, kann der Pumpentauchkolben 91 in Eingriff mit der Antriebsvorrichtung 27 gehen und beginnt, Fluid durch das Einweg-Ventil 20 hindurch in die Arbeitskammer 30 und von dort durch das Einweg-Ventil 19 und über das Druckablaßventil 4 zum Behälter 21 zurück zu pumpen.

Sobald der Blockierzustand beseitigt worden ist, schließt sich das Druckablaßventil 4 und Fluid aus der Arbeitskammer 30 setzt die Expansionskammer 94 unter Druck. Dadurch wird der Meldekolben 85 in Richtung seiner Ausgangsstellung zurückgedrängt, wobei er auf diese Weise durch Verkleinern des wirksamen Volumens der Kammer 96 die Bremsleitung erneut unter Druck setzt und danach das Ventil 87 wieder öffnet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 und 8 übernimmt der Meldekolben 85 die Funktion des Expanderkolbens 10 vom Modulator 2 der zunächst beschriebenen Ausführungsformen und dient auch dazu, das Pulsieren der Pumpe 3 von der Fluidquelle 16 fernzuhalten.

Die in Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform hat im übrigen den gleichen Aufbau wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2, und einander entsprechende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Bremsanlage gemäß Fig. 9 weist Blockierzustandssensoren 100 und 102 auf, die als Geschwindigkeitsfühler ausgebildet sind. Die Blockierzustandssensoren 100 erfassen die Drehgeschwindigkeit je eines von einer Bremse 101 abgebremsten Vorderrades, während die Drehgeschwindigkeit einer Hinterachse 103, die von hinteren Bremsen 104 abgebremste Räder antreibt, von einem einzelnen Blockierzustandssensor 102 erfaßt wird.

Die von den Blockierzustandssensoren 100 und 102 erzeugten Signale werden einem elektrischen Steuergerät CM zugeführt, das nach Auswertung der Signale Spannungen zum Betätigen von drei über Elektromagnete betätigten Ablaßventilen 105, 106 und 107 abgibt, wenn ein Signal von einem entsprechenden Blockierzustandssensor 100 oder 102 die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Blockierzustandes anzeigt.

Die Ablaßventile 105, 106 und 107 sind in einen Modulator 108 eingegliedert und bilden Teil desselben. Der Modulator 108 hat ein Gehäuse 109, das von einer quergerichteten Welle 110 durchdrungen ist, die über die Hinterachse 103 drehantreibbar ist. Im Gehäuse 109 arbeiten in entgegengesetzten Bohrungen 113 und 114 gegensinnig wirkende Expanderkolben 111 und 112, die beim gezeigten Beispiel als Pumpentauchkolben ausgebildet sind. Jeder Expanderkolben 111 und 112 wird in seiner Bohrung 113 bzw. 114 von einer Antriebsvorrichtung 115 hin- und herbewegt, die beim gezeigten Beispiel als exzentrische Steuerkurve an der Welle 110 ausgebildet ist und mit der ein Tauchkolben 116 bzw. 117 in Eingriff bringbar ist, der beim gezeigten Beispiel als Kobenstange ausgebildet ist und in einem Abschnitt von kleinerem Durchmesser der Bohrung 113 bzw. 114 arbeitet. In jeder Bohrung 113 und 114 ist zwischen dem Expanderkolben 111 bzw. 112 und dem zugehörigen Tauchkolben 116 bzw. 117 eine Arbeitskammer 118 bzw. 119 ausgebildet.

Die Bremsen 101 und 104 sind mit hydraulischem Druck betätigbar, der aus getrennten Druckräumen einer Fluidquelle 120 geliefert wird, die beim gezeigten Beispiel als von einem Servomotor betätigter Tandem-Hauptzylinder ausgebildet ist. Der Druck aus einem Druckraum wird jeder Vorderrad- Bremse 101 über ein Ventil 121 zugeführt, das beim gezeigten Beispiel als Einweg-Kugelventil ausgebildet ist. Dieser Druck wirkt auch auf das der Antriebsvorrichtung 115 abgewandte Ende des Expanderkolbens 111. In ähnlicher Weise wird der Druck aus dem anderen Druckraum beiden Hinterrad- Bremsen 104 über ein Ventil 122 zugeführt, das beim gezeigten Beispiel als Einweg-Bremsventil ausgebildet ist. Dieser Druck wirkt auch auf das der Antriebsvorrichtung 115 abgewandte Ende des Expanderkolbens 112.

Jedes der Ventile 121 und 122 wird von einem Modulatorkolben 123 betätigt, der von einer Feder 124 normalerweise in die Richtung vorgespannt ist, in der er das zugehörige Ventil 121 bzw. 122 geöffnet hält. Jeder Modulatorkolben 123 arbeitet in einer Bohrung, in der eine Expansionskammer 125 an der Seite des Modulatorkolbens 123 ausgebildet ist, welche dem zugehörigen Ventil 121 bzw. 122 abgewandt ist.

die Arbeitskammer 118 ist mit der Expansionskammer 125 des Ventils 121 über ein Einweg-Ventil 126 verbunden und erhält Fluid aus einem nicht gezeichneten Behälter über ein Einweg-Ventil 127.

Die Arbeitskammer 119 ist mit der Expansionskammer 125 des Ventils 122 über ein Einweg-Ventil 128 verbunden und erhält Fluid aus dem Behälter über ein Einweg-Ventil 129.

Jedes über Elektromagnet betätigte Ablaßventil 106 und 107 steuert die Verbindung zwischen der zugehörigen Expansionskammer 125 und dem Fluidbehälter.

Wenn sich das Fahrzeug bewegt, wird die Welle 110 gedreht; da die beiden Expanderkolben 111 und 112 normalerweise durch Federkraft in die der Antriebsvorrichtung 115 entgegengesetzte Richtung vorgespannt sind, wird kein Fluid umgewälzt. Die Modulatorkolben 123 sind von den Federn 124 an Anschlägen in Anlage gehalten, so daß die Ventile 121 und 122 in der vollen Offenstellung gehalten werden.

Beim Betätigen der Bremsen 101 und 104 werden die Expanderkolben 111 und 112 zur Antriebsvorrichtung 115 hin durch das Fluid belastet, das den Bremsen 101 und 104 aus der Fluidquelle 120 zugeführt wird. Da jedoch in den Arbeitskammern 118 und 119 Fluid eingeschlossen ist, werden die Expanderkolben 111 und 112 zuverlässig außer Eingriff mit der Antriebsvorrichtung 115 und in Anlage an Anschlägen im Gehäuse 109 gehalten.

Wenn eines der Vorderräder blockiert, beispielsweise das von der gemäß Fig. 9 oberen Bremse 101 abgebremste Rad, stellt das in der Zeichnung obere Ablaßventil 105 die Verbindung zwischen der Expansionskammer 125 des zugehörigen Modulatorkolbens 123 und dem Behälter her. Dieser Vorgang hat zur Folge, daß der Bremsendruck den Modulatorkolben 123 vom Ventil 121 weg drängt, das sich dadurch schließen kann. Weitere Bewegung des Modulatorkolbens 123 in derselben Richtung vergrößert das Bremsenvolumen und verringert den der Bremse 101 zugeführten Druck. Gleichzeitig wird der Expanderkolben 111 durch den Druck aus der Fluidquelle 120 gezwungen, den Bewegungen der Antriebsvorrichtung 115 zu folgen, wodurch er hin- und herbewegt wird, um Fluid aus dem Behälter anzusaugen und in die Expansionskammer 125 zu drücken.

Die Verminderung des Bremsendruckes hebt jedoch das Blockiersignal auf, so daß sich das Ablaßventil 105 schließt. Der Modulatorkolben 123 wird dann zum Ventil 121 hin gedrängt, um die Bremse 101 erneut zu betätigen.

Wenn der Expanderkolben 111 betätigt wird, wird der Kolben des die Fluidquelle 120 bildenden Tandem-Hauptzylinders durch die Bewegung der Pumpe etwas hin- und herbewegt. Dies zeigt dem Fahrer an, daß der zugeführte Druck für die Fahrbahnbedingungen zu hoch ist.

Während der Blockierzustand an dem von der Bremse 101 abgebremsten Vorderrad beseitigt wird, bewegt sich der Modulatorkolben 123 für das andere Vorderrad nicht, da das Einweg-Ventil 126 geschlossen bleibt. In ähnlicher Weise bewegt sich auch der Expanderkolben 112 für die Hinterrad- Bremsen 104 nicht. Folglich läßt sich der Druck jeder einzelnen Bremse 101 und 104 ohne Beeinflussung der anderen modifizieren.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform lassen sich die beiden Hinterrad-Bremsen 104 wie die Vorderrad-Bremsen 101 getrennt voneinander steuern. Hierzu ist jedoch der Einbau eines zusätzlichen über Elektromagnet betätigten Ventils, eines zusätzlichen Blockierzustandssensors und eines weiteren Modultorkolbens 123 erforderlich.

Claims (17)

1. Mechanisch arbeitender Blockierschutz in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage,

• a) mit einem in die Bremsleitung vom Hauptzylinder (16) zur Radbremse (67) eingebauten Modulationsventil (2; 108); wobei
• b) das Modulationsventil (2; 108) eine Expansionskammer (18; 94; 125) aufweist, mit der die Arbeitskammer (30; 114; 118) einer Tauchkolbenpumpe (3) verbunden ist;
• c) der Tauchkolben (24; 116, 117) mittels eines Antriebs (5, 27; 115) in der Saughubrichtung mittels einer zweiten Einrichtung (16, 28 ) in der entgegengesetzten Förderhubrichtung bewegbar ist;
• d) der Tauchkolben (24; 116, 117) und das Modulationsventil über ein Ablaßventil (4; 105, 106, 107) mit einem Vorratsbehälter (21) verbunden sind; und
• e) bei drohendem Radblockieren das Modulationsventil (2; 108) die Bremsleitung absperrt und den auf die Radbremse (67) wirkenden Bremsdruck herabsetzt;

dadurch gekennzeichnet, daß

• f) die Druckbeaufschlagung der Expansionskammer (18; 94; 125) im Anschluß an eine geregelte Bremsdruckabsenkung und bei geschlossenem Ablaßventil (4; 105, 106, 107) durch die von der zweiten Einrichtung (16, 28) auf den Tauchkolben (24; 116, 117) ausgeübte Kraft begrenzt ist;
• g) die Tauchkolbenpumpe (3) während des nachfolgenden Förderhubs durch das zwischen Modulationsventil (2; 108 ) und dem Tauchkolben (24; 116, 117) eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen wirkungslos gemacht wird; und
• h) die Tauchkolbenpumpe (3) daher nur im Anschluß an eine geregelte Bremsdruckabsenkung zur erneuten Druckbeaufschlagung der Expansionskammer (18; 94; 125) fähig ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Saughubrichtung wirksame Antriebseinrichtung (5, 27) ein zwangsläufiger Antrieb und die zweite Einrichtung (16, 28) durch den vom Hauptzylinder ausgeübten Druck gegeben sind.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschalteinrichtung (26; 88, 90, 92) vorgesehen ist, die den Tauchkolben (24; 91; 116, 117) bis zum Öffnen des Ablaßventils (4; 105, 106, 107) am Zusammenwirken mit der Antriebseinrichtung (5, 27) hindert.

4. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (5, 27) vom Rad angetrieben wird und einen Exzenter (27) aufweist.

5. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (24) mit dem Druck beaufschlagt wird, der zum Betätigen der Radbremse (67) zugeführt wird.

6. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (24) mit dem Druck beaufschlagt wird, der vom Modulationsventil (2) der Radbremse (67) zugeführt wird.

7. Bremsanlage nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (24; 116, 117 ) außen gestuft ist und in einer gestuften Bohrung arbeitet, wobei das Endstück von größerer Fläche dem Bremsmittel ausgesetzt ist und das Endstück von kleinerer Fläche mit der Antriebsvorrichtung (27; 115) in Eingriff bringbar ist.

8. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschaltglied (26) eine Feder aufweist, die das kleinere Endstück des Tauchkolbens (24; 116, 117) in die der Antriebsvorrichtung (27; 115) entgegengesetzte Richtung in Kombination mit dem Druck in der Arbeitskammer (30; 118, 119) vorspannt, wobei der genannte Druck vom Betätigungsdruck erzeugt wird und auf eine Fläche des Tauchkolbens (24; 116, 117) wirkt, die gleich ist dem Unterschied zwischen entgegengesetzten Endstücken des Tauchkolbens (24; 116, 117).

9. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammer (18; 125) in einer Bohrung von einem Expanderkolben (10; 111, 112) begrenzt ist, der bei normalem Betätigen der Bremse (67; 101, 104) durch den Druck in der Expansionskammer (18; 125 ) in eine Arbeitsstellung gedrängt wird, um ein Ventil (Kugel 13, Sitz 14; 121, 122) offen zu halten, so daß das Bremsmittel der Radbremse (67; 101, 104) zugeführt wird und auf das entgegengesetzte äußere Ende des Expanderkolbens (10; 111, 112) einwirkt, um, wenn der Druck in der Expansionskammer (18, 125) herabgesetzt worden ist, den Expanderkolben (10, 111, 112) in eine entgegengesetzte, Bremsdruck mindernde zurückgezogene Stellung zu drängen, anfänglich, damit sich das Ventil (13, 14; 121, 122) schließen kann, und danach, um den der Radbremse (67, 101, 104) zugeführten Druck zu verringern.

10. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (2) einen außen gestuften Kolben (Meldekolben 85) aufweist, der an seinem Ende von kleinerer Fläche mit dem Tauchkolben (91) über eine Totgangverbindung (Kopf 90, Hülse 92) verbunden ist, wobei der Tauchkolben (91) über seiner gesamten axialen Länge von konstanter Fläche ist (Fig. 7 und 8).

11. Bremsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschaltglied (88) verhindert, daß der Tauchkolben (91) in Eingriff mit einer Antriebsvorrichtung (27) kommt, bevor sich das Ablaßventil (4) geöffnet hat.

12. Bremsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschaltglied (88) eine Feder aufweist, die den Kolben (85) in die der Antriebsvorrichtung (27) für die Pumpe entgegengesetzte Richtung vorspannt, und daß die Totgangverbindung (90, 92) den Tauchkolben (91) von der Antriebsvorrichtung (27) zurückzieht.

13. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelner Pumpentauchkolben (24; 91) zum erneuten Unterdrucksetzen wenigstens einer Expansionskammer (18; 94) für eine einzelne Radbremse (67) oder Bremsengruppe eines Fahrzeugs und ein einzelner Blockierzustandssensor (6) für die Bremse (67) oder Bremsengruppe vorhanden sind.

14. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Tauchkolben (116, 117) vorhanden sind, denen die Antriebsvorrichtung (115) gemeinsam zugeordnet ist, und von denen jeder wenigstens eine Expansionskammer (125) für eine einzelne Radbremse (101) oder eine Bremsengruppe (104, 104) eines Fahrzeuges erneut unter Druck zu setzen vermag, und daß für jede zugehörige einzelne Radbremse (101) oder Bremsengruppe (104, 104) ein getrennter Blockierzustandssensor (100, 100; 102) vorhanden ist.

15. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockierzustandssensor (6) eine Schwungrad-Baugruppe (7) aufweist, die von einem Rad angetrieben wird und einen Hebel (62) hat, der das Ablaßventil (4) betätigt und von einer Feder (65) in die Richtung vorgespannt ist, in der das Ablaßventil (4) geschlossen wird.

16. Bremsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Federsteifigkeit der Feder (65) abhängig vom durchschnittlichen Druck in der Leitung zur Radbremse (67) ist.