DE3037460C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugbremsanlage mit hy­ draulischem Bremsverstärker und insbesondere mit Bremsschlupf­ regeleinrichtung, bei der der Druck der den Radzylindern zuzu­ führenden Bremsflüssigkeit bei intakter Hilfsdruckquelle mittels eines durch ein Bremspedal betätigbaren und von einem Wegsimula­ tor belasteten Steuerventils und bei defekter Hilfsdruckquelle von einem ebenfalls durch das Bremspedal betätigbaren Hauptzy­ linder, insbesondere Tandem-Hauptzylinder, zur Verfügung ge­ stellt wird.

Bei der aus der DE-OS 24 43 545 bekannten Fahrzeugbremsanlage ist ein Steuerventil mit zwei relativ zueinander bewegli­ chen Schiebern vorgesehen. Der innere Schieber ist mit dem Brems­ pedal verbunden, der äußere Schieber steht auf der einen Seite unter dem Einfluß des Ausgangsdrucks und auf der anderen Seite unter dem Einfluß eines als Wegsimulator dienenden Tellerfeder­ stapels. Bei intakter Hilfsdruckquelle, wie Druckspeicher oder -pumpe, wird der so erzeugte dynamische Druck über die Arbeits­ räume eines Tandem-Hauptzylinders und Bremsschlupfregelventile den Radzylindern zugeführt. In die Arbeitsräume gelangt die Bremsflüssigkeit aus Speicherräumen, indem sie längs der Dicht­ manschetten der Hauptzylinderkolben entgegen ihrer Sperrichtung fließt. Wenn die Hilfsdruckquelle ausfällt, kann der Tandem- Hauptzylinder in üblicher Weise arbeiten, weil die Kolben nach einem kurzen Totweg vom Bremspedal mitgenommen werden und ihre Dichtmanschetten dabei die Nachlauföffnungen übersteuern. Nach­ teilig ist hierbei, daß Fehler an den Dichtmanschetten nicht fesgestellt werden können, solange Druck mittels der Hilfs­ druckquelle erzeugt wird.

Aus der DE-OS 30 20 720 mit älterem Zeitrang ist eine gattungsgleiche Fahrzeugbremsanlage mit einem Wegsimulator in Form eines Druckbegrenzungsventils bekannt, dessen Schließdruck in Abhängigkeit vom Pedalweg gesteuert ist. Dort fehlt jedoch eine Umsteuerventilanordnung.

Aus der US-PS 37 27 896 ist eine gattungsähnliche Fahr­ zeugbremsanlage bekannt. Die Radzylinder werden nur bei einem Leitungsdefekt am Ausgang des Steuerventils oder bei einem Ausfall der Hilfsdruckquelle vom Ausgang des Steuerventils auf den Ausgang des Hauptzylinders umge­ schaltet. Ein Druckbegrenzungsventil, das in Abhängigkeit von der Funktionsfähigkeit der Hilfsdruckquelle gesteuert wird, ist nicht vorgesehen. Im Falle einer Schlupfrege­ lung, bei der in der Regel auf das Bremspedal eine hohe Kraft ausgeübt, aber die tatsächlich wirksame Bremskraft herabgesetzt wird, ist daher keine der Bremspedalkraft entsprechende Gegenkraft am Steuerventil wirksam. Der Fahrer ist daher bestrebt, die Bremspedalkraft noch weiter zu erhöhen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeug­ bremsanlage derart anzugeben, bei der die Funktionsfähigkeit des Hauptzylinders für den Notfall auch im Normalbetrieb feststellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Weg­ simulator ein Druckbegrenzungsventil, dessen Schließdruck in Ab­ hängigkeit vom Pedalweg gesteuert ist, aufweist und daß eine Umsteuerventilanordnung vorgesehen ist, die in ihrer Ruhestel­ lung den Ausgang des Hauptzylinders mit den Radzylindern und in ihrer nur bei intakter Hilfsdruckquelle einnehmbaren Arbeits­ stellung den Ausgang des Steuerventils mit den Radzylindern und den Ausgang des Hauptzylinders mit dem Druckbegrenzungsventil verbindet.

Bei dieser Konstruktion erhält der Arbeitsraum des Hauptzylin­ ders im Normalbetrieb eine zusätzliche Funktion als Stauraum. Er bildet zusammen mit dem Druckbegrenzungsventil einen hydraulisch arbeitenden Wegsimulator. Dieser hat gegenüber einem Federsy­ stem den Vorteil, daß die für das Steuerventil erforderlichen großen Kräfte ohne Schwierigkeiten erzeugt werden können, keine Alterung zu befürchten ist und die Steuerungsabhängigkeit durch Änderung der Kennlinie leicht beeinflußt werden kann. Im Arbeits­ raum des Hauptzylinders läßt sich aber ein solcher Simulator­ druck nur anstauen, wenn die Manschettendichtungen in Ordnung und daher auch im Notfall dicht sind. Einen Fehler der Hauptzy­ linderfunktion erkennt der Fahrer auch im Normalbetrieb daran, daß sich das Pedal leicht durchtreten läßt, weil die entgegen­ wirkende Simulatorkraft fehlt.

Die Umsteuerventilanordnung kann beispielsweise unmittelbar vom Druck der Hilfsdruckquelle in die Arbeitsstellung gesteuert wer­ den. Wesentlich günstiger ist es jedoch, daß die Umsteuerventil­ anordnung vom Druck am Ausgang des Steuerventils in die Arbeits­ stellung steuerbar ist, wenn dieser Druck einen vorgegebenen Um­ schaltdruck überschreitet. Dies hat zur Folge, daß zu Beginn je­ des Bremsvorganges die Radzylinder mit dem Arbeitsraum des Haupt­ zylinders verbunden sind. Sämtliche Leerwege in den Radzylindern werden daher durch Bremsflüssigkeit aus dem Hauptzylinder gefüllt; und je nach Dimensionierung des Umschaltdruckes der Umsteuerven­ tilanordnung wird durch den Hauptzylinder ein Bremsdruck aufge­ baut. Entsprechend gering ist die Belastung der Hilfsdruckquelle, die dann nur noch der eigentlichen Druckerzeugung bzw. der Bereit­ stellung des Restdruckes und bei einer Bremsschlupfregeleinrich­ tung der Nachspeisung der von den Bremsschlußregelventilen zum Flüssigkeitsbehälter abgeleiteten Bremsflüssigkeit dient. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Dichtmanschette des Haupt­ zylinderkolbens im Umschaltzeitpunkt mit Sicherheit die Nachlauf­ öffnung übersteuert hat und daher der Hauptzylinder-Arbeitsraum sofort nach dem Umschalten der Umsteuerventilanordnung als Stau­ raum wirkt.

Zweckmäßigerweise liegt der Umschaltdruck bei 1 bis 2 bar.

Bei Verwendung eines Tandem-Hauptzylinders sollten dessen beide Ausgänge mittels der Umsteuerventilanordnung getrennt auf ver­ schiedene Radzylinder, aber gemeinsam auf das Druckbegrenzungsventil schaltbar sein. Es dienen daher beide Arbeitsräume des Tandem- Hauptzylinders als Stauraum, wobei der Druck in dem einen Stau­ raum direkt und der Druck in dem anderen Stauraum über die übli­ che Druckfeder auf das Steuerventil wirkt.

Günstig ist es ferner, wenn die vom Ausgang des Steuerventils zu den Radzylindern führenden Pfade der Umsteuerventilanordnung durch je ein Rückschlagventil überbrückt sind, das zum Radzylin­ der hin öffnet, wenn der Druck den Umschaltdruck der Umsteuer­ ventilanordnung um einen vorgegebenen Wert überschreitet. Diese Rückschlagventile dienen als Sicherheitsventile für den Fall, daß die Umsteuerventilanordnung aus irgendeinem Grunde versagen soll­ te.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dar­ gestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die einzige Zeichnung zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage.

In einem Gehäuse 1 ist ein Bremsverstärker 2 und ein Tandem- Hauptzylinder 3 angeordnet. Die beweglichen Teile befinden sich in einer Gehäusebohrung 4.

Zum Bremsverstärker gehört ein Steuerventil 5, das einen äußeren Kolben 6 und einen inneren Schieber 7 aufweist. Letzterer ist mit einem Bremspedal 8 gekuppelt und wird durch eine Feder 9 relativ zum Kolben 6 nach rechts gedrückt. Der Kolben 6 trennt einen Ausgangsraum 10 von einem drucklosen Raum 11, der über eine Nachlauföffnung 12 mit einem Flüssigkeitsbehälter 13 in Verbin­ dung steht. Eine Hilfsdruckquelle 14 ist mit einem Ringraum 15 und einer Ringnut 16 im Kolben 6 verbunden. Wird der Schieber 7 relativ zum Kolben 6 nach links verschoben, kommt die Ringnut 16 über die Ringnut 17 und den Axialkanal 18 des Schiebers 7 mit dem Ausgangsraum 10 in Verbindung, wobei gleichzeitig eine Ab­ lauföffnung 19, über die der Ausgangsraum 10 im Ruhezustand mit dem Behälter 13 in Verbindung steht, geschlossen wird.

Der Tandem-Hauptzylinder 3 weist einen ersten Arbeitsraum 20 mit einem Kolben 21 und einer Dichtmanschette 22 sowie einen zweiten Arbeitsraum 23 mit einem Kolben 24 und einer Dichtmanschette 25 auf. Der Kolben 21 steht über eine Kolbenstange 26 mit dem Kol­ ben 6 des hydraulischen Verstärkers in Verbindung. Die Kolben 21 und 24 sind über eine Feder 27 und eine Totgangskupplung 28 mit­ einander verbunden. Der Kolben 24 steht unter der Belastung einer Rückstellfeder 29 und wirkt mit einer Stange 30 auf die Schließfeder 31 eines Druckbegrenzungsventils 32. Dieses ist in einer zum Flüssigkeitsbehälter 13 führenden Leitung 33 angeord­ net.

Dies hat zur Folge, daß die Schließfeder 31 in Abhängigkeit vom Weg des Pedals 8 verstellt wird und daher einen pedalabhängigen Schließdruck hervorruft. Dies hat ferner zur Folge, daß normaler­ weise der Kolben 6 des Steuerventils 5 von rechts durch den Druck im Ausgangsraum 10 und die Kraft der Feder 9 sowie von links durch die Kraft einer Rückstellfeder 34 und deren Druck im ersten Arbeitsraum 20 sowie die Kraft der Feder 27, die ihrerseits vom Druck im zweiten Arbeitsraum 23 abhängt, belastet wird und ent­ sprechende Gleichgewichtsstellungen einnimmt.

Eine Umsteuerventilanordnung 35 wird in Abhängigkeit vom Druck am Ausgang 36 des Steuerventils 5 aus der veranschaulichten Ruhestellung in die Arbeitsstellung umgeschaltet. In der Ruhe­ stellung sind die beiden Ausgänge 37 und 38 des Tandem-Hauptzy­ linders 3 mit zwei Leitungen 39 bzw. 40 verbunden. Die Leitung 39 führt über ein Bremsschlupfregelventil 41 zu Radzylindern 42 und 43 für die Hinterräder 44 und 45. Die Leitung 40 führt über ein Bremsschlupfregelventil 46 zu einem Radzylinder 47 des lin­ ken Vorderrades 48 und über ein Bremsschlupfregelventil 49 zum Radzylinder 50 des rechten Vorderrades 51. Eine gemeinsame Lei­ tung 52 führt zum Flüssigkeitsbehälter 13. In der Arbeitsstel­ lung wird der Ausgang 36 des Steuerventils 5 mit den beiden Lei­ tungen 39 und 40 verbunden, während gleichzeitig die Ausgänge 37 und 38 des Tandem-Hauptzylinders 3 auf die Leitung 33 mit dem Druckbegrenzungsventil 32 geschaltet werden. Außerdem sind die Leitun­ gen 39 und 40 über je ein Rückschlagventil 53 bzw. 54 mit dem Ausgang 36 des Steuerventils 5 verbunden, wobei die Rückschlag­ ventile 53 und 54 bei Überschreitung eines bestimmten Druckes öffnen.

Diese Konstruktion hat im Normalbetrieb, also bei intakter Hilfs­ druckquelle 14 die folgende Arbeitsweise. Wird das Pedal 8 so weit niedergetreten, daß die Ringnuten 16 und 17 einander über­ lappen und die Leitung 19 verschlossen wird, steigt der Druck im Ausgangsraum 10 an, und der Kolben 6 verschiebt sich nach links bis in eine Stellung, in der der Ausgangsraum 10 weder mit dem Druckgeber 14 noch mit dem Flüssigkeitsbehälter 13 verbunden ist. Bei dieser Bewegung wird der Kolben 21 über die Stange 26 mitgenommen, bis seine Dichtmanschette 22 die Nachlauföffnung 55 übersteuert. Über die Feder 27 wird auch der Kolben 24 mitge­ nommen, bis dessen Dichtmanschette 25 die Nachlauföffnung 56 übersteuert. Außerdem wird aus den beiden Arbeitsräumen 20 und 23 Bremsflüssigkeit in die Radzylinder 42, 43, 47 und 50 geför­ dert. Sobald der Druck im Ausgangsraum 10 einen Umschaltdruck von 1 bis 2 bar überschreitet, geht die Umsteuerventilanordnung 35 in die Arbeitsstellung. Nunmehr wirkt der dynamische Druck aus dem Ausgangsraum 10 in den Radzylindern, während die Ar­ beitsräume 20 und 23 des Tandem-Hauptzylinders 3 vom Druckbegrenzungs­ ventil 32 auf einem vorgegebenen Druck gehalten werden. Dieser Druck ist abhängig vom Weg des Pedals 8, da der Kolben 6 dem Pedal folgt und dessen Bewegung über die Kolben 21 und 24 auf die Schließfeder 31 des Druckbegrenzungsventils 32 übertragen wird. Der Staudruck in den Arbeitsräumen 20 und 23 wirkt von links auf den Kolben 6, so daß sich unter Berücksichtigung der Flächenver­ hältnisse und der verschiedenen Federn ein Gleichgewichtszustand einstellt, bei dem der Druck im Ausgangsraum 10 eine definierte Größe mit Bezug auf den Staudruck in den Arbeitsräumen 20 und 23 und damit in Abhängigkeit von der Pedalstellung hat. Da au­ ßerdem der Druck im Ausgangsraum 10 auch auf der linken Seite des Schiebers 7 wirkt, spürt der Fahrer am Pedal 8 einen Wider­ stand, der mit steigendem Pedalweg zunimmt. Bei Rücknahme des Pedals geht Druckflüssigkeit zunächst über den Ausgangsraum 10 und die Leitung 19 in den Flüssigkeitsbehälter 13 zurück. So­ bald die Umsteuerventilanordnung 35 in die Ruhestellung zurück­ kehrt, nimmt der Tandem-Hauptzylinder 3 die Bremsflüssigkeit auf.

Wenn die Hilfsdruckquelle 14 ausfällt, kommt der Schieber 7 nach einer kurzen Pedalbewegung am Grund der Sackbohrung des Kolbens 6 zur Anlage, so daß der Kolben 6 zusammen mit den Kolben 21 und 24 nach links bewegt wird. Sobald die Nachlauföffnungen 55 und 56 übersteuert sind, wird Bremsflüssigkeit ausschließlich aus den Arbeitsräumen 20 und 23 zu den Radzylindern gefördert.

Wenn eine Manschette 22 und/oder 25 nicht dicht ist, kann beim Normalbetrieb im zugehörigen Arbeitsraum 20 bzw. 23 kein Stau­ druck aufgebaut werden. Infolgedessen läßt sich das Pedal 8 un­ ter gleichzeitiger Verschiebung des Kolbens 6 leicht um ein ent­ sprechendes Stück nach links drücken. Hierdurch ist der Fehler deutlich zu erkennen.

Die Anordnung kann auch mit einem einfachen Hauptzylinder ausge­ stattet sein. Die Umsteuerventilanordnung 35, die hier mit einem einheitlichen Ventilschieber dargestellt ist, kann auch aus meh­ reren Einzelventilen bestehen, die von einem gemeinsamen Steuer­ signal betätigt werden.

Claims (5)

1. Fahrzeugbremsanlage mit hydraulischem Bremsverstärker und insbesondere mit Bremsschlupfregeleinrichtung, bei der der Druck der den Radzylindern zuzuführenden Bremsflüssigkeit bei intakter Hilfsdruckquelle mittels eines durch ein Brems­ pedal betätigbaren und von einem Wegsimulator belasteten Steuerventils und bei defekter Hilfsdruckquelle von einem ebenfalls durch das Bremspedal betätigbaren Hauptzylinder, insbesondere Tandem-Hauptzylinder, zur Verfügung gestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsimulator ein Druck­ begrenzungsventil (32), dessen Schließdruck in Abhängigkeit vom Pedalweg gesteuert ist, aufweist und daß eine Umsteuer­ ventilanordnung (35) vorgesehen ist, die in ihrer Ruhestel­ lung den Ausgang (37, 38) des Hauptzylinders (3) mit den Radzylindern (42, 43, 47, 50) und in ihrer nur bei intakter Hilfsdruckquelle (14) einnehmbaren Arbeitsstellung den Aus­ gang (36) des Steuerventils (5) mit den Radzylindern und den Ausgang des Hauptzylinders mit dem Druckbegrenzungsven­ til (32) verbindet.

2. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsteuerventilanordnung (35) vom Druck am Ausgang (36) des Steuerventils (5) in die Arbeitsstellung steuerbar ist, wenn dieser Druck einen vorgegebenen Umschaltdruck überschreitet.

3. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschaltdruck 1 bis 2 bar beträgt.

4. Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Tandem-Hauptzylin­ ders (3) dessen beide Ausgänge (37, 38) mittels der Umsteuer­ ventilanordnung (35) getrennt auf verschiedenen Radzylinder (42, 43, 47, 50), aber gemeinsam auf das Druckbegrenzungsventil (32) schaltbar sind.

5. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vom Ausgang (36) des Steuerventils (5) zu den Radzylindern (42, 43, 47, 50) führenden Pfade der Umsteuer­ ventilanordnung (35) durch je ein Rückschlagventil (53, 54) überbrückt sind, das zum Radzylinder hin öffnet, wenn der Druck den Umschaltdruck der Umsteuerventilanordnung (35) um einen vorgegebenen Wert überschreitet.