DE3200975A1

DE3200975A1 - Hydraulische bremsanlage mit blockierschutzeinrichtung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3200975A1
Application number: DE19823200975
Authority: DE
Inventors: Glyn Phillip Reginald Leek Wootton Warwickshire Farr
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1981-01-14
Filing date: 1982-01-14
Publication date: 1982-08-05
Also published as: GB2090929A; GB2101246A; GB2101246B; US4422695A; FR2497749A1

Description

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WU ESTHOFF-v. PECHM AN N-BEH RENS-GOETZ

EUROPEAN PATENTATTORNEYS

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DR.PHIL. FREUA 'WUESTHOFF (1927-I956) DIPL.-ING. GERHARD PULS (1952-I971) DIFL.-CHEM.DR.R.FRFIHERR VON PECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-INC; DIPL.-T1RTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

1A-55 567 D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE 2

te le pon: (089)6620 ji telegramm: protectpatent telex: 524070

14. Januar 1982

Patentanmeldung

Anmelder:

LUCAS INDUSTRIES LIMITED Great King Street
Birmingham 19, England

Titel:

Hydraulische Bremsanlage mit Blockierschutzeinrichtung für Fahrzeuge

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WUESTHOFF- ν. PECHMANN-BEHRENS-GOETZ »».»"«.."«ά™μτ..ο>»

DirL.-ING. GFRHAKU I¹UlS (1952-15)71)

EUROPEAN PATENTATTORNEYS ^ _D1PL.._CIinM. _DR. _E. frf.hkkr von fhchmann

, K _ DR.-INC. DIETER BEHRENS

DIPL.-ING.; DI PL.-VI RTS C H--1 N G. RUPFRT GOETZ

1A-55 567 D-8000 MÜNCHEN 90

SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (089) 66 20 ji Telegramm: protectpatent telex: j 24 070

Hydraulische Bremsanlage mit Blockierschutzeinrichtung

für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage mit Blockierschutzeinrichtung für Fahrzeuge, bei der ein Modulator abhängig von einem Blockiersignal in einem Blockierpunkt den Bremsbetätigungsdruck an einem gebremsten Rad durch Verdrängen von Fluid aus der Radbremse heraus verringert und eine Bremsbetätigungs-Drosselvorrichtung aufweist, welche die Schnelligkeit steuert, mit der bei Beendigung des Blockiersignals der Bremsbetätigungsdruck aus einer Quelle der Radbremse wiederzugeführt werden kann.

Bei einigen bekannten hydraulischen Bremsanlagen mit Blockierschutzeinrichtung fördert eine Pumpe Fluid, das aus der Bremse heraus verdrängt worden ist, zu einer Leitung zurück, die zwischen der Quelle und dem Modulator an der stromaufwärts gelegenen Seite der Drosselvorrichtung angeordnet ist, und die Drosselvorrichtung wird abgeschaltet, wenn das gesamte der Bremse entnommene Fluid zum Modulator zurückgeleitet worden ist, ungeachtet des zu diesem Zeitpunkt an der Drosselvorrichtung wirksamen Fluiddruckunterschiedes. Wenn beim Abschalten der Drosselvorrichtung der Fluiddruckunterschied beträchtlich ist, wird der Bremse dann Druck mit einer un-

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kontrollierten Schnelligkeit zugeführt, was zu einer starken Blockierung führen kann.

Erfindungsgemäß ist in eine Bremsanlage mit Blockierschutzeinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung eine Ventil-Baugruppe eingegliedert, welche die Wiederbetatigungs-Drosselvorrichtung umgeht und einen ersten und einen zweiten Ventilkörper aufweist, die zwischen einer Ruhestellung und einer im Abstand davon gelegenen Arbeitsstellung relativ zueinander beweglich sind, wobei in der Ruhestellung zwischen der QUe¹Ie und der Radbremse eine unbeschränkte Verbindung besteht und in der Arbeitsstellung die Ventilkörper zum Einschalten der Drosselvorrichtung aneinander angelegt sind und hierzu der erste Ventilkörper an den zweiten Ventilkörper abhängig vom Blockiersignal und der zweite Ventilkcrper an den ersten Ventilkörper abhängig von einem an der Drosselvorrichtung wirksamen Fluiddruckunterschied angepreßt wird.

Ein an der Drosselvorrichtung wirksamer Fluiddruckunterschied stellt sicher, daß der Brernsbetätigungsdruck bei Beendigung eines Blockiersignals mit einer von der Drosselvorrichtung gesteuerten Schnelligkeit wiederzugeführt wird. Die Drosselvorrichtung bleibt zugeschaltet, bis der Fluiddruckunterschied auf einen Betrag herabgesetzt ist, bei dein der Druck aus der Quelle und der der Bremse zugeführte Druck ungefähr gleich sind.

Es ist daher nicht möglich, daß zwischen der Quelle und der Radbremse eine unbeschränkte Verbindung zu früh hergestellt wird.

Die Drosselvorrichtung kann zwischen in gegenseitigen Eingriff bringbaren Abschnitten des ersten und des zweiten Ventilkörpers ausgebildet sein. Beispielsweise kann der erste Ventilkörper einen Verschlußkopf aufweisen, der an einen Ventil-

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sitz am zweiten Ventilkörper anlegbar ist, und der Ventilsitz ist mit einer diametralen Rille oder flachen Ausnehmung versehen, die bei Anlage des Ventilkopfes am Ventilsitz die Verengungsstelle bildet.

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

Fig. 1 einen Anlageplan einer hydraulischen Bremsanlage mit Blockierschutzeinrichtung für ein Fahrzeug,

Fig. 2 eine grafische Darstellung der zeitlichen Beziehung modulierter Bremsdrücke,

Fig. 3 einen Anlageplan einer anderen hydraulischen Bremsanlage mit Blockierschutzeinrichtung für ein Fahrzeug mit dem Schnitt 3-3 in Fig. 4 und

Fig. 4 den Schnitt 4-4 in Fig. 3.

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Die in Fig. 1 dargestellte hydraulische Bremsanlage mit Blockierschutzeinrichtung hat als Quelle einen pedalbetätigten hydraulischen Hauptzylinder 1 'zum Betätigen einer Radbremse 2, der aus dem Hauptzylinder 1 unter Druck stehendes Fluid über einen Modulator 3 zugeführt wird.

Der Modulator 3 hat ein Gehäuse 4, in dem angeordnet sind: ein elektromagnetisch betätigtes Druckschnellablaßventil 5, eine Ventil-Baugruppe in Form eines Durchfluß-Regelventils und ein Expanderkolben 7, der in einem Bohrungsabschnitt 8 arbeitet, welcher eine Schnellablaßkammer 9 bildet.

Das Druckschnellablaßventil 5 hat einen Ventilkörper 10, der normalerweise von einer Feder 11 in Anlage an einem Ventilsitz 12a vorgespannt wird, um die Verbindung zwischen einer an die Radbremse 2 angeschlossenen Auslaßöffnung 13a und einem zur Sehnellablaßkammer 9 führenden Schneilablaßkanal 14a zu sperren.

Das DurchfIuß-Regelventi3 6 ist in einem Endabschnitt einer gestuften, ]ängsgerichteten Bohrung 11' im Gehäuse 4 angeordnet, deren entgegengesetztes Ende von kleinstem Durchmesser den die Schnellablaßkammer 9 bildenden Bohrungsabschnitt 8 bildet. Das Durchfluß-Regelventil 6 hat eine außen gestufte Hülse 12, deren beide Abschnitte unter Abdichtung in den Bohrungsabschnitten von größtem und mittlerem Durchmesser der Bohrung II¹ angeordnet sind, einen als Ventilkörper wirkenden hohlen Bundkolben 13, der in einer Bohrung 14 der Hülse 12 arbeitet, und einen außen kegeligen Ventilkörper 15, der in einer Bohrung 16 des Bundkolbens 13 verschieblich geführt ist und sich an einen Ventilsitz 17 anzulegen vermag, der vom benachbarten Ende eines in der Bohrung 16 angeordnotcn Bauteils 18 gebildet ist. Der Ventilsitz 17 ist mit einer eine Wiederbetätigungs-Drosselvorrichtung bzw. -Verengungsstelle bildenden diametralen Rille oder flachen Ausnehmung 19 versehen, die bei Anlage des Ventilkörpers 15 am

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Ventilsitz 17 zwischen diesen beiden eine erste Drosselstelle von fester Querschnittsfläche bildet. Der Ventilkörper 15 wird von einem Ende eines Schaftes 20 von verkleinertem Durchmesser getragen, der an seinem entgegengesetzten Ende einen vergrößerten Kopf 21 trägt.

In dem Bohrungsabschnitt 8 von kleinstem Durchmesser der Bohrung 11' ist eine Trennwand 24 angeordnet, in der ein Dichtglied 23 von einem verschieblich geführten Kraftübertragungsglied 22 durchdrungen wird. Der Expanderkolben 7 wirkt auf ein Ende des Kraftübertragungsgliedes 22. Das auf der entgegengesetzten Seite der Trennwand 24 angeordnete entgegengesetzte Ende des Kraftübertragungsgliedes 22 weist eine längsgerichtete Bohrung 25 auf, in welcher der Kopf 21 verschieblich angeordnet ist. Der Kopf 21 wird von einem außen becherförmigen Halter 26 in der Bohrung·25 gehalten. Der Halter 26 hat einen Flansch 27, der eine Abstützung für ein Ende einer als Rückstellfeder wirkenden Druckfeder 28 bildet, die den Schaft 20 umschlingt und sich mit ihrem entgegengesetzten Ende an einem Ring 29 abstützt, welcher am zugehörigen Ende des Ventilkörpers 15 anliegt. Zwischen dem Bundkolben 13 und dem Ring 29 ist eine weiche Feder 30 angeordnet, die den Bundkolben 13 gegen ein Anschlagstück 31 am benachbarten Ende der Bohrung 11' vorspannt. Zwischen die Hülse 12 und einen radialen Flansch 33 am Kraftübertragungsglied 22 ist eine weitere Druckfeder 32 eingespannt. Die Druckfeder 32 hält die Hülse 12 an dem am Ende der Bohrung 11* angeordneten Anschlagstück 31 in Anlage und preßt zusammen mit den Kräften in den Federn 28 und 30 den Flansch 33 an die Trennwand 24 an, wodurch für den Expanderkolben 7 eine zurückgezogene Stellung festgelegt ist, in der das Volumen der Schnellablaßkammer 9 am kleinsten ist. Die Längenbeziehung zwischen dem Schaft 20 und dem Ventilkörper 15 ist so gewählt, daß der Ventilkörper 15 in der dargestellten zurückgezogenen Ruhestellung Abstand vom Ventilsitz 17 hat.

Das Durchfluß-Regelventil 6 weist eine zweite Drosselvorrichtung 34 von veränderlicher Querschnittsfläche auf, welche von einer in die Hülse 12 eingearbeiteten radialen Öffnung 35, die über einen Kanal 36 im Gehäuse 4 in ständiger Verbindung mit dem Hauptzylinder 1 steht, und einer im Bundkolben 13 ausgebildeten kreisringförmigen Vertiefung 37 gebildet ist, die entsprechend der Stellung des Bundkolbens 13 in der Bohrung 14 der Hülse 12 den Strom durch die Öffnung und in eine radiale Öffnung im Bundkolben 13 dosiert.

In der gezeichneten zurückgezogenen Stellung nimmt die Drosselvorrichtung 34 eine größte Offenstellung ein, in der sie ein ungedrosseltes Strömen von Fluid aus dem Hauptzylinder 1 durch den nicht verengten Raum zwischen dem Ventilkörper 15 und dem Ventilsitz 17, den Mittelabschnitt der Bohrung 11' und einen Verbindungskanal 38 im Gehäuse 4 zur Auslaßöffnung 13a ermöglicht. Das Anschlagstück 31 ist mit einem diametralen oder anderen Schlitz 39 versehen, der es ermöglicht, daß in der Bohrung 16 des Bundkolbens 13 herrschender Fluiddruck auf das Ende von größter Fläche des Bundkolbens 13 einwirkt.

Zwischen das dem Schnellablaßventil 5 abgewandte Ende des Sehne Ilablaßkanal s 14ja und einen Rückleitungskanal 41, der in eine Bremsleitung mündet, welche den Kanal 36 zwischen dem Hauptzylinder 1 und der Öffnung 35 enthält, ist eine beim gezeigten Beispiel als Saugpumpe ausgebildete Pumpe 40 zwischengeschaltet. Wenn die Pumpe 40 arbeitet, saugt sie Fluid aus der Schneilablaßkammer 9 an und pumpt es zum Kanal 36 auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Durchfluß-Regelventils 6. Die Pumpe 40 ist an Saug- und Druckseite mit entgegengesetzt wirkenden Rückschlagventilen 43 und 44 versehen.

In einer einer Bremsbetätigung entsprechenden normalen Ruhestellung gelten für alle Bauteile die dargestellten Stellungsbeziehungen, wobei das elektromagnetisch betätigte Druckschnellablaßventil 5 geschlossen ist und sowohl das Durchfluß-Regelventil 6 als auch die Pumpe 40 abgeschaltet sind.

Beim Betätigen des HauptZylinders 1 wird der Radbremse 2 in der weiter oben beschriebenen Weise unter Druck stehendes hydraulisches Fluid über die den Kanal 36 enthaltende Bremsleitung, das Durchfluß-Regelventil 6 und die Auslaßöffnung 13a zugeführt. Dabei ist das Durchfluß-Regelventil 6 in Ruhestellung. Eine RUckstrÖmung durch den Rückleitungskanal 41 wird durch das Rückschlagventil 44 verhindert.

Das von der Radbremse 2 gebremste Rad ist mit einer Blockiersensoreinrichtung versehen, die in einem Blockierpunkt, in dem am gebremsten Rad ein Blockierzustand eintritt, ein Blockiersignal erzeugt, das den Elektromagneten des Druckschnellablaßventils 5 erregt, um den Ventilkörper 10 vom Ventilsitz 12a zurückzuziehen. Der Radbremse 2 zugeführtes Fluid wird zur Schnellablaßkammer 9 rasch abgeleitet und wirkt auf den Expanderkolben 7. Wenn der Druck des Fluides zur Überwindung der Kraft in den Federn 30 und 32 ausreicht, bewegt sich der Expanderkolben 7 in bezug auf die Bohrung 11* nach innen und vergrößert das wirksame Volumen der Schnellablaßkammer 9, wodurch der der Radbremse 2 zugeführte Druck verringert wird. Die anfängliche Bewegung des Expanderkolbens 7 nach innen bewirkt, daß sich der Ventilkörper 15 an seinen Ventilsitz 17 so anlegt, daß der Schlitz bzw. die Ausnehmung 19 die erste Drosselstelle von fester Querschnittsfläche bildet. Danach bewirkt eine weitere Bewegung des Expanderkolbens 7 gegen die zusammengefaßten Kräfte der Federn 28 und 32 eine Erhöhung der Kraft der Druckfeder 28, welche die Kraft bestimmt, mit der der Bundkolben 13 zur Anlage an oder in Richtung auf das Anschlagstück 31 gedrängt wird.

Weil der Hauptzylinder 1 weiter betätigt wird, fließt etwas Fluid direkt aus dem Hauptzylinder 1 zur Druckschnellablaßkammer 9, wenn das Druckschnellablaßventil 5 öffnet, jedoch entsteht, wenn sich der Ventilkörper 15 an den Ventilsitz 17 anlegt und die erste Drosselstelle bildet, ein Druckabfall an dieser ersten Drosselvorrichtung. Somit ist der Bundkol- · ben 13 einer Überschußkraft ausgesetzt, die das Bestreben hat,

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den Bundkolben 13 vom Anschlagstück 31 wegzudrängen, um die wirksame Querschnittsfläche der zweiten Drosselvorrichtung zu verringern und dadurch die Durchflußmenge im Durchfluß-Regelventil 6 auf einen für eine bestimmte Kraft in der Druckfeder 28 im voraus festgelegten konstanten Wert zu regeln. Mit anderen Worten, der Bundkolben 13 geht in eine Gleichgewichtsstellung, in der die sich ergebende Kraft, die auf den Bundkolben 13 einwirkt und ihn vom Anschlagstück 31 wegdrängt, durch die Kraft in der Druckfeder 28 ausgeglichen ist.

Gleichzeitig mit der ersten Erregung des Elektromagneten beginnt die Pumpe 40 zu arbeiten. Die Pumpe 40 kann von einem Elektromotor elektrisch antreibbar oder mit einer Abschaltvorrichtung ausgestattet sein, deren Wirkung durch den in der SehneIlablaßkammer 9 herrschenden Fluiddruck überwunden wird, der bewirkt, daß ein Stößel der Pumpe 40 mit einem Exzenterdrehantrieb zusammenwirkt. Bei einer Ausbildung nach der letztgenannten Art kann der Antrieb kontinuierlich betätigt sein, beispielsweise von der Kurbelwelle des Fahrzeugantriebsmotors .

Die Pumpe 40 fördert Fluid aus der Schnellablaßkammer 9 über den Rückleitungskanal 41 zum die Bremsleitung bildenden Kanal 36 zurück. Die Förderung der Pumpe 40 übersteigt den Durchfluß durch das Durchfluß-Regelventil 6. Sobald also die Schnellablaßkammer 9 das aus der Radbremse 2 zurückgeführte Fluidvolumen aufgenommen hat, beginnt der Expanderkolben 7, sich in seine zurückgezogene Ausgangsstellung zurückzubewegen, in der das Volumen der Schnellablaßkammer 9 am kleinsten ist. Von der Dauer des Blockiersignals ist abhängig, ob der Expanderkolben 7 die zurückgezogene Endstellung erreicht, bevor das Druckschnellablaßventil 5 schließt und die Radbremse 2 von der Schnellablaßkammer 9 trennt. Die Stellung des Expanderkolbens 7 im Augenblick des Schließens des Druckschnellablaßventils 5 ist bestimmend für die Kraft in der Druckfeder 28,

die Durchflußmenge im Durchfluß-Regelventil 6 und daher für die Schnelligkeit, mit der die Radbremse 2 wiederbetätigt werden kann. Die Pumpe 40 ist jedoch ferner so ausgelegt, daß sie zu einem weiter unten näher erläuterten Zweck nach dem Schließen des Druckschnellablaßventils 5 während einer vorbestimmten Zeit weiterläuft.

Die Geschwindigkeit bzw. Schnelle, mit der die Radbremse 2 innerhalb eines einzelnen Arbeitszyklus und nach der Behebung eines Blockierzustandes anfänglich automatisch erneut betätigt wird, ist bestimmt durch

1) die zwischen dem Öffnen und Schließen des Druckschnellablaßventils 5 liegende Zeitspanne, und

2) das aus der Radbremse 2 abgsaugte Fluidvolumen.

Beim Befahren einer Fahrbahn von verhältnismäßig großem Reibungsbeiwert kann bei normalem Bremsen ein hoher Bremsdruck erzeugt werden, und es wird im Bremsengehäuse ein großer Betrag Formänderungsarbeit gespeichert. Durch die Aufhebung dieser Formänderungsarbeit beim Auftreten des Blockiersignals wird die Kapazität der Schnellablaßkammer 9 vergrößert, und wegen des verhältnismäßig hohen Hauptzylinderdruckes, der verringert werden muß, wird der Expanderkolben 7 beim Öffnen des Druckschnellablaßventils 5 eine beträchtliche Strecke entlang der Bohrung II¹ bewegt. Dies erzeugt an der Druckfeder 28 eine hohe Vorlast, die ihrerseits das Durchfluß-Regelventil 6 auf eine entsprechend hohe Durchflußmenge einstellt. Wird daher angenommen, daß das Blockiersignal von kurzer Dauer ist, und daß die Pumpe 40 aus der Schnellablaßkammer 9 nur ein verhältnismäßig kleines Fluidvolumen abgesaugt hat, dann ist bei Beendigung des Blockiersignals die Vorlast in der Druckfeder 28 ungefähr dieselbe, und die eingestellte hohe Durchflußmenge des Durchfluß-Regelventils 6 bewirkt, daß sich der Bremsdruck verhältnismäßig rasch wiederaufbaut. Weil aber die Pumpe 40 nach dem

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Schließen des Druckschnellablaßventils 5 weiterhin Fluid aus der Schnellablaßkammer 9 absaugt, wird bei dieser Wiederbetätigung die Vorlast in der Druckfeder 28 allmählich verringert. Dies erniedrigt die Durchflußmengeneinstellung des Durchfluß-Regelventils 6 und setzt gegen Ende der Wiederbetätigungsphase die Wiederbetätigungsgeschwindigkeit der Radbremse 2 herab, bis schließlich das wirksame Volumen der Sehne11ablaßkammer 9 auf seinen Kleinstwert reduziert ist und es dadurch ermöglicht, daß der Ventilkörper 15 vom Ventilsitz 17 abhebt. Dadurch wird das Durchfluß- Regelventil 6 erneut in Ruhestellung geschaltet, so daß zwischen dem Hauptzylinder 1 und der Radbremse 2 eine direkte, unbeschränkte Verbindung besteht.

Je langer die Zeitspanne zwischen dem Öffnen und Schließen des Druckschnellablaßventils 5 ist, umso großer ist das Fluidvolumen, das in dieser Zeit aus der Schnellablaßkammer 9 abgesaugt und zur Bremsleitung 42 zurückgeleitet wird, und umso kleiner ist die Kraft in der Druckfeder 28, folglich umso niedriger die Einstellung des Durchfluß-Regelventils 6. Eine große Zeitspanne würde mit einer Fahrbahn von kleinem Reibungsbeiwert übereinstimmen, und umgekehrt.

Im umgekehrten Falle, wenn die Radbremse 2 beim Befahren einer Fahrbahn von verhältnismäßig kleinem Reibungsbeiwert betätigt wird und ein Blockiersignal erhalten wird, bewegt sich der Expanderkolben 7 zum Verringern des zugeführten Druckes und Einschalten des Durchfluß-Regelventils 6 nur um einen verhältnismäßig kleinen Betrag. Das Durchfluß-Regelventil 6 hat somit eine sehr niedrige Durchflußeinstellung, und folglich hat die Schnelligkeit, mit der die Radbremse 2 innerhalb dieses Arbeitszyklus wiederbetätigt werden kann, ihren kleinsten Wert.

Wenn die Pumpe 40 elektrisch betrieben wird, ist ein Stellungs-

abtastschalter eingebaut, der eine vorbestimmte Zeit nach dem Schließen des Druckschnellablaßventils 5 den Pumpenmotor abschaltet.

Wenn die Pumpe 40, wie beim gezeigten Beispiel, über eine Welle betätigt wird, die vom Fahrmotor des Fahrzeuges angetrieben wird, stellt sie automatisch fest, wann der Expanderkolben 7 in seine Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, in der die Schneilablaßkammer 9 kein Fluid mehr enthält. Bei Antrieb der Pumpe 40 mit einem drehzahlveränderlichen Antrieb, ist mit ihr vorzugsweise eine Durchflußregelvorrichtung verbunden, die für eine ungefähr konstante Liefermenge sorgt.

Wenn der Expanderkolben 7 vor dem Schließen des Druckschnellablaßventils 5 in seine zurückgezogene Endstellung zurückgestellt worden ist, was geschehen kann, wenn beim Befahren einer außergewöhnlich rutschigen Fahrbahn bei betätigten Bremsen ein Blockiersignal erzeugt wird, erzeugt der zwichen dem Kanal 36 und der Radbremse 2 herrschende Druck am Bundkolben 13 eine Überschußkraft, die ihn vom Anschlagstück 31 wegdrängt und am Ventilkörper 15 in Anlage hält, wodurch sich die kleinste Wiederbetätigungsgeschwindigkeit ergibt. Weil während des Bestehens des Blockiersignals der Druckunterschied aufrechterhalten wird, wird der Ventilkörper 15 am Ventilsitz sicher in Anlage gehalten, um unter diesen Bedingungen die erste Drosselstelle zu bilden. Damit der Ventilkörper 15 am Ventilsitz 17 in Anlage gehalten wird, wird ein Druckunterschied von nur 2 at benötigt.

Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Bremsdruck-Zeit-Diagramm wird das Fahrzeug zuerst auf einer trockenen Fahrbahn gebremst, fährt dann über einen Fahrbahnabschnitt von kleinem Reibungsbeiwert, beispielsweise über einen Kanaldeckel, und gelangt dann wieder auf trockene Fahrbahn. Weil auf dem, trockenen Fahrbahnabschnitt die Wiederbeschleunigung des Rades

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mit hoher Geschwindigkeit vor sich geht, öffnet und schließt das Druckschnellablaßventil 5 rasch, jedoch ist der Expanderkolben 7 weit in die Bohrung 11' eingedrungen und stellt dadurch sicher, daß die Radbremse 2 entlastet wird. Das Durchfluß-Regelventil 6 wird daher von der Druckfeder 28 stark belastet, und die Radbremse 2 wird anfänglich mit hoher Geschwindigkeit wiederbetätigt. Jedoch nimmt mit dem Absaugen des Fluides durch die Pumpe 40 die Durchflußmenge entsprechend der Darstellung im Diagramm ab.

Bei der zweiten Phase ist angenommen, daß der Fahrzeugführer den Hauptzylinderdruck während der ersten Phase so erhöht hat, daß beim Befahren der trockenen Fahrbahn eine Reihe von Blockiersignalen erhalten wird. In diesem Falle braucht sich der Expanderkolben 7 nur um eine kleine Strecke zu bewegen, um den Bremsdruck etwas zu verringern, bis das Rad beschleunigt, und somit ist die Geschwindigkeit der Bremswiederbetätigung klein.

Bei der dritten Phase ist angenommen, daß das Fahrzeug einen Fahrbahnabschnitt von niedrigem Reibungsbeiwert befährt und die Bremsen vollständig entlastet sind, wodurch der Expanderkolben 7 in die Endstellung mit Anlage am Anschlagstück 31 bewegt wird. Wegen des niedrigen Reibungsbeiwertes der Fahrbahnoberfläche vergeht jedoch einige Zeit, bis das Rad beschleunigt und das Druckschnellablaßventil 5 geschlossen wird, so daß der Expanderkolben 7 zurückkehren konnte. Wenn sich das Druckschnellablaßventil 5 schließt, werden die Bremsen langsam wiederbetätigt.

Bei der vierten Phase ist die Wiederbetätigung auf rutschiger Fahrbahn mit kleinster Geschwindigkeit dargestellt, also bei kleinen Bewegungen des Expanderkolbens 7 zum Lüften der Bremse und Teilrückkehrbewegungen wegen der langsamen Radbeschleunigung. Der Kurvenabfall in der Mitte zeigt an, daß ein anderer, noch rutschigerer Fahrbahnabschnitt befahren wurde.

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Bei der fünften Phase wird davon ausgegangen, daß das Fahrzeug erneut auf eine trockene Fahrbahn auffährt, und in diesem Falle geschieht die erste Wiederbetätigung langsam. Die nachfolgenden Signale treten jedoch wie bei der zweiten Phase auf.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Bremsanlage mit Blockierschutzeinrichtung hat als Quelle einen pedalbetätigten Hauptzylinder 51 zum Betätigen einer Radbremse 52 und einen Modulator 53, durch den hindurch Fluid aus dem Hauptzylinder 1 zur Radbremse 52 geleitet wird.

Der Modulator 53 hat ein Gehäuse 54, in dem angeordnet sind: ein elektromagnetisch betätigtes Druckschnellablaßventil 55, eine Ventil-Baugruppe in Form eines Durchfluß-Regelventils 56, eine Pumpe 57 und eine Blockierfühlvorrichtung 58 zum Erzeugen eines elektrischen Blockiersignals, das den Elektromagneten des Druckschnellablaßventils 55 erregt.

Das Druckschneilablaßventil 55 hat einen Ventilkörper 59, der normalerweise an einem Ventilsitz 60 anliegt, um miteinander verbundene Bremsauslaßkammern 61 und 62 von einer Schnellablaßkammer 63 zu trennen.

Das Durchfluß-Regelventil 56 weist eine außen gestufte Hülse 64 auf, deren beide Abschnitte unter Abdichtung in Abschnitten einer Bohrung 65 angeordnet sind, einen als Ventilkörper wirkenden hohlen Bundkolben 66, der in einer Bohrung 67 der Hülse 64 arbeitet und einen Flansch 68 hat, der in der Bremsauslaßkammer 62 angeordnet ist und von einer Feder 69 in Anlage an der Hülse 64 vorgespannt wird, ein in der Bohrung des Bundkolbens 66 befestigtes hohles Einsatzstück 70, einen in der Bremsauslaßkammer 62 angeordneten Ventilkörper 71, der von einer Kugel gebildet ist und von einer als Rückstellfeder wirkenden Feder 73 zu einem Ventilsitz 72 am zugehörigen Ende

des Einsatzstückes 70 hin vorgespannt wird, und eine zweite Feder 74, die härter als die Feder 73 ist und auf einen gestuften Kolben 75 wirkt, um normalerweise den Ventilkörper vom Ventilsitz 72 weg zu drängen. Die Feder 74 wirkt auf den Ventilkörper 71 über den Kolben 75. Der Kolben 75 hat einen Abschnitt 76 von größerem Durchmesser, der in einer Bohrung eines zylindrischen Gehäuses 77 arbeitet, welches aus dem Abschnitt von größtem Durchmesser der Bohrung 65 herausragt, und einen Abschnitt 78 von kleinerem Durchmesser, der in einem komplementären Bohrungsabschnitt arbeitet und mit seinem freien Ende von verkleinertem Durchmesser das Einsatzstück 70 durchdringt und am Ventilkörper 71 anliegt.

Von der Schnellablaßkammer 63 ist eine Wand von einer Schulter 79 am Durchmesserübergang zwischen den beiden Kolbenabschnitten 76 und 78 gebildet-

Der Ventilsitz 72 ist mit einer diametralen Rille oder flachen Ausnehmung 80 versehen, die wenigstens dann, wenn der Ventilkörper 71 am Ventilsitz 72 anliegt, zwischen diesen beiden eine erste Drosselstelle von fester Querschnittsfläche bildet.

Das Durchfluß-Regelventil 56 weist eine zweite Drosselvorrichtung 81 von veränderlicher Querschnittsfläche auf, welche von einer in die Hülse 64 eingearbeiteten radialen Öffnung 82, die mit dem Hauptzylinder 51 in ständiger Verbindung steht, und einer im Bundkolben 66 ausgebildeten kreisringförmigen Vertiefung 83 gebildet ist,.die entsprechend der Stellung des Bundkolbens 66 in der Bohrung 67 der Hülse 64 den Strom durch die Öffnung 82 und in eine radiale Öffnung im Bundkolben 66 dosiert. In der gezeichneten zurückgezogenen Stellung nimmt die Drosselvorrichtung 81 eine größte Offenstellung ein, in der sie eine ungedrosselte Strömung vom Hauptzylinder 51 durch den nicht verengten Raum zwischen dem Ventilkörper 71 und dem Ventilsitz 72 und durch die

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Bremsauslaßkammer 62 zur Radbremse 52 ermöglicht.

Die Pumpe 57 hat einen Stößel 90, der normalerweise außer Eingriff mit einem Exzenter 91 an einer Antriebswelle 92 für das Rad gehalten ist. Die BlockierfUhlvorrichtung 58 weist einen Schwungradmechanismus 93 auf, der an der Antriebswelle 92 angeordnet ist.

Die Pumpe 57 vermag Fluid aus der Schnellablaßkammer 63 ab- und in einen Pumpraum 94 durch ein erstes Rückschlagventil 95 hindurch anzusaugen und Fluid in eine mit der Öffnung 82 in Verbindung stehende Kammer 96 durch ein zweites Rückschlagventil 97 hindurch abzugeben.

In der einer Bremsbetätigung entsprechenden normalen Ruhestellung gelten für alle Bauteile die dargestellten Stellungsbeziehungen, wobei das elektromagnetisch betätigte Druckschnei lab laßventil 55 geschlossen ist und sowohl das Durchfluß-Regelventil 56 als auch die Pumpe 57 abgeschaltet sind.

Beim Betätigen des Hauptzylinders 51 wird die Radbremse 52 durch Zuführen von hydraulischem Fluid durch die Bremsauslaßkammer 62 hindurch betätigt. Das Fluid wird auch in der Kammer 96 durch das Rückschlagventil 97 und in der Bremsauslaßkammer 61 durch das Druckschnellablaßventil 55 eingeschlossen gehalten. Der Hauptzylinderdruck wirkt auch auf das Ende des Abschnittes 78 des Kolbens 75, ist aber nicht in der Lage, die Kraft in der Feder 74 zu überwinden, die so gewählt ist, daß sie dem vollen (maximal erforderlichen) Druck aus dem Hauptzylinder 51 widersteht, der zur Erzielung einer optimalen Bremsung auf einer optimalen Fahrbahn erforderlich ist und z.B. etwa 140 kg/cm² beträgt, ohne daß sich der Ventilkörper 71 an den Ventilsitz 72 anlegt.

Wenn am gebremsten Rad ein Blockierzustand festgestellt wird,

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erregt ein von der Blockierfühlvorrichtung 58 erzeugtes elektrisches Signal den Elektromagneten des Druckschneilablaßventils 55, das dadurch geöffnet wird und Druck aus der Radbremse 52 rasch zur Schnellablaßkammer 63 abführt, in welcher der Druck auf die Schulter 79 des Kolbens 75 und nach Durchtritt durch das Rückschlagventil 95 auch auf den Stößel 90 wirkt.

Der Kolben 75 ist daher über seine ganze Fläche dem der Radbremse 52 zugeführten Druck ausgesetzt. Dadurch wird die Kraft in der Feder 74 überwunden, mit der Folge, daß sich der Kolben 75 relativ vom Ventilsitz 72 weg bewegt und es dem Ventilkörper 71 ermöglicht, sich an den Ventilsitz 72 anzulegen. Die Rille oder Ausnehmung 80 ermöglicht es jedoch, daß ein kleiner gedrosselter Strom weiterfließt. Der Druckunterschied an der Ausnehmung 80 bewirkt, daß sich der Bundkolben 66 gegen die Kraft in den Federn 69 und 73 relativ in die Bremsauslaßkammer 62 hineinbewegt und dabei den Ventilkörper 71 mitnimmt.

Die Kraft in der Feder 74 ist bei vol!zurückgezogenem Kolben 75 so, daß der Druck in der Schnellablaßkammer 63 auf etwa 3,5 kg/cm² begrenzt ist.

Wenn das Rückschlagventil 95 öffnet, drängt der Druck den Stößel 90 in Eingriff mit dem Exzenter 91, so daß Fluid durch das Rückschlagventil 97 hindurch und in die Öffnung 82 gepumpt wird, aus der es bei geöffnetem Druckschneilablaßventil 55 auf dem Wege über das Durchfluß-Regelventil 56 und die Bremsauslaßkammern 61 und 62 zur Schnellablaßkammer 63 zurückgeleitet wird.

Nach Beseitigung des Blockierzustandes schließt sich das Druckschnellablaßventil 55 wieder und trennt die Bremsauslaßkammern 61 und 62 von der Schnellablaßkammer 63, und das

- Yi - 9 Λ 55

Durchfluß-Regelventil 56 setzt die Dosierung des der Radbremse 52 zugeführten Fluides an der Ausnehmung 80 fort, bis der Unterschied zwischen dem Bremsdruck und dem Hauptzylinderdruck auf ein Niveau sinkt, auf dem die Feder 69 in der Lage ist, den Flansch 68 des Bundkolbens 66 wieder an die Hülse 64 anzupressen.

Die Liefermenge der Pumpe 57 übersteigt normalerweise den gedrosselten Strom durch das Durchfluß-Regelventil 56. Sobald somit die Schneilablaßkammer 63 das von der Radbremse 52 zurückgeführte Fluid aufgenommen hat, beginnt der Kolben 75, sich in seine Ausgangsstellung zurückzubewegen.

Wenn der Kolben 75 seine Ausgangsstellung wieder erreicht, bevor der ansteigende Bremsdruck das Niveau des Hauptzylinderdruckes erreicht, wird der Ventilkörper 71 nicht sofort vom Ventilsitz -72 abgehoben, weil der Bundkolben 66, und folglich der Ventilkörper 71, noch die weiter oben beschriebene vorgeschobene Stellung einnehmen. Unter diesen Bedingungen wird somit der Ventilkörper 71 nur dann vom Ventilsitz 72 abgehoben, wenn die Feder 69 den Flansch 68 des Bundkolbens 66 wieder an die Hülse 64 anpreßt.

Wenn der Bundkolben 66 wieder seine Ausgangsstellung erreicht, bevor alles Fluid aus der Schneilablaßkammer 63 zurückgeleitet worden ist, wird der Ventilkörper 71 vom Ventilsitz 72 abgehoben, sobald der Kolben 75 seine Ausgangsstellung wieder erreicht.

Sobald der Kolben 75 wieder seine Ausgangsstellung erreicht, wird der Stößel 90 der Pumpe 57 nicht mehr zum Antriebsexzenter 91 hin gedrängt und verharrt im äußeren Totpunkt.

Claims

PATENTANWÄLTE --- - - dr.-i-nc.-m^z-nz vuesthofp

WUESTHOFF-v. PECHMANN -BEHRENS-GOETZ »«.«^»^«^^1

DIPL.-ING. GERHARD PULS (1952-I971)

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS „,pl-chem. dr. ε. pre.herr von pechmann

DR.-ING. DIETER BEHRENS

DIPL.-ING.; DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

lA-55 567 D-8000 MÜNCHEN 90

SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 66 20 ji

TELEGRAMM: PROTECTPATENT

telex: j 24 070

Patentansprüche :

l.J Hydraulische Bremsanlage mit Blockierschutzeinrichtung

r Fahrzeuge, bei der ein Modulator abhängig von einem Blockiersignal in einem Blockierpunkt den Bremsbetätigungsdruck an einem gebremsten Rad durch Verdrängen von Fluid aus der Radbremse heraus verringert und eine Bremsbetätigungs-Drosselvorrichtung aufweist, welche die Schnelligkeit steuert, mit der bei Beendigung des Blockiersignals der Bremsbetätigungsdruck aus einer Quelle der Radbremse wiederzugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet , daß eine Ventil-Baugruppe (6; 56) eingegliedert ist, welche die Wiederbetätigungs-Drosselvorrichtung (Ausnehmung 19; 80) umgeht und einen ersten und einen zweiten Ventilkörper (15, Bundkolben 13; 71, Bundkolben 66) aufweist, die zwischen einer Ruhestellung und einer im Abstand davon gelegenen Arbeitsstellung relativ zueinander beweglich sind, wobei in der Ruhestellung zwischen der Quelle (Hauptzylinder 1; 51) und der Radbremse (2; 52) eine unbeschränkte Verbindung besteht und in der Arbeitsstellung die Ventilkörper (15,13; 71, 66) zum Einschalten der Drosselvorrichtung (19; 80) aneinander angelegt sind und hierzu der erste Ventilkörper (15; 71) an den zweiten Ventilkörper (13; 66) abhängig vom Blockiersignal und der zweite Ventilkörper (13; 66) an den ersten Ventilkörper (15; 71) abhängig von einem an der Drosselvorrichtung (19; 80) wirksamen Fluiddruckunterschied angepreßt wird.

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2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Drosselvorrichtung (19; 80) zwischen in gegenseitigen Eingriff bringbaren Abschnitten des ersten und des zweiten Ventilkörpers (15; 71 bzw. 13; 66) ausgebildet ist.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet , daß der erste Ventilkörper (15; 71) einen Verschlußkopf aufweist, der an einen Ventilsitz (17; 72) am zweiten Ventilkörper (13; 66) anlegbar ist, und der Ventilsitz (17; 72) mit einer diametralen Rille oder flachen Ausnehmung (19; 80) versehen ist, die bei Anlage des Verschlußkopfes am Ventilsitz (17; 72) die Verengungsstelle bildet.
4. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß eine Pumpe (40) Fluid, das aus der Radbremse (2) heraus verdrängt worden ist, zu einer Leitung zurückfördert, die zwischen der Quelle (1; 51) und dem Modulator (3; 53) auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drosselvorrichtung (19; 80) angeordnet ist.
5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß aus der Radbremse (2; 52) heraus verdrängtes Fluid auf einen Expanderkolben (7; 75) wirkt, der den ersten Ventilkörper (15; 71) gegen die Kraft in wenigstens einer Rückstellfeder (28; 73) an den zweiten Ventilkörper (13; 66) anpreßt.
6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Ventilkörper (13; 66) von einem Bundkolben gebildet ist, der in einer Bohrung (14; 67) in einem Gehäuse (4; 54) arbeitet, und eine zweite Drosselvorrichtung (34; 84) zwischen dem Bundkolben und dem Gehäuse (4; 54) stromaufwärts von der ersten Drosselvorrichtung (19; 80) angeordnet ist, wobei eine Bewegung

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des Bundkolbens in bezug auf das Gehäuse (4; 54) zur Steuerung der Öffnungsweite der zweiten Drosselvorrichtung (34; 84) durch den Druckunterschied an der ersten Drosselvorrichtung (19; 80) so gesteuert wird, daß eine Zunahme dieses Druckunterschiedes eine Verkleinerung der Öffnungsweite der zweiten Drosselvorrichtung (34; 84) hervorruft.