DE3226987A1

DE3226987A1 - Hydraulische bremsanlage mit schlupfregelung

Info

Publication number: DE3226987A1
Application number: DE19823226987
Authority: DE
Inventors: Juan 6083 Walldorf Belart; Jochen Dipl.-Ing. 6050 Offenbach Burgdorf; André F.L. 2560 Rumst Goossens; Dieter Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Kircher; Lutz 6500 Mainz Weise
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1982-07-19
Filing date: 1982-07-19
Publication date: 1984-01-19
Also published as: US4521061A; FR2549429B1; DE3226987C2; IT8322101A1; IT8322101A0; GB8311006D0; JPH0371298B2; IT1163793B; GB2124313A; FR2549429A1; JPS5923756A; GB2124313B

Description

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Hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der mindestens ein Hauptzylinderkolben zur Betätigung einer Fahrzeugbremse vorgesehen ist, bei der während der Schlupfregelung aus der Radbremse entnommenes Hydraulikmedium aus einer Hilfsdruckquelle über eine als Rückschlagventil wirkende Hautpzylindermanschette in die Radbremse eingeleitet wird und bei der der Betätigungshub des Hauptzylinderkolbens durch Druckbeaufschlagung eines Positionierungskolbens begrenzbar ist, durch den eine Hauptzylinderkolbenstange gedichtet hindurchgeführt ist und der unter Abdichtung axial verschiebbar in einem Gehäuse geführt ist.

Bei der Bremsanlage gemäß dem älteren Vorschlag ist ein Tandemhauptzylinder eingesetzt, der durch einen hydraulischen Kraftverstärker betätigbar ist. Der hydraulische Kraftverstärker weist einen Verstärkerkolben auf, der ein Bremsventil aufnimmt, durch das ein betätigungskraftproportionaler Druck im Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers einstellbar ist. Am Druckraum

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des hydraulischen Kraftverstärkers ist ein erster Bremskreis angeschlossen, der zu den Radbremsen der Hinterachse eines Kraftfahrzeuges führt.

Bei Verschiebung des Verstärkerkolbens werden die Arbeitskammern des Tandemhauptzylinders unter Druck gesetzt. Jeweils eine Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders hat eine Verbindung zu einer Radbremse, die sich vorzugsweise an der Vorderachse des Fahrzeuges befindet. Somit werden innerhalb eines dreikreisigen Bremssystems die Vorderräder jeweils getrennt statisch druckbeaufschlagt, während die Ansteuerung der Hinterradbremsen dynamisch erfolgt.

Den Fahrzeugbremsen sind elektromagnetisch betätigbare Ventile zugeordnet, die durch eine Steuerelektronik derart schaltbar sind, daß bei kritischen Schlupfwerten Druckmittel aus einer oder mehreren Fahrzeugbremsen entnehmbar ist. Das aus dem dynamischen Bremskreis entnommene Druckmittel wird unmittelbar aus einer Hilfsdruckquelle über das Bremsventil ersetzt. Aus den statischen Kreisen entnommenes Druckmittel wird dadurch ersetzt, daß die pedalseitigen Stirnflächen der entsprechenden Hauptzylinderkolben druckbeaufschlagt werden, so daß Druckmittel über Axialkanäle im Hauptzylinderkolben und eine als Rückschlagventil wirkende Dichtmanschette in die Arbeitskammern des TandemhauptZylinders strömen kann.

Um sicherzustellen, daß in den Arbeitskammern des Tandemhauptzylinders stets ein gewisses Restvolumen verbleibt, weist das Bremsgerät einen

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Positionierungskolben auf, dessen pedalferne Stirnfläche während der Schlupfregelung vom Druck im dynamischen Kreis beaufschlagt wird. Der Positionierungskolben ist im wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet und an seinem Außenumfang gedichtet in einer Gehäusebohrung geführt. In der Innenbohrung des Positionierungskolbens ist die Hauptzylinderkolbenstange axial verschiebbar dicht geführt. Bei Druckbeaufschlagung des Positionierungskolbens fährt der Positionierungskolben in bestimmten Betriebszuständen gegen ein verbreitertes Umfangsende der Hauptzylinderkolbenstange und hält dadurch die Hauptzylinderkolben in einer definierten Stellung, in der eine ausreichende Volumenreserve in den Arbeitskammern des Tandemhauptzylinders vorhanden ist. Es hat sich gezeigt, daß der Positionierungskolben bei Druckbeaufschlagung unter Umständen schlagartig am verbreiterten Umfangsende der Hauptzylinderkolbenstange anschlägt, wodurch ein entsprechender Stoß am Bremspedal entsteht. Durch diesen Stoß wird der Kraftfahrzeugführer davon in Kenntnis gesetzt, daß die Regelung des BremsSchlupfes eingesetzt hat. Andererseits kann diese ruckartige Rückstellung des Bremspedals aber auch in ohnehin kritischen Fahrzuständen zu einer Ablenkung des Fahrzeugführer vom Verkehrsgeschehen beitragen. Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, die beschriebene Bremsanlage derart weiterzubilden, daß der Positionierungskolben im Regelfall relativ sanft mit dem erweiterten Umfangsende der Hauptzylinderkolbenstange in Kontakt tritt. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Positionierungs- kolben ein Stufenkolben ist, dessen geringerer Durchmesser gegenüber dem Gehäuse gedichtet

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ist, und daß die Kolbenstufe mit der Dichtstelle einen Ringraum mit einem vom Pedalweg abhängigen Volumen bildet, der zu der im Regelfall druckbeaufschlagten Stirnfläche eine Drosselverbindung mit einem wirkungsmäßig parallel geschalteten Rückschlagventil aufweist, das zum Ringraum aufschaltbar ist. Bei einsetzender Bremsschlupfregelung ist in diesem Ringraum somit ein Volumen eingeschlossen, das bei Druckbeaufschlagung der größeren Stirnfläche des Positionierungskolbens durch die Drosselverbindung entweicht. Bei derartiger Druckbeaufschlagung strömt zunächst Druckmittel in den Ringraum ein und verdrängt allmählich das in diesem Raum befindliche Volumen, wobei sich im ersten Moment im Ringraum ein höherer Druck als der den Positionierungskolben beaufschlagende Druck einstellt, der allmählich über die Drosselstelle abgebaut wird. Der Positionierungskolben bewegt sich daher nicht schlagartig gegen das erweiterte Umfangsende der Hauptzylinderkolbenstange, sondern setzt sich mit einer vom Querschnitt der Drosselverbindung abhängigen Verzögerung in Bewegung. Dadurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß der Positionierungskolben relativ weich am erweiterten Umfangsende zur Anlage kommt. Ein entsprechender Ruck am Bremspedal ist somit vermieden. Diese Wirkungsweise trägt dazu bei, den Bedienungskomfort im Betrieb der Bremsanlage zu erhöhen. Zudem ist ausgeschlossen, daß der Fahrzeugführer in ohnehin kritischen VerkehrsSituationen durch einen Schlag am Bremspedal zusätzlich abgelenkt wird.

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Es hat sich gezeigt, daß besonders gute Ergebnisse dann erzielt werden, wenn die wirksamen Ringflächen des Positionierungskolbens ein Flächenverhältnis von 1 : 2 aufweisen. Bei einer derartigen Bemessung stellt sich im ersten Moment der Druckbeaufschlagung des Positionierungskolben im Ringraum ein Druck ein, der doppelt so groß wie der den Positionierungskolben beaufschlagende Druck ist. Um eine Beeinflussung des Drosselquerschnitts beispielsweise durch in das Hydraulikmedium eingedrungene Schmutzpartikel auszuschließen, ist die Drosselstelle mit einem im Ringraum angeordneten Filterelement versehen. Es erfolgt somit immer dann eine Filterung des Hydraulimediums im Ringraum, wenn Druckmittel durch die Drosselstelle strömt.

Die Drosselstelle läßt sich generell in verschiedenster Art und Weise konstruktiv realisieren. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Drosselstelle als Drosselkanal auszubilden. Zu einer fertigungstechnisch einfachen Lösung gelangt man, wenn der Positionierungskolben im Bereich seines größeren Durchmessers einen Ringspalt mit der Hauptzylinderkolbenstange bildet, von dem eine radiale Drosselbohrung in den Ringraum führt. In diesem Fall kann die Innenbohrung des Positionierungskolbens im Bereich des Ringraums in einfacher Weise durch einen Drehvorgang erweitert sein. Durch Einbringen von radialen Drosselbohrungen, die in der Fertigung keine besonderen Schwierigkeiten bereiten, wird die Drosselverbindung hergestellt. Dabei ist es ebenfalls denkbar, daß die radialen Drosselbohrungen einen relativ großen Querschnitt haben und nachträglich mit handelsüblichen Drosselblenden

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bestückt werden. Der an dem Positionierungskolben wirksam werdende Verzögerungseffekt wird dadurch erheblich.verbessert, daß mehrere umfangsmäßig verteilte Drosselbohrungen in den Ringraum führen. Durch diese vorteilhafte Weiterbildung werden einseitige Druckkräfte auf den Positionierungskolben ausgeschlossen, so daß ein Verkanten des Positionierungskolbens unmöglich wird. Auch wird durch das Einbringen mehrerer Drosselbohrungen die Betriebssicherheit erhöht, da die Wahrscheinlichkeit des Verschließens der Drosselbohrungen durch eingedrungene Schmutzpartikel geringer ist. Ein derartiges Verändern der Drosselquerschnitte durch in das Hydraulikmedium eingedrungene Schmutzpartikel ist auch dadurch vermeidbar, daß auf die Mündungen der Drosselbohrungen ein Ringfilter aufgesetzt ist.

Zu einer vorteilhaften und einfachen Lösung gelangt man ferner, wenn das Rückschlagventil als Dichtmanschette ausgebildet ist. Vorteilhat ist es ferner, wenn an der Mantelfläche des Positionierungskolbens axiale Durchlaßkanäle von der größeren Stirnfläche zum Ringraum vorgesehen sind. Für die orgnungsgemäße Funktion des Positionierungskolbens ist es notwendig, daß die Kolbenstufe des Positionierungskolbens mit größerem Druchmesser in einer Gehäusebohrung geführt ist. Andererseits muß zwischen der Gehäusebohrung und der Mantelfläche des Positionierungskolbens ein ausreichend großer Strömungsquerschnitt freigehalten werden. Um diesen ausreichend _x großen Strömungsquerschnitt sicherzustellen, sind in der Mantelfläche des Positionierungskolbens, die an der Gehäusebohrung anliegt, die axialen Durchlaßkanäle vorgesehen. Die Durchmesser der Gehäusebohrung und der

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Kolbenstufe mit größerem Durchmesser lassen sich in diesem Fall maßlich eng aufeinander abstimmen, so daß der. Positionierungskolben sehr gut in der Gehäusebohrung geführt ist. Andererseits lassen sich die Durchmesser der Gehäusebohrung und der Kolbenstufe auch derart maßlieh aufeinander abstimmen, daß stets ein ausreichend großer Ringspalt zwischen dem Positionierungskolben und der Gehäusebohrung freigegeben wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Gehäuse mit einer axialen Gehäusebohrung 2 bezeichnet. In der Gehäusebohrung ist ein Positionierungskolben 3 geführt. Der Positionierungskolben 3 ist im wesentlichen hohlzylinderförmig aufgebaut und nimmt in seiner axialen Innenbohrung 4 eine Hauptzylinderkolbenstange 5 auf. Mit Hilfe der Hauptzylinderkolbenstange 5 ist ein Hauptzylinder 6 betätigbar bzw. über eine am Hauptzylinder 6 angeschlossene Druckleitung 7 eine Radbremse 8 unter Druck setzbar. Die in der Darstellung rechte Stirnseite des Hauptzylinderkolbens 9 ist bei entsprechender Erregung eines elektromagnetischen Ventils 10 mit einer Druckquelle 11 verbindbar, so daß Druckmittel aus der Druckquelle 11 über eine am Hauptzylinderkolben 9 angeordnete Dichtmanschette 12, die Rückschlagfunktion hat und zu einer Arbeitskammer 13 des Hauptzylinders 6 aufschaltbar ist, in die Arbeitskammer 13 einströmen kann. Zwischen der Druckquelle 11 und dem Ventil 10 kann ein nicht dargestellter hydraulischer Verstärker angeordnet sein.

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Die Hauptzylinderkolbenstange ragt nach rechts aus.der axialen Innenbohrung des Positionierungskolbens heraus und ist mit einem erweiterten Bund 14 versehen, der bei ausreichender Verschiebung der HauptZylinderkolbenstange 5 mechanisch am Positionierungskolben 3 anschlagbar ist. Die Hauptzylinderkolbenstange 5 ist mittels eines Bremspedals 15 betätigbar. Zwischen dem Bremspedal 15 und der Hauptzylinderkolbenstange 5 läßt sich ebenfalls ein hydraulischer Kraftverstärker einsetzen.

Der im wesentlichen hohlzylinderförmig aufgebaute Positionierungskolben 3 weist an seinem in der Darstellung linken Ende eine Kolbenstufe 16 auf. Die Stirnseite 17 an diesem Ende des Positionierungskolbens 3 ist gleichfalls bei Ansteuerung des elektromagnetisch betätigbaren Ventils 10 mit dem Druck einer Druckquelle 11 beaufschlagbar.

Nach der Kolbenstufe 16 ist der Positionierungskolben 3 auf einen geringeren Durchmesser nach innen abgesetzt. An diesem Absatz ist eine Dichtmanschette 18 angeordnet, die Ruckschiagfunktion hat und bei ausreichendem Druckgefälle von der linken Stirnfläche des Positionierungskolbens zu einem rechts des Bundes 14 liegenden Ringraum 19 aufschlagbar ist. Der geringere Durchmesser des Positionierungskolbens 3 ist mittels eines Dichtrings 20 gegenüber dem Gehäuse 1 gedichtet, wobei der Dichtring 20 axial unbeweglich in der Gehäusebohrung 2 gelagert ist.

Vom Ringraum 19 führt eine radiale Drosselbohrung 21 zur inneren Mantelfläche des Positionierungskolbens 3 und mündet dort in einen Ringspalt 22, der eine hydraulische

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Verbindung zu dem von der Stirnfläche 17 begrenzten Raum 23 hat. Die Mündung der radialen Drosselbohrung 21 im Ringraum 19 ist mit einem Ringfilter 24 überdeckt.

Das in der Darstellung rechte Ende des Positionierungskolbens 3 trägt einen Federteller 25, der sich in der gezeichneten Ruhestellung der Anordnung am Gehäuse 1 abstützt. Zwischen dem Federteller 25 und einem weiteren Gehäuseabsatz 26 ist eine Druckfeder 27 angeordnet. Der die Druckfeder 27 aufnehmende Ringraum 28 ist in sich geschlossen und hat eine Verbindung zu einem drucklosen Rücklaufbehälter 29.

Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung erläutert, wobei von der dargestellten Ruhelage ausgegangen wird, in der das Bremspedal 15 unbetätigt ist und der Positionierungskolben 3 infolge der Druckfeder 27 in einer in der Darstellung rechten Endlage gehalten ist. Bei einer Betätigungskraft F auf das Bremspedal 15 verschiebt sich die Hauptzylinderkolbenstange innerhalb des Positionierungskolbens 3 und setzt die Arbeitskammer 13 des Hauptzylinders 6 sowie die Radbremse 8 unter Druck. Dabei erfolgt eine Annäherung zwischen dem Bund 14 und dem Positionierungskolben 3, bis die genannten Teile 3,14 schließlich aneinander anschlagen. Bei weiterer Erhöhung der Betätigungskraft wird der Positionierungskolben 3 gegen die Kraft der Druckfeder 27 mit nach links verschoben, wobei eine Vergrößerung des Ringraumes 19 einsetzt.

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Hat sich der Druck in der Radbremse 8 so weit erhöht, daß das Rad in einem kritischen Schlupfbereich läuft, so wird durch nicht dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventile Druckmittel aus der Radbremse entnommen, so daß der Bremsdruck in der Radbremse sinkt. Gleichzeitig wird durch eine nicht dargestellte Schlupfüberwachungselektronik das elektromagnetisch betätigbare Ventil 10 umgeschaltet, so daß der Raum 23 mit der Druckquelle verbunden ist.

Das die Stirnfläche 17 beaufschlagende Druckmittel pflanzt sich über die Dichtmanschette 18 in den Ringraum 19 fort. Entsprechend den gewählten wirksamen Ringflächen des Positionierungskolbens 3 erfolgt dadurch im Ringraum 19 eine Druckerhöhung, die dazu führt, daß Druckmittel aus dem Ringraum 19 über die radiale Drosselbohrung 21 zum Raum 23 verdrängt wird. Dadurch verringert sich das im Ringraum 19 eingeschlossene Druckmittelvolumen, so daß der Positionierungskolben 3 mit einer relativ geringen Geschwindigkeit in der Darstellung nach rechts bewegt wird.

Hat sich das Drehverhalten des Rades infolge geeigneter Druckabsenkung in der Radbremse 8 wieder erholt, so wird das elektromagnetisch betätigbare Ventil 10 in seine Ausgangsstellung zurückgeschaltet, wodurch der Raum 23 druckentlastet wird. Die Hauptzylinderkolbenstange 5 kann nun wiederum gegen die Kraft der Druckfeder 27 mit dem Postionierungskolben 3 in Betätigungsrichtung verschoben werden, wobei Hydraulikmedium über den relativ geringen Widerstand der Dichtmanschette 18 in den Ringraum 19 gelangt.

Leerseite

Claims

ALFRED TEVES GMBH - 28. Mai 1982

Frankfurt am Main ZL/Je/ro/be

P 5218 /0063P J. Beiart -175 J. Burgdorf - 97 D. Kircher - 29 A. Goossens - 9 L. Weise - 8

Patentansprüche

•Hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der mindestens ein Hauptzylinderkolben zur Betätigung einer Fahrzeugbremse vorgesehen ist, bei der während der Schlupfregelung aus der Radbremse entnommenes Hydraulikmedium aus einer Hilfsdruckquelle über eine als Rückschlagventil wirkende Hauptzylindermanschette in die Radbremse eingeleitet wird und bei der der Betätigungshub des Hauptzylinderkolbens durch Druckbeaufschlagung eines Positionierungskolbens begrenzbar ist, durch den eine Hauptzylinderkolbenstange gedichtet hindurchgeführt ist und der unter Abdichtung axial verschiebbar in einem Gehäuse geführt ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Positionierungskolben (3) ein Stufenkolben ist, dessen geringerer Durchmesser gegenüber dem Gehäuse (1) gedichtet ist, und daß die Kolbenstufe (16) mit der Dichtstelle (20) einen Ringraum (19) mit einem vom Pedalweg abhängigen Volumen bildet, der zu der im

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Regelfall druckbeaufschlagten Stirnfläche (17) eine Drosselverbindung (21) mit einem wirkungsmäßig parallelgeschalteten Rückschlagventil (18) aufweist,das zum Ringraum (19) aufschaltbar ist.
2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß den wirksamen Ringflächen des Positionierungskolbens (3) ein Flächenverhältnis von 1 : 2 zugeordnet ist.
3. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im Ringraum (19) ein Filterlement (24) angeordnet ist.
4. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselverbindung (21,22) als Drosselkanal ausgebildet ist.
5. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Positionierungskolben (3) im Bereich seines größeren Druchmessers einen Ringspalt (22) mit der Hauptzylinderkolbenstange (5) bildet, von dem eine radiale Drosselbohrung (21) in den Ringraum (19) führt.
6. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1 und

4,dadurch gekennzeichnet , daß mehrere umfangsmäßig verteilte Drosselbohrungen (21) in den Ringraum (19) führen.

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7. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß auf den Mündungen der Drosselbohrungen (21) ein Ringfilter (24) aufliegt.
8. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Rückschlagventil als Dichtmanschette (18) ausgebildet ist.
9. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß an der Mantelfläche des Positionierungskolbens (3) axiale Durchlaßkanäle von der größeren Stirnfläche (17) zum Ringraum (19) vorg e s ehen s ind.