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D. Gath - 3
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H. von Hayn - 2 Hydraulische Bremsanlage mit Antiblockiereinrichtung,
insbesondere für Kraftfahrzeuge Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine hydraulische
Bremsanlage mit Antiblockiereinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem
Hauptbremszylinder und mit einer Druckmittelquelle aus der durch die Antiblockiereinrichtung
zumindest einer Arbeitskammer des Hauptbremszylinders geregelter Druck zuführbar
ist.
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Eine derartige hydraulische Bremsanlage ist aus der DE-OS 32 47 498
bekannt. Bei dieser Zwei-Kreis-Bremsanlage fällt bei Ausfall eines Kreises, beispielsweise
infolge eines Leitungsbruches, die Antiblockierfunktion auch für den anderen Kreis
aus.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische
Bremsanlage der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß auch bei Ausfall
eines Kreises die Antiblockierfunktion im anderen Kreis erhalten bleibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ventil
vorgesehen ist, das an die Arbeitskammer des Hauptzylinders angeschlossen ist, um
in Abhängigkeit vom Druck in der
Arbeitskammer des Hauptzylinders
eine Verbindung zu schließen, über die der Arbeitsraum des Hauptzylinders mit geregeltem
Druck beaufschlagbar ist. Mit anderen Worten ist das erfindungsgemäße Ventil so
ausgebildet, daß ein Einströmen geregelten Druckes nur dann erfolgt, wenn in der
betreffenden Arbeitskammer des Hauptzylinders ein entsprechender Druck entsteht.
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Damit wir auf einfache Weise erreicht, daß beim Ausfall eines Bremskreises
dieser abgesperrt wird, so daß die Antiblockier-Funktion fur den anderen Bremskreis
erhalten bleibt.
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Aus der US-PS 3 852 962 und der DE-AS 15 55 359 sind zwar bereits
Ventile bekannt, mittels derer bei Bremskreisausfall der betreffende Bremskreis
verschließbar ist. Mit diesen bekannten Ventilen ist jedoch die erfindungsgemäß
angestrebte Lösung, nämlich die Aufrechterhaltung der Antiblockierfunktion bei Ausfall
eines Bremskreises, nicht zu erreichen.
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In baulich einfacher Weise sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der
Erfindung vor, daß das Ventil ein Ventilglied aufweist, das mittels einer Feder
gegen einen Ventilsitz gedrückt ist, wobei das Ventilglied insbesondere eine Kugel
ist.
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Eine sehr kompakte Bauweise ergibt sich, wenn das Ventilglied in einem
zweiten Ventilglied angeordnet ist, wobei mittels des zweiten Ventilgliedes eine
vom Nachlaufraum des Haut zylinders zu einem Ausgleichsbehälter führende Leitung
verschließbar ist. Das zweite Ventilglied ist dabei zweckmäßig als gestufter Kolben
ausgeführt, der in einer entsprechend gestuften Bohrung des Ventilgehäuses verschiebbar
angeordnet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß
von der einen Stirnfläche des Kolbens und dem Ventilgehäuse ein erster Arbeitsraum
begrenzt ist, in den die zum Arbeitsraum des Hauptzylinders führende Leitung mündet.
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Die den ersten Arbeitsraum begrenzende Stirnfläche des Stufenkolbens
ist dabei die Fläche größeren Durchmessers.
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Auf der dem ersten Arbeitsraum gegenüberliegenden Seite wird vom Stufenkolben
in Weiterbildung des Erfindungsgedankens ein zweiter Arbeitsraum begrenzt, in den
die zum Ausgleichsbehälter und zum Nachlaufraum des Hauptzylinders führenden Leitungen
münden. Zweckmäßigerweise schließt der den zweiten Arbeitsraum begrenzende Abschnitt
des Stufenkolbens dabei mit dem Ventilgehäuse einen Ringraum ein, in den die zum
Nachlaufraum des Hauptzylinders führende Leitung mündet. Die zum Ausgleichsbehälter
führende Leitung mündet an der Stirnseite des Ventilgehäuses. Mit dieser Ausführungsform
erhält man ein kompaktes, baulich sehr einfaches Ventil.
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Die kompakte Bauweise wird noch weiter dadurch gefördert, daß zur
Bildung des Ringraumes der Stufenkolben eine weitere Stufe verringerten Durchmessers
aufweist, so daß das Ventilgehäuse in diesem Abschnitt nicht vergrößert zu werden
braucht.
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Um die zum Ausgleichsbehälter führende Leitung auf einfache Weise
zu verschließen, ist an der die zweite Arbeitskammer begrenzenden Stirnseite des
Stufenkolbens eine ringförmige Dichtung angeordnet, die mit der als Ventilsitz ausgebildeten
inneren Stirnfläche des Ventilgehäuses zusammenwirkt, In vorteilhafter Weise ist
zwischen einer ersten Stufe des Stufenkolbens und einer Stufe des Ventilgehäuses
ein Ringraum gebildet, in den die Leitung für den geregelten Druck mündet,
wobei
der Stufenkolben einen Durchgana aufweist, der den Ringraum mit dem ersten Arbeitsraum
verbindet und in dem das erste Ventilglied angeordnet ist.
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Zur Bildung des Durchganges im Kolben ist dabei erfindungsgemäß eine
in der Herstellung einfache Querbohrung vorgesehen, die einerseits in den Ringraum
mündet und andererseits in eine Längsbohrung, in der das erste Ventilglied und dessen
Ventilsitz angeordnet ist. In dem zwischen dem Stufenkolben und dem gestuften Ventilgehäuse
gebildeten Ringraum kann in sehr zweckmäßiger Weise auch eine den Kolben beaufschlagende
Druckfeder angeordnet sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist, die aus einer einzigen Figur besteht.
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Die hydraulische Bremsanlage weist einen Hauptzylinder 1 auf, der
mittels eines hydraulischen Kraftverstärkers 2 betätigbar ist. Der Hauptzylinder
1 hat eine Arbeitskammer 3, die eine Verbindung zu einem Gehäuseanschluß 4 aufweist.
Am Gehäuseanschluß 4 ist ein erster Bremskreis 5 angeschlossen, durch den zwei Radbremsen
6, 7 eines Kraftfahrzeuges unter Druck setzbar sind.
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Im Hauptzylinder 1 ist ein Hauptzylinderkolben 8 axial verschiebbar
in einer Zylinderbohrung 9 geführt. Der Hauptzylinderkolben 8 trägt eine Manschettendichtung
10 und ist mittels einer Druckfeder 11 in Bremslöserichtung vorgespannt. Die Druckfeder
11 ist an einem Federtopf 12 abgestützt, in dem ein Ventilstößel 13 gelagert ist,
der ein Schließglied 14 trägt, das mit einer Bohrung 15 im Hauptzylinderkolben 8
als Zentralventil zusammenwirkt. Die in der Figur rechte Stirnfläche des
Hauptzylinderkolbens
8 begrenzt einen Nachlaufraum 16. Außerdem weist der Hauptzylinderkolben 8 Axialbohrungen
20 auf, die vom Nachlaufraum 16 zur Rückseite der Manschettendichtung 10 führen.
Die Manschettendichtung 10 ist so aufgebaut, daß ausschließlich ein Druckmittelstrom
vom Nachlaufraum 16 zur Arbeitskammer 3 des Hauptzylinders 1 stattfinden kann.
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Der hydraulische Kraftverstärker 2 besteht im wesentlichen aus einem
in einer Gehäusebohrung 21 geführten Verstärkerkolben 22, der über eine größere
Kolbenstufe 23 verfügt, die einen Umfangsringraum 24 und einen Druckraum 25 begrenzt.
Im Verstärkerkolben 22 ist ein mit einer Axialbohrung 26 versehener Schließkolben
27 angeordnet, dessen in der Darstellung rechtes Ende als Ventilschließglied 28
ausgebildet ist, das in der dargestellten Bremslösestellung an einem Ventilsitz
29 zur Anlage kommt, wobei der Schließkolben 27 durch eine Druckfeder 30 in Richtung
auf den Ventilsitz 29 vorgespannt ist. Im Inneren des Verstärkerkolbens 22 ist somit
ein Speicherraum 31 gebildet, der über Radialbohrungen 32 hydraulisch mit dem Umfangsringraum
24 verbunden ist. Das in der Darstellung linke Ende des Schließkolbens 27 ist gegenüber
dem Verstärkerkolben 22 abgedichtet. Der Verstärkerkolben 22 bildet ferner im Nachlaufraum
16 koaxial zum Schließkolben 27 ein Druckstück 33, welches als Aufnahme für ein
Druckübertragungsglied 34 ausgebildet ist.
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Im Verstärkerkolben 22 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 ist ferner
ein durch ein Bremspedal 35 verschiebbarer Steuerkolben 36 angeordnet, der relativ
zum Verstärkerkolben 22 verschiebbar ist und an seinem in der Darstellung linken
Ende ein Schließglied 37 trägt, das mit der pedalnahen Mündung der Axialbohrung
26 des Schließkolbens 27 einen Ventildurchgang
bildet. In der Bremslösestellung
wird der Steuerkolben 36 durch eine Druckfeder 38 in der pedalnahen Stellung gehalten.
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Am Bremspedal ist ein elektrischer Kontakt 39 angeordnet, der bei
Bremsbetätigung schließt und über die Magnetspule 40 eines elektromagnetischen Relais
eine Verbindung zwischen dem Pluspol 41 der Fahrzeugbatterie und der Fahrzeugmasse
42 herstellt. Durch die Magnetspule 40 ist ein Kontaktschließer 43 betätigbar, durch
den ein elektrischer Motor 44 in Betrieb nehmbar ist. Der elektrische Motor 44 dient
als Antrieb für eine Druckmittelpumpe 45, die über ein Rückschlagventil 46 und eine
Druckleitung 47 mit einem Gehäuseanschluß 48 des hydraulischen Kraftverstärkers
2 verbunden ist. Der Gehäuseanschluß 48 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 führt
zum Umfangsringraum 24, von dem über die Radialbohrung 32 eine Verbindung zum Speicherraum
31 besteht.
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Die Druckseite der Druckmittelpumpe 45 ist ferner über ein Drucksteuerventil
49 mit dem Eingang eines hydraulischen Druckspeichers 50 verbunden. Der Druckspeicher
50 weist einen Kolben 51 auf, der mittels einer Druckfeder 52 belastet ist.
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Am Druckspeicher 50 ist ferner ein Schließkontakt 53 angeordnet, durch
den die Magnetspule 40 ebenfalls an die elektrische Versorgungsspannung 41, 42 des
Kraftfahrzeuges schaltbar ist.
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Am Ausgang 54 des Druckspeichers 50 ist ein weiteres Rückschlagventil
55 vorgesehen. Am Ausgang der Druckmittelpumpe 45 ist ein Überdruckventil 56 vorgesehen,
das beim Überschreiten eines vorgebbaren Maximaldruckes eine Verbindung zwischen
der Druckseite der Druckmittelpumpe 45 und einem drucklosen Nachlaufbehälter 19
herstellt, so daß ein konstruktiv bedingter Höchstdruck am Ausgang der Druckmittelpumpe
45 nicht überschritten wird. Vom Druckraum 25 des hydraulischen Kraftverstärkers
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zweigen zwei Gehäuseanschlüsse ab, wobei an dem einen Gehäuseanschluß 57a ein zweiter
Bremskreis 58, durch den Radbremsen 59, 60 unter Druck setzbar sind, und an dem
zweiten Gehäuseanschluß 57b ein Ventil 61 angeschlossen sind.
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Das Ventil 61 weist ein Ventilgehäuse 62 mit einem darin angeordneten
ersten Ventilglied 63, das als Kugel ausgebildet ist, auf, welches gegen die Kraft
einer Feder 64 verschiebbar innerhalb des Ventilgehäuses in einem zweiten Ventilglied
65 gelagert ist. Mittels des zweiten Ventilgliedes 65 ist eine vom Nachlaufraum
16 des Hauptzylinders 1 zum Ausgleichsbehälter 19 führende Leitung verschließbar.
Diese Leitung weist zwei Leitungsabschnitte 66a, 66b auf, wobei der Leitungsabschnitt
66a vom Nachlaufraum 16 über einen Gehäuseanschluß 17 zu einem Anschluß 67 im Ventilgehäuse
62 und der Leitungsabschnitt 66b von einem Anschluß 68 des Ventilgehäuses 62 zum
Ausgleichsbehälter 19 führt.
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Das zweite Ventilglied 65 ist als gestufter Kolben ausgeführt, der
axial verschiebbar in einer gestuften Bohrung 69 des Ventilgehäuses 62 geführt ist.
Der Kolben weist einen ersten Abschnitt 70 größeren Durchmessers und einen zweiten
Abschnitt 71 geringeren Durchmessers auf. Entsprechend ist die gestufte Bohrung
69 in zwei Abschnitte 72, 73 unterteilt. Die freie Stirnfläche 74 des ersten Abschnittes
70 begrenzt zusammen mit dem Ventilgehäuse 62 einen ersten Arbeitsraum 75. In den
ersten Arbeitsraum 75 mündet über einen Anschluß 76 eine Leitung 77, deren anderes
Ende über einen Anschluß 78 in die Arbeitskammer 3 des Hauptzylinders 1 führt.
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Auf der dem ersten Arbeitsraum 75 gegenüberliegenden Seite wird vom
Kolben 65 ein zweiter Arbeitsraum 79 begrenzt, in den die Anschlüsse 67 und 68 münden.
Da der Kolben 65 in diesem
Bereich einen dritten Abschnitt 80 mit
nochmals verringertem Durchmesser aufweist, wird vom Ventilgehäuse 62 und diesem
dritten Abschnitt 80 ein Ringraum 90 gebildet. Der Anschluß 67 ist dabei so angeordnet,
daß er radial in diesen Ringraum 90 mündet, während der Anschluß 68 an der Stirnseite
81 des Ventilgehäuses 62 angeordnet ist. Zwischen den abgestuften Teilen des Ventilgehäuses
62 und des zweiten Ventilgliedes 65 wird ein weiterer Ringraum 82 gebildet. In diesen
Ringraum mündet über einen radialen Anschluß 83 eine Leitung 84, die über den Gehäuseanschluß
57b mit dem Druckraum 25 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 verbunden ist und
über die dem Ringraum 82 geregelter Druck zuführbar ist.
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Im Ringraum 82 ist eine Druckfeder 85 angeordnet, die einerseits am
zweiten Ventilglied 65 und andererseits am Ventilgehäuse 62 abgestützt ist und die
somit das zweite Ventilglied 65 zu der den Anschluß 76 aufweisenden Stirnseite 86
des Ventilgehäuses 64 hin drückt. Der zweite Abschnitt 71 des zweiten Ventilgliedes
65 weist eine Querbohrung 87 auf, die in den Ringraum 82 mündet. Ferner ist im zweiten
Ventilglied 65 eine zentrale Längsbohrung 88 vorgesehen, die einerseits in den ersten
Arbeitsraum 75 und andererseits in die Querbohrung 87 mündet. In der Längsbohrung
88 ist das erste Ventilglied 63 und ein zugehöriger ringförmiger Ventilsitz 89 angeordnet.
Das erste Ventilglied 63 wird dabei von der gleichfalls in der Längsbohrung 88 angeordneten
Druckfeder 64, die sich am Ventilgehäuse 62 abstutzt, gegen den Ventilsitz 89 gedrückt.
An der Stirnseite des dritten Abschnittes des zweiten Ventilgliedes 65 ist ein Dichtring
91 angeordnet, zu dessen Befestigung das zweite Ventilglied 65 eine entsprechende
Nut 92 aufweist. Der Dichtring 91 ist mit dem zweiten Ventilglied 65 gegen die innere
Stirnfläche 93 des Ventilgehäuses 62 drückbar, so daß dadurch die Mündung des Anschlusses
68 verschließbar ist. Die beiden Abschnitte 70, 71 des zweiten Ventilgliedes 65
sind
gegenüber dem umgebenden Ventilgehäuse 62 mittels Dichtungen
94, 95 abgedichtet.
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Nachfolgend ist die Arbeitsweise der beschriebenen Bremsanlage näher
erläutert: Wird eine Betätigungskraft auf das Bremspedal 35 ausgeübt, so wird der
elektrische Kontakt 39 geschlossen, wodurch die Magnetspule 40 erregt wird, so daß
die Druckmittelpumpe 45 Druckmittel liefert. Bei Bremsbetätigung verschiebt sich
der Steuerkolben 36 gegen die Kraft der Druckfeder 38 in der Darstellung nach links,
bis das Ventilschließglied 37 des Steuerkolbens 36 am Schließkolben 37 anschlägt
und den Druckraum 25 des Kraftverstärkers 2 vom hydraulischen Nachlaufbehälter 19
trennt. Bei Steigerung der Betätigungskraft auf das Bremspedal wird das Ventilschließglied
28 des Schließkolbens 27 vom Ventilsitz 29 abgehoben, so daß eine hydraulische Verbindung
zwischen dem Speicherraum 31 und dem Druckraum 25 besteht. Es wird nun im Druckraum
25 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 ein Druck aufgebaut, der der Betätigungskraft
auf das Bremspedal 35 proportional ist und über den Gehäuseanschluß 57 zu den Radbremsen
59, 60 gelangt. Bei einem im wesentlichen durch Reibkräfte bestimmten Druck im Druckraum
25 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 verschiebt sich auch der Verstärkerkolben
22 in Betätigungsrichtung, wobei diese Verschiebung auf den Hauptzylinderkolben
8 übertragen wird, so daß auch die Arbeitskammer 3 des Hauptzylinders 1 unter Druck
gesetzt wird. Der Druck in der Arbeitskammer 3 des Hauptzylinders 1 pflanzt sich
über den Gehäuseanschluß 4 zum ersten Bremskreis bzw. zu den am ersten Bremskreis
angeschlossenen Radbremsen 6, 7 fort.
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Bei einem Ausfall der Druckmittelpumpe 45 und des Druckspeichers 50
kommt bei Bremsbetätigung der Steuerkolben 36 mechanisch
an Schließkolben
27 zur Anlage, der nach einem entsprechenden Verschiebeweg am Druckstück 33 anschlägt,
so daß nach einem konstruktiv bedingten Pedalleerweg die Arbeitskammer 3 des Hauptzylinders
1 mechanisch unter Druck gesetzt wird. Bei einer derartigen Störung entsteht im
Druckraum 25 bzw. im zweiten Bremskreis 58 kein Druck, so daß die Radbremsen 59,
60 wirkungslos bleiben.
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Wird bei einem intakten Hauptzylinderbremskreis beim Betätigen des
Brenspedals 35 in der Arbeitskammer 3 des Hauptzylinders ein Druck aufgebaut, so
pflanzt sich dieser über den Anschluß 78, die Leitung 77 und den Anschluß 76 zum
ersten Arbeitsraum 75 des Ventils 61 fort. Er beaufschlagt dort die Stirnfläche
74 des zweiten Ventilgliedes 65, wodurch dieses entgegen der Kraft der Feder 85
in der Zeichnung nach rechts verschoben wird, was durch einen Pfeil angedeutet ist.
Dadurch verschließt das zweite Ventilglied 65 mit dem Dicht ring 91 den AnschluEq
68 der Leitung 66b, die zum Ausgleichsbehälter 19 führt. Der Ausgleichsbehälter
19 wird dadurch von der Nachlaufkammer 16 des Hauptzylinders getrennt.
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Wird nun mittels einer (nicht dargestellten) Regeleinrichtung der
Druck im Hauptzylinderbremskreis geregelt, um ein Blockieren eines der Räder 6,
7 zu verhindern, so wird im Hauptzylinderkreis Bremsflüssigkeit verbraucht, die
über eine (nicht dargestellte) Leitung einem Behälter, beispielsweise dem Ausgleichsbehälter
19 zugeführt wird. Gleichzeitig wird vom Druckraum 25 über die Leitung 84 dem Ringraum
82 geregelter Druck zugeführt. Dieser geregelte Druck steigt bis auf den Hauptzylinderdruck
an. Das kugelförmige erste Ventilglied 63, das normalerweise von der Feder 64 auf
den Ventilsitz 89 gedrückt wird, wird, wenn beim Regelvorgang Volumen verbraucht
wird,
überströmt. Falls nun eine Bremsleitung bricht, wird der Druck im Arbeitsraum 3
des Hauptzylinders gegen Null gehen.
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Entsprechend geht auch der Druck im ersten Arbeitsraum 75 des Ventiles
61 gegen Null, so daß der Kolben, entgegen der durch den Pfeil angedeuteten Richtung
wieder in die Ausgangsstellung zurückgeht. Dadurch wird das kugelförmige Ventilglied
63 auf den Ventilsitz 89 gedrückt, so daß kein geregelter Druck in den defekten
Bremskreis entweichen kann.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Ventil
61 im statischen Hauptzylinderkreis eingesetzt. Es läßt sich erfindungsgemäß aber
auch im anderen (dynamischen) Hauptzylinderkreis verwenden, bei dem die Druckmittelzufuhr
unmittelbar aus dem Speicher bzw. der Pumpe erfolgt.
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Bezugszeichenliste: 1 Hauptzylinder 2 Kraftverstärker 3 Arbeitskammer
4 Gehäuse anschluß 5 Bremskreis 6 Radbremse 7 Radbremse 8 Hauptzylinderkolben 9
Zylinderbohrung 10 Manschettendichtung 11 Druckfeder 12 Federkopf 13 Ventilstößel
14 Schließglied 15 Bohrung 16 Nachlaufraum 1 7 Gehauseanscnluß 18 19 Nachlaufbehälter
20 Axialbohrung 21 Gehäusebohrung 22 Verstärkerkolben 23 Kolben stufe 24 Umfangsringraum
25 Druckraum 26 Axialbohrung 27 Schließkolben 28 Ventilschließglied 29 Ventilsitz
30 Druckfeder
31 Speicherraum 32 Radialbohrung 33 Druckstück 34
Druckübertragungsglied 35 Bremspedal 36 Steuerkolben 37 Schließglied 38 Druckfeder
39 Kontakt 40 Magnetspule 41 Pluspol 42 Fahrzeugmasse 43 Kontaktschließfeder 44
Motor 45 Druckmittelpumpe 46 Rückschlagventil 47 Druckleitung 48 Gehäuseanschluß
49 Drucksteuerventil 50 Druckspeicher 51 Kolben 52 Druckfeder 53 Schließkontakt
54 Ausgang 55 Rückschlagventil 56 Überdruckventil 57a Gehäuseanschluß 5 7b Gehäuseanschluß
58 Bremskreis 59 Radbremse 60 Radbremse 61 Ventil 62 Ventilgehäuse 63 erstes Ventilglied
64 Feder
65 zweites Ventilglied 66a Leitungsabschnitt 66b Leitungsabschnitt
67 Anschluß 68 Anschluß 69 gestufte Bohrung 70 erster Abschnitt 71 zweiter Abschnitt
72 erster Abschnitt 73 zweiter Abschnitt 74 Stirnfläche 75 erster Arbeitsraum 76
Anschluß 77 Leitung 78 Anschluß 79 zweiter Arbeitsraum 80 dritter Abschnitt 81 Stirnseite
82 Ringraum 83 Anschluß 84 Leitung 85 Druckfeder 86 Stirnseite 87 Querbohrung 88
Längsbohrung 89 Ventilsitz 90 Ringraum 91 Dichtring 92 Nut 93 innere Stirnfläche
94 Dichtung 9S Dichtung