DE3535088A1 - Hydraulische bremsanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In einer älteren Patentanmeldung P 35 21 835.5 der An­ melderin ist eine hydraulische Bremsanlage mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erwähnten Merkmalen be­ schrieben. Diese Bremsanlage weist eine Ventileinrichtung, insbesondere ein 3/3-Wegeventil auf, das am Druckraum des hydraulischen Verstärkers angeschlossen ist und das in Ab­ hängigkeit von der Axiallage eines Verstärkerkolbens und dem Schaltzustand eines in einem Bremsschlupfregelfall an­ sprechenden Einströmventils einen durch den Verstärker­ kolben begrenzten Gehäuseringraum entweder mit einem drucklosen Nachlaufbehälter oder mit dem Druckraum ver­ bindet und in einer Schaltstellung den Gehäuseringraum hydraulisch absperrt.

Bei der beschriebenen hydraulischen Bremsanlage hat es sich jedoch gezeigt, daß es außerordentlich schwierig und aufwendig ist, daß als Ventileinrichtung verwendete 3/3-Wegeventil zu realisieren. Als weniger vorteilhaft ist bei diesem Ventil auch dessen Betätigung anzusehen, die mittels eines Betätigungsstößels erfolgt, der in formschlüssiger Verbindung mit mehreren Abschnitten des Verstärkerkolbens steht, die verschiedene Durchmesser aufweisen. Um eine einwandfreie Funktion des 3/3-Wegeventils zu gewährleisten muß der Stößel an der Außenkontur des Verstärkerkolbens mit hoher Kraft gehalten werden, so daß auch entsprechende Reibkräfte entstehen, die beim Ausfall der Energieversorgung einer Bremsbetäti­ gungskraft entgegenwirken würden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Bremsanlage der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß ihre Funktion mit einfacheren Mitteln und bereits vorhandenen Teilen sichergestellt ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Bei einer derartigen Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der vom Verstärkerkolben begrenzte Ge­ häuseringraum mit einem drucklosen Nachlaufbehälter so­ lange verbunden ist, bis eine nicht dargestellte Schlupf­ überwachungselektronik einen auftretenden Regelfall meldet. Beim Auftreten eines solchen Falles wird das zweite Ventil die Verbindung zwischen dem Gehäuseringraum und dem drucklosen Nachlaufbehälter unterbrechen, so daß der Verstärkerkolben unabhängig von dem im Druckraum ein­ gestellten Druck seine momentane Axiallage weitgehend bei­ behält. Bei einer fortgesetzten Verschiebung des Ver­ stärkerkolbens nimmt schließlich das erste 2/2-Wegeventil eine Stellung ein, in der der Gehäuseringraum mit dem Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers verbunden ist, so daß auf den Verstärkerkolben des hydraulischen Kraftverstärkers eine Kraftkomponente einwirken wird, die zusammen mit der Kraftwirkung des in der Arbeitskammer des Hauptzylinders herrschenden Druckes zu einer Verschiebung des Verstärkerkolbens in Bremslöserichtung führt. Die Rückstellung des Verstärkerkolbens wird dabei dadurch be­ grenzt, daß das 2/2-Wegeventil schließlich wieder eine Schaltstellung einnimmt, in der der Druckraum des hydrau­ lischen Kraftverstärkers vom Gehäuseringraum abgetrennt ist, wobei gleichzeitig eine Verbindung zwischen dem Ge­ häuseringraum und dem drucklosen Nachlaufbehälter unter­ brochen ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindunggegenstandes sieht vor, daß das Ende des Betätigungselementes des ersten 2/2-Wegeventils mit einem am Betätigungshebel an­ gebrachten Anschlag zusammenwirkt und im Abstand von diesem Anschlag angeordnet ist. Durch eine derartige An­ ordnung ist sichergestellt, daß eine günstige Aufteilung des Verstärkerkolbenhubs erreicht wird, wobei auch beim Ausfall der Energieversorgung eine Restbremswirkung er­ zielt werden kann, die erforderlich ist, um das Kraftfahr­ zeug zum Stehen zu bringen.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das erste Ventil einen Überhub aufweist, dessen Betrag vom Abstand zwischen dem Ende des Betätigungs­ elementes und dem Anschlag abhängig ist. Durch diese Maß­ nahme wird die durch fortgesetztes Vorfahren des Ver­ stärkerkolbens am Betätigungselement eingeleitete, über die Schaltstellung des ersten Ventils hinausgehende Ver­ schiebung des Ventilschließkörpers berücksichtigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend an­ hand eines in der Zeichnung dargestellten Prinzipschalt­ bildes näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 das Gehäuse eines hydraulischen Kraftverstärkers 2 bezeichnet, durch den ein in der Dar­ stellung nicht ersichtlicher Hauptzylinder betätigbar ist. Der hydraulische Kraftverstärker 2 verfügt über einen Ver­ stärkerkolben 3, dessen erste, einen größeren Durchmesser aufweisende Kolbenstufe 31 im Gehäuse 1 einen Druckraum 5 begrenzt, der über ein ebenfalls aus der Darstellung nicht ersichtliches Bremsventil mit einem Druck beaufschlagbar ist, der der jeweils auf das Bremspedal ausgeübten Brems­ betätigungskraft F proportional ist.

Eine zweite Kolbenstufe 32 kleineren Druchmessers begrenzt im Gehäuse 1 einen Gehäuseringraum 7, der im Zusammenhang mit der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage weiter unten erwähnt werden wird.

Innerhalb des pedalnahen Endes des Verstärkerkolbens 3 ist ein Betätigungskolben 6 geführt, der über ein Bremspedal 16 verschiebbar ist und bei einer entsprechenden Ver­ schiebung im Druckraum 5 des hydraulischen Kraftver­ stärkers 2 einen Druck einstellt, der im wesentlichen der auf das Bremspedal 16 wirkenden Betätigungskraft F pro­ portional ist. Außerdem wirkt der Betätigungskolben 6 mit einem Betätigungshebel 4 zusammen, dessen Aufgabe im nach­ folgenden Text näher erläutert wird.

Am Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 ist ein Einströmventil 10 angeschlossen, der als 3/2-Wege­ ventil ausgebildet ist und normalerweise dafür sorgt, daß der Druckraum 5 hydraulisch abgesperrt ist. Das Einström­ ventil 10 ist durch eine nicht dargestellte Schlupfüber­ wachungselektronik steuerbar und verbindet während der Bremsschlupfregelung des Druckraum 5 über eine als Rück­ schlagventil wirkende Dichtmanschette 18 mit einer Arbeitskammer 19 des Hauptzylinders, wobei an der Arbeits­ kammer 19 Bremsbetätigungsorgane 20 angeschlossen sind. Der zweite Anschluß des Einströmventils 10 ist an einen im wesentlichen drucklosen Nachlaufbehälter 17 angeschlossen.

Am Ausgang des Einströmventils 10 sind ein erstes 2/2-Wegeventil 11, sowie ein zweites 2/2-Wegeventil 12 angeschlossen. Das erste 2/2-Wegeventil 11 ist mit einem Betätigungselement 14 versehen, dessen Ende mit einem am Betätigungshebel 4 angebrachten Anschlag 15 zusammenwirkt. Befindet sich das erste 2/2-Wegeventil 11 in seiner Ruhe­ stellung, in der das Ende seines Betätigungselementes 14 sich in einem Abstand s vom Anschlag 15 befindet, so wird eine über die erste Schaltstellung des Einströmventils 10 führende Verbindung zwischen dem Gehäuseringraum 7 und dem drucklosen Nachlaufbehälter 17 unterbrochen, die jedoch durch das sich in einer ersten Schaltstellung befindende zweite 2/2-Wegeventil 12 aufrechterhalten wird. Der Ab­ stand s kann z.B. 40% des Gesamthubes des Betätigungs­ hebels 4 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 betragen.

In einer zweiten Schaltstellung des ersten 2/2-Wegeventils 11 wird eine Verbindung zwischen dem Gehäuseringraum 7 und dem drucklosen Nachlaufbehälter 17 hergestellt, die als Parallelverbindung in bezug auf die über das zweite 2/2-Wegeventil 12 führende Verbindung bezeichnet werden kann. In einer zweiten Schaltstellung des zweiten 2/2-Wegeventils 12 ist der Gehäuseringraum 7 vom druck­ losen Nachlaufbehälter 17 abgetrennt. Da der Antrieb des zweiten 2/2-Wegeventils mit dem Ausgang des Einström­ ventils 10 verbunden ist, schalten die Ventile 10, 12 nahe­ zu gleichzeitig um.

Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschriebenen Brems­ anlage näher erläutert, wobei vom Bremslösezustand ausge­ gangen wird, in dem alle beweglichen Teile die aus der Darstellung ersichtliche Lage einnehmen. Bei einer Kraft­ beaufschlagung des Bremspedals 16, die eine Verringerung des zwischen dem Ende des Betätigungselementes 14 des ersten 2/2-Wegeventils 11 und dem am Betätigungshebel 4 angebrachten Anschlag 15 vorhandenen Abstandes s zur Folge hat, verschiebt sich der Betätigungskolben 6 in Betäti­ gungsrichtung (in der Darstellung nach links), wodurch über ein aus der Darstellung nicht ersichtliches Brems­ ventil hydraulischer Druck im Druckraum 5 des hydrau­ lischen Kraftverstärkers 2 eingestellt wird. Sobald der im Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 einge­ stellte Druck den Ansprechdruck des hydraulischen Kraft­ verstärkers 2 überwunden hat, bewegt sich der Verstärker­ kolben 3 in Betätigungsrichtung, wodurch in der Arbeitskammer 19 des Hauptzylinders bzw. in den an die Arbeitskammer 19 angeschlossenen Bremsbetätigungsorganen 20 ein hydraulischer Druck erzeugt wird. In diesem Be­ triebszustand ist der Gehäuseringraum 7 über das zweite 2/2-Wegeventil 12 mit dem drucklosen Nachlaufbehälter 17 verbunden.

Bei einer Steigerung der auf das Bremspedal 16 ein­ wirkenden Kraft, bei der auch der Druck im Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 ansteigt, erfolgt eine weitere Verringerung des Abstandes s, bis der Anschlag 15 zur Anlage am Ende des Betätigungselementes 14 (s=0) kommt bzw. bis das Betätigungselement 14 nach links verschoben wird und das erste 2/2-Wegeventil 11 umschaltet (s=0). Diese Umschaltung des ersten 2/2-Wegeventils 11 ist jedoch in diesen Betriebszuständen unerheblich, da der Gehäuse­ ringraum 7 des hydraulischen Kraftverstärkers über das zweite 2/2-Wegeventil 12 eine permanente Verbindung zum drucklosen Nachlaufbehälter 17 hat, so daß bei Pedalbe­ tätigung die hydraulische Flüssigkeit aus dem Gehäusering­ raum 7 in den Nachlaufbehälter 17 geschoben werden kann.

Im folgenden sei angenommen, daß ein dem Bremsbetätigungs­ organ 20 zugeordnetes Fahrzeugrad einen kritischen Schlupfwert aufweist, während der Anschlag 15 das Ende des Betätigungselementes 14 des ersten 2/2-Wegeventils 11 noch nicht erreicht hat. In einem derartigen Betriesbzustand wird zunächst das Einströmvetil 10 umgeschaltet, wodurch der Arbeitskammer 19 des Hauptzylinders der jeweils im Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 vor­ herrschende Druck zugeführt wird. Gleichzeitig schaltet das zweite 2/2-Wegeventil 12 in eine Sperrstellung, in der der Gehäuseringraum 7 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 vom Nachlaufbehälter 17 abgetrennt ist. Da jedoch das erste 2/2-Wegeventil 11 nach wie vor in seiner Grund­ stellung verbleibt, besteht nunmehr kein Druckausgleich zwischen dem Gehäuseringraum 7 und dem drucklosen Nach­ laufbehälter 17, so daß im Gehäuseringraum 7 ein ge­ schlossenes Flüssigkeitsvolumen steht, das keine Bewegung des Bremspedals 16 in Bremsbetätigungsrichtung erlaubt. Eine weitere Verschiebung des Verstärkerkolbens 3 in Be­ tätigungsrichtung ist ausgeschlossen. Damit ist sicherge­ stellt, daß in der Arbeitskammer 19 des Bremsdruckgebers ein ausreichendes Mindestvolumen zur Verfügung steht.

Im weiteren sei davon ausgegangen, daß sich der Betäti­ gungskolben 6 beispielsweise bei hohen Reibwerten der Fahrbahn bereits so weit in Betätigungsrichtung verschoben hat, daß der Abstand s einen negativen Wert angenommen hat und daß das erste 2/2-Wegeventil 11 durch das mit dem An­ schlag 15 des Betätigungshebels 4 in Eingriff stehende Be­ tätigungselement 14 umgeschaltet worden ist. Tritt in einem derartigen Betriebszustand wiederum ein kritischer Schlupfwert an den dem Bremsbetätigungsorgan 20 zuge­ ordneten Fahrzeugrad ein, so schaltet das Einströmventil 10 wieder um, wodurch nahezu gleichzeitig das zweite 2/2-Wegeventil 12 in eine Sperrstellung gelangt. Der Ge­ häuseringraum 7 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 ist nunmehr über das erste 2/2-Wegeventil 11 mit dem Druckraum 5 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 verbunden, wodurch der Verstärkerkolben 3 in Bremslöserichtung druckbeaufschlagt wird. Durch eine geeignete Bemessung der in diesem Fall wirksamen Flächen ist vorgesehen, daß sich der Verstärkerkolben 3 des hydraulischen Kraftverstärkers in Bremslöserichtung soweit verschiebt, bis der Abstand s den Nullwert annimmt und daß erste 2/2-Wegeventil 11 in eine Stellung gelangt, in der der Gehäuseringraum 7 wiederum hydraulisch abgesperrt ist, so daß eine weitere Verschiebung des Verstärkerkolbens 3 in Betätigungs­ richtung ausgeschlossen ist.

Aus der vorstehenden Funktionsbeschreibung geht demnach hervor, daß der Betätigungskolben 6 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 während der Bremsschlupfregelung jeden­ falls eine Stellung einnimt, in der der Anschlag 15 des Betätigungshebels 4 gerade noch im Eingriff mit dem Ende des Betätigungselementes 14 des ersten 2/2-Wegeventils 11 steht (Abstand s=0). In dieser Axiallage des Verstärker­ kolbens 3 ist in der Arbeitskammer 19 des Hauptzylinders stets ein Volumen eingeschlossen, das zur Notbetätigung der Bremsbetätigungsorgane 20 ausreicht, selbst wenn die hydraulische Hilfskraftunterstützung ausfallen sollte.

Das während der Bremsschlupfregelung aus dem Brems­ betätigungsorgan 20 entnommene Druckmittel wird unmittel­ bar aus dem Druckraum 5 des hydraulischen Kraftver­ stärkers 2 über die Dichtmanschette 18 ergänzt.

Claims (4)

1. Hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem ein Gehäuse 1, einen Verstärkerkolben 3, und einen Betätigungshebel 4 aufweisenden hydrau­ lischen Kraftverstärker 2, einem dem Kraftverstärker nachgeschalteten Hauptzylinder mit mindestens einer Arbeitskammer 19, an die Bremsbetätigungsorgane 20 angeschlossen sind, und einer Ventileinrichtung, deren erstes Ventil 11 in Abhängigkeit von der Axial­ lage seines Betätigungselementes 14 einen durch den Verstärkerkolben 3 begrenzten Gehäuseringraum 7 über ein in einem Bremsschlupfregelfall ansprechendes Ein­ strömventil 10 entweder mit einem drucklosen Nach­ laufbehälter 17 oder einem Druckraum 5 des hydrau­ lischen Kraftverstärkers 2 verbindet, während ein zweites, druckgesteuertes Ventil 12 normalerweise eine Verbindung zwischen dem Gehäuseringraum 7 und dem drucklosen Nachlaufbehälter 17 aufrecht erhält und im Bremsschlupfregelfall den Gehäuseringraum 7 hydraulisch absperrt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Ventil (11) ein wegge­ steuertes 2/2-Wegeventil ist, das mittels des Be­ tätigungshebels (4) des hydraulischen Verstärkers (2) betätigbar ist.

2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Be­ tätigungselementes (14) des ersten Ventils (11) mit einem am Betätigungshebel (4) angebrachten Anschlag (15) zusammenwirkt.

3. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Be­ tätigungselementes (14) im Abstand (s) vom Anschlag (15) angeordnet ist.

4. Hydraulische Bremsanlage nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste Ventil (11) einen Überhub auf­ weist, dessen Betrag vom Abstand (s) zwischen dem Ende des Betätigungselementes (14) und dem Anschlag (15) abhängig ist.