DE3537127A1 - Blockierschutzbremsanlage - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Blockierschutzbremsanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Durch die Druckschrift GB 20 36 222A ist eine gattungsgemäße Blockierschutzbremsan­ lage bekannt. Sie besitzt einen zweikreisigen Hauptzylinder, eine zweikreisige Rückförderpumpe, vier Bremskreiszweige für vier Radbremsen und je Bremskreiszweig ein eingebautes Druck­ modulationsventil, das in Form eines 3/3-Wegeventils ausge­ bildet ist und im Blockierschutzfall aus der zugeordneten Rad­ bremse Druckmittel abströmen läßt und dem zugeordneten Kreis der Rückförderpumpe zuführt. Die Rückförderpumpe pumpt ihr zu­ strömendes Druckmittel zum Hauptzylinder und gegebenenfalls einem Speicher, so daß dieses Druckmittel bei einer nachfol­ genden Bremsdruckerhöhung mittels des Druckmodulationsventils der Radbremse wieder zugeführt werden kann. Diese Blockier­ schutzbremsanlage ist sehr aufwendig, so daß sie zum Einbau in kleinere und deshalb preiswertere Fahrzeuge zu teuer ist. Es stellte sich deshalb die Aufgabe, eine Blockierschutzbrems­ anlage zu schaffen, mittels der bei weniger technischem Auf­ wand sowohl kurze Bremswege als auch gute Spurhaltung eines Fahrzeugs erreicht werden.

Vorteile der Erfindung

Die Blockierschutzbremsanlage mit den kennzeichnenden Merkma­ len des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß bei wenig technischem Aufwand ein Bremskreis einen höchstmöglichen Beitrag zur Brem­ sung des Fahrzeugs leistet, während der andere Bremskreis ebenfalls zur Bremsverzögerung beiträgt und gleichzeitig eine gute Spurhaltung des Fahrzeugs sicherstellt. Die Blockier­ schutzbremsanlage ist dadurch sehr leistungsfähig und trotz­ dem preisgünstig.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt­ anspruch angegebenen Blockierschutzbremsanlage möglich. Der Anspruch 2 gibt an, in welcher Größenordnung ein für gute Bremsverzögerung vorteilhafter Restbremsdruck zu wählen ist. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 haben den Vor­ teil, das der Restbremsdruck weitgehend konstant bleibt bis zum Umschalten des Druckmodulationsventils. Die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruchs 4 haben den Vorteil, daß das Rest­ bremsdruckhalteventil wenig Bauraum benötigt und in einfacher Weise zusammenbaubar ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Blockierschutz­ bremsanlage ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Blockierschutzbremsanlage in schematisierter Darstellung und

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der Blockierschutzbremsan­ lage gemäß der Fig. 1 im Längsschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Blockierschutzbremsanlage 2 umfaßt einen zweikreisigen Hauptbremszylinder 3, zwei Bremskreise I, II, zwei Druckmo­ dulationsventileinrichtungen 4, 5, Radbremsen 6, 7, 8, 9, zwei Rückförderpumpen 10, 11, einen Pumpenantriebsmotor 12, zwei Speicher 13, 14 und ein Restbremsdruckhalteventil 15.

Der Hauptbremszylinder 3 ist beispielsweise aus dem allge­ meinen Stand der Technik entnehmbar und hat zwei Hauptzylin­ derkolben 16 und 17 zum Erzeugen von Bremsdrücken in den Bremskreisen I und II. Der Hauptzylinderkolben 16 ist bei­ spielsweise verschiebbar mittels eines Bremspedals 18 unter Zwischenschaltung eines Bremspedalhebels 19 und einer Pedal­ stange 20. Eine Leitung 21, die zum Bremskreis I gehört, führt vom Hauptbremszylinder 3 zur Druckmodulationsventil­ einrichtung 4. Eine andere Leitung 22 gehört zum Bremskreis II und führt von dem Hauptbremszylinder 3 zu der Druckmodu­ lationsventileinrichtung 5. Eine weitere Leitung 23 führt von der Druckmodulationsventileinrichtung 4 zu einer Bremskreis­ diagonale 24, die mit den Radbremsen 6 und 7 verbunden ist und zum Bremskreis I gehört. Die Radbremse 6 gehört zu einer Vorderradachse V und die Radbremse 7 zu einer Hinterradachse H eines nicht dargestellten Fahrzeugs. Eine andere Leitung 25 führt von der Druckmodulationsventileinrichtung 5 zu ei­ ner Bremskreisdiagonale 26, die mit den Radbremsen 8 und 9 verbunden ist und zum Bremskreis II gehört. Die Radbremse 8 gehört zu der Vorderradachse V, und die Radbremse 9 gehört zu der Hinterradachse H.

Die Speicher 13 und 14 sind über Leitungen 27 bzw. 28 mit der jeweiligen Druckmodulationsventileinrichtung 4 bzw. 5 verbunden. Außerdem stehen die Rückförderpumpen 10 und 11 über diese Leitungen 27 bzw. 28 mit den Druckmodulations­ ventileinrichtungen 4 bzw. 5 in Verbindung. Ausgangsseitig sind die Rückförderpumpen 10, 11 über Leitungen 31 bzw. 32 mit den Leitungen 21 bzw. 22 und dadurch mit dem Hauptzy­ linder 3 verbunden. In die Druckmodulationsventileinrich­ tungen 4 und 5 sind in an sich bekannter Weise Einwegven­ tile 33 und 34 eingebaut, die als Sicherheitsventile dienen beim Beenden von Bremsungen.

Die Leitung 28 des Bremskreises II ist durchtrennt. In die Trennstelle ist das in der Fig. 2 im einzelnen dargestellte Restbremsdruckhalteventil 15 eingebaut.

Das Restbremsdruckhalteventil 15 hat ein Gehäuse 35 mit An­ schlüssen 36 und 37, einen Kugelsitz 38, eine Kugel 39, eine Kugelaufnahmekammer 40, einen Schließstößel 41, eine Schließ­ feder 42 und eine Federkammer 43.

Der Kugelsitz 38 kommuniziert mit dem Anschluß 36. Die Kugel­ aufnahmekammer 40 hat eine Kugelaufnahmebohrung 44, die gleich­ achsig zum Kugelsitz 38 ausgerichtet ist und in der die Kugel 39 beweglich ist. Der Kugelsitz 38 befindet sich an einem Sitz­ ring 45, der mit der Kugelaufnahmekammer 40 verbunden ist. Im Bereich des Äquators der Kugel 39 gehen von der Kugelaufnahme­ bohrung 44 Abströmöffnungen 46 aus. Diese Abströmöffnungen 46 öffnen sich in eine Aufnahmebohrung 47, die sich in dem Gehäuse 35 befindet und die Kugelaufnahmekammer 40 in sich aufnimmt. Im Bereich der Abströmöffnungen 46 hat die Kugelaufnahmekam­ mer 40 einen reduzierten Durchmesser, so daß zwischen ihr und der Aufnahmebohrung 47 ein Ringraum offen bleibt, durch den hindurch die Abströmöffnungen 46 mit dem Anschluß 37 kommunizieren. Gleichachsig zu dem Ventilsitz 38 ausgerich­ tet hat die Kugelaufnahmekammer 40 eine Führungsbohrung 48, die sich in einer von dem Ventilsitz 38 abgekehrten Stirn­ wand 49 der Kugelaufnahmekammer 40 befindet. Der Schließ­ stößel 41 erstreckt sich durch diese Führungsbohrung 48 hin­ durch und endet bei der Kugel 39. Benachbart zu der Stirn­ wand 49 ist in die Kugelaufnahmekammer 40 ein Abdichtring 50 eingebaut, durch den hindurch der Schließstößel 41 längsver­ schiebbar ist. Der Abdichtring 50 wird von Beilageringen 51 fixiert. Ein weiterer Dichtring 52 sorgt dafür, daß der vor­ her erwähnte Ringraum in axialer Richtung druckdicht abge­ schlossen ist. Außerhalb der Kugelaufnahmekammer 40 hat der Schließstößel 41 eine Schulter 53, gegen die die Schließfe­ der 42 in Richtung auf die Kugel 39 wirkt. In der Verlänge­ rung der Aufnahmebohrung 47 ist in dem Gehäuse 35 ein Ge­ windeloch 54 angeordnet. Die Federkammer 43 ist im wesent­ lichen topfförmig ausgebildet und hat im Bereich ihres of­ fenen Endes ein Einschraubgewinde 55. Mittels dieses Ein­ schraubgewindes 55 ist die Federkammer 43 in das Gehäuse 35 eingeschraubt. Dabei fixiert die Federkammer 43 die Kugel­ aufnahmekammer 40 und den Sitzring 45 in dem Gehäuse 35. Die Schließfeder 42 stützt sich in der Federkammer 43 ab. Die Federkammer 43 hat eine Belüftungsöffnung 56. Von der Kugelaufnahmekammer 40 aus gesehen ist der Schließstößel 41 hinter der Schulter 53 so weit verlängert, daß er einen Anschlagzapfen 57 bildet, der im Normalfall von einem An­ schlag 58, der von einer Stirnwand der Federkammer 43 ge­ bildet ist, einen Abstand hat. Der Anschluß 36 ist mit der Druckmodulationsventileinrichtung 5 verbunden; der Anschluß 37 kommuniziert mit dem Speicher 14 und über die Leitung 30 mit der Rückförderpumpe 11.

Die Schließfeder 42 drückt über die Schulter 53 den Schließ­ stößel 41 gegen die Kugel 39, die dadurch gegen ihren Kugel­ sitz 38 gedrückt wird. Die Schließfeder 42 ist so bemessen, daß sich die Kugel 39 erst dann von ihrem Kugelsitz 38 ab­ hebt, wenn durch den Anschluß 36 ein Druck zugeführt wird, der einem vorgewählten Restbremsdruck entspricht. Dieser Restbremsdruck liegt beispielsweise bei 30 bar, wenn die zugeordnete Fahrzeugbremsanlage so ausgebildet ist, daß der für Vollbremsungen auf griffiger Fahrbahn geeignete Brems­ druck etwa bei 150 bar liegt. Der Restbremsdruck beträgt demnach beispielsweise etwa 20% des normalerweise höch­ sten Bremsdrucks. In Abhängigkeit von typbedingten Fahr­ zeugabmessungen kann natürlich die Größe des vorzuwählenden Restbremsdruckes von dem genannten Beispiel nach unten oder oben abweichen. Zur Ermittlung eines bestgeeigneten Rest­ bremsdruckes können Versuche durchgeführt werden beispiels­ weise innerhalb eines Bereiches von 10% bis 40 % des höch­ sten zu erwartenden Bremsdrucks.

Wenn der genannte vorgewählte Restbremsdruck erreicht ist, wird die Schließkraft der Schließfeder überwunden und dadurch strömt Druckmittel vom Anschluß 36 her zwischen der Kugel 39 und dem Ventilsitz 38 hindurch in die Kugelaufnahmebohrung 44. Das Druckmittel strömt dann durch die Abströmöffnungen 46 zum Anschluß 37. Das Druckmittel beaufschlagt dabei auch den Schließstößel 41 mit einem Druck, der vom Rückstau des Druck­ mittels an dem Anschluß 37 abhängig ist. Der Durchmesser des Schließstößels 41 ist im wesentlichen gleich groß gewählt wie der wirksame Durchmesser des Kugelsitzes 38. Dies hat den Vorteil, daß die wirksame druckbeaufschlagte Fläche nach dem Öffnen des Kugelventils unverändert bleibt und kein Drucksprung entsteht.

Wird der Rückstau an dem Anschluß 37 vermindert auf eine Höhe, die gleich oder niedriger ist als der vorgewählte Restbremsdruck, so schließt die Schließfeder 42 mittels der Kugel 39 den Ventilsitz 38, so daß der vorgewählte Restbremsdruck am Anschluß 36 erhalten bleibt.

Funktionsweise der Blockierschutzbremsanlage

Bei einer Betätigung des Bremspedals 18 wird der Hauptzylin­ derkolben 16 verschoben. Er erzeugt einen Bremsdruck, der in dem Bremskreis I wirksam wird und auch den Hauptzylinderkol­ ben 17 verschiebt. Der Hauptzylinderkolben 17 wiederum er­ zeugt ebenfalls Bremsdruck, der im Bremskreis II wirksam wird. Im Normalbremsfall, wenn also keine Blockiergefahr be­ steht, gelangt der Bremsdruck des Bremskreises I durch die Leitung 21, die Druckmodulationsventileinrichtung 4, die Leitung 23 und die Bremskreisdiagonale 24 in die Radbrem­ sen 6 und 7. In gleicher Weise gelangt Druck des Brems­ kreises II durch die Leitung 22, die Druckmodulationsven­ tileinrichtung 5, die Leitung 25 und die Bremskreisdiago­ nale 26 in die Radbremsen 8 und 9. Die Druckmodulations­ ventileinrichtungen 4 und 5 sind beispielsweise in an sich bekannter Weise als 3/3-Druckmodulationsventile ausgebildet und in der bereits eingangs angedeuteten Weise im Normal­ bremsfall auf Durchgang geschaltet.

Werden mittels des Bremspedals 18 die Bremsdrücke in den Bremskreisen I und II soweit gesteigert, daß wenigstens an einer Radbremse Radblockiergefahr entsteht, dann wird dies über nicht dargestellte Sensoren und ein Steuergerät erkannt. Das Steuergerät schaltet dann diejenige der beiden Druckmo­ dulationsventileinrichtungen 4 oder 5, die für die Radbremse zuständig ist, an deren Rad die Radblockiergefahr auftritt, zunächst in eine Druckhaltestellung. Infolgedessen kann der Bremsdruck in der angesprochenen Radbremse nicht weiter ge­ steigert werden. Tritt die Radblockiergefahr beispielsweise auf, weil ein Rad, ohne daß das Bremspedal 18 zurückgenommen wird, von einer griffigen Unterlage auf beispielsweise Eis gerät, so wird die zugeordnete Druckmodulationsventileinrich­ tung 4 oder 5 in ihre Druckabsenkstellung umgeschaltet. Dies bewirkt, wenn dies bei der Druckmodulationsventileinrichtung des Bremskreises I durchgeführt wird, daß eine Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 3 und der betreffenden Rad­ bremse 6 bzw. 7 gesperrt wird, und daß die Radbremse durch die Druckmodulationsventileinrichtung 4 hindurch druckent­ lastet wird. Dabei fließt Druckmittel aus der Radbremse ab und in den Speicher 13 und gleichzeitig auch zu der Rück­ förderpumpe 10, die mittels des Pumpenantriebsmotors 12 an­ getrieben wird. Dabei ist der Speicher 13 vorzugsweise dazu bestimmt, einen ersten Druckmittelstoß aufzunehmen und Druck­ mittel solange zu speichern, bis die Rückförderpumpe 10 an­ gelaufen ist. Die Rückförderpumpe 10 drückt das ihr zugeführte Druckmittel in den Hauptbremszylinder 3 zurück, so lange bis die Druckmodulationsventileinrichtung 4 aus ihrer Bremsdruck absenkenden Stellung in ihre Bremsdruck erhöhend wirkende Grundstellung zurückgesteuert wird. Wenn während des Blockier­ schutzbetriebs das Bremspedal 18 willkürlich vom Fahrer ganz zurückgenommen wird, so tritt ein schnelles Lösen der Radbrem­ sen 6, 7 ein, weil das Einwegventil 33 sich in Richtung zum Hauptbremszylinder 3 öffnet.

Die Funktionsweise im Bremskreis II unterscheidet sich von der Funktionweise des Bremskreises I dadurch, daß, wenn die Druckmodulationsventileinheit 5 in ihre druckabsenkende Stel­ lung gesteuert ist, Druckabsenkungen in den Radbremsen 8 und 9 nur dann erfolgen, wenn die Bremsdrücke, die mittels des Hauptbremszylinders 3 eingesteuert wurden, über dem vorstehend beschriebenen Restbremsdruck liegen. Wurde während der Brem­ sung dieser Restbremsdruck überschritten, so strömt durch das sich öffenende Restbremsdruckhalteventil so viel Druckmittel zu dem Speicher 14 und der Förderpumpe 11, daß der Druck bis an die Ansprechschwelle des Restbremsdruckhalteventils 15 absinkt. Von da ab hält das Restdruckbremsventil 15 den Bremsdruck in den Radbremsen 8 und 9 konstant, so daß diese Radbremsen eine den Bremsweg verkürzende Mindestbremswirkung beibehalten. Demgegenüber arbeitet, wie bereits beschrieben, der andere Bremskreis I in vorbekannter Weise, so daß die ihm zugeordneten Fahrzeugräder bevorzugt zur Erzeugung von Spurhaltekräften zur Verfügung stehen.

Selbstverständlich kann das in der Fig. 2 dargestellte Rest­ bremsdruckhalteventil 15 auch durch ein marktübliches Druckbe­ grenzungsventil ersetzt werden. Die beiden zu einer Einheit zusammengefaßten Rückförderpumpen 10 und 11 gemäß der Fig. 1 können auch ausgetauscht werden gegen einzelne Pumpen mit je einem eigenen Pumpenantriebsmotor. Außerdem kann dem Haupt­ bremszylinder 3 ein Bremskraftverstärker zugeordnet werden, so daß die Blockierschutzbremsanlage 2 mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand am Bremspedal 18 auch schwerbeladene Fahrzeuge bremst.

Claims (4)

1. Blockierschutzbremsanlage mit einem zweikreisigen Haupt­ zylinder, mit Radbremsen für Fahrzeugräder, mit Druckmodu­ lationsventileinrichtungen zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremsen und einer Rückfördereinrichtung, die zwei Rückförderpumpen umfaßt, gekennzeichnet durch die Kom­ bination folgender Merkmale:

• a) daß Radbremsen (6, 7, 8, 9) für je ein Vorder- und ein diagonal gegenüberliegendes Hinterrad einer Bremskreis­ diagonalen (24 bzw. 26) zugeordnet sind,
• b) daß jede Bremskreisdiagonale (24, 26) über eine eigene Druckmodulationsventileinrichtung (4 bzw. 5) an den Hauptzylinder (3) angeschlossen ist, und
• c) daß zwischen einer der Druckmodulationsventileinrichtun­ gen (4 oder 5) und der zugeordneten Rückförderpumpe (10 oder 11) ein Bremsdruckhalteventil (15) eingebaut ist, das im Blockierschutzbetrieb einen vorgewählten Rest­ bremsdruck in den zugeordneten Radbremsen (8, 9) hält.

2. Blockierschutzbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Restbremsdruckhalteventil (15) so einge­ richtet ist, daß es einen Restbremsdruck in diesen zugeord­ neten Radbremsen (8, 9) in einer Höhe hält, die in einer Größenordnung zwischen 10% und 40% desjenigen Bremsdrucks liegt, der auf sehr griffiger Fahrbahn zum Blockieren von Rädern nötig ist.

3. Blockierschutzbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Restbremsdruckhalteventil (15) einen der Druckmodulationsventileinrichtung (5) zugeordneten Anschluß (36) hat, daß mit diesem Anschluß (36) ein Kugelsitz (38) kommuniziert, daß sich hinter diesem eine Kugelaufnahmekam­ mer (40) befindet, in der eine Kugel (39) beweglich ist, daß gleichachsig zum Kugelsitz (38) ein Schließstößel (41) gegen die Kugel (39) gerichtet ist, der von einer Schließfeder (42) belastet ist, wobei der Schließstößel (41) einen Durchmesser von im wesentlichen dem wirksamen Durchmesser des Kugelsitzes (38) hat und im Bereich dieses Durchmessers verschiebebeweg­ lich abgedichtet angeordnet ist relativ zu einer gleichachsig ausgerichteten Führungsbohrung (48) in einer Stirnwand (49) der Kugelaufnahmekammer (40) und dabei mit einem Teil seiner Länge aus dieser Kugelaufnahmekammer (40) herausragt und da­ durch einerseits mit einem in der Kugelaufnahmekammer (40) herrschenden Druck gegen die Kraft der Schließfeder (42) und andererseits im Sinne der Kraft dieser Schließfeder (42) vom Umgebungsluftdruck beaufschlagt ist.

4. Blockierschutzbremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schließfeder (42) außerhalb der Kugelauf­ nahmekammer (40) angeordnet ist und gegen eine am Schließ­ stößel (41) angeordnete Schulter (53) drückt, und daß die Schließfeder (42) von einer topfartig ausgebildeten Feder­ kammer (43) gehalten wird, die eine einen Axialanschlag für den Schließstößel (41) bildende Stirnwand (49) hat.