DE3542601A1

DE3542601A1 - Schlupfgeregelte bremsanlage

Info

Publication number: DE3542601A1
Application number: DE19853542601
Authority: DE
Inventors: Jochen Burgdorf
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1985-12-03
Filing date: 1985-12-03
Publication date: 1987-06-04
Also published as: US4749240A; FR2590858B1; GB2183758B; KR870005854A; FR2590858A1; GB8626977D0; GB2183758A; JPS62131854A

Description

Die Erfindung betrifft eine schlupfgeregelte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem statischen Bremskreis, in den im Regelfalle Druckmittel aus einem dynamischen Druckmittelkreis einsteuerbar ist und mit einem Bremsdruckgeber, der eine Hauptzylinderanordnung und einen hydraulischen Bremskraftverstärker mit Regel ventil und mit einem mit dem Bremspedal koppelbaren Ver stärkerkolben aufweist, wobei an den Verstärkerraum min destens ein dynamischer Bremskreis angeschlossen ist.

Bekannte mehrkreisige Bremsanlagen, die nach dem Prinzip des dynamischen Einströmens in einen Bremskreis arbeiten und bei denen der dynamische Druck dem Druck entspricht, der auch auf den hydraulischen Verstärkerkolben einwirkt, haben den Nachteil, daß bei Ausfall dieses Kreises sowohl die Verstärkung als auch die Bremswirkung dieses Kreises verlorengeht.

Man hat auch bereits Bremsanlagen vorgeschlagen (P 35 07 484.1), die einen mit dem Hauptzylinder verbundenen, pedalbetätigten Bremskraftverstärker mit einem Ver stärkerkolben und einem Verstärkerraum aufweisen, in dem sich über ein Bremsventil ein der Fußkraft proportionaler Hilfsdruck einstellt und die mit einem Füllstufenzylinder ausgestattet sind, der mit einer Stufenbohrung versehen ist, in der ein Zweistufenkolben verschiebbar gelagert ist, wobei vor der großen Stufe des Zweistufenkolbens eine Druckkammer vorgesehen ist und vor der kleinen Stufe eine Füllkammer. Die Druckkammer ist dabei an den Ver stärkerraum und die Füllkammer an die eine Arbeitskammer des Hauptzylinder angeschlossen, wobei in die Verbin dungsleitung, die den Verstärkerraum mit der Druckkammer des Füllstufenzylinders verbindet, ein Rückschlagventil eingeschaltet ist und der Steuerschieber des Bremsventils mit einem Ventilkörper zusammenwirkt, über den das Brems ventil mit der Druckkammer verbunden ist. Diese bekannte Bremsanlage hat den Nachteil, daß sie einen verhältnis maßig großen Platzbedarf aufweist, da der Füllstufenzy linder als ein zusätzliches separates Aggregat ausgebil det ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage der in Frage stehenden Art zu schaffen, bei der bei Ausfall der Hilfsdruckquelle auch in dem an den hydraulischen Verstärker angeschlossenen dynamischen Bremskreis noch ein Bremsdruck über die Fußkraft aufbau bar ist, so daß alle Radbremsen bremsbar bleiben. Die Bremsanlage soll besonders einfach im Aufbau sein und ohne komplizierte zusätzliche Teile arbeiten und so aus gebildet sein, daß vorhandene Bremsanlagen mit hydrauli schem Verstärker nachrüstbar sind.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwei Arbeitsräume der Hauptzylinderanordnung durch einen als Stufenkolben ausgebildeten Trenn- bzw. Schwimmkolben von einander getrennt sind, wobei die kleinere Stufe des Stufenkolbens dichtend in der Hauptzylinderbohrung für den mit dem Bremspedal koppelbaren ersten Hauptzy linder- bzw. Druckstangenkolben geführt ist und die große Stufe in einer Hauptzylinderbohrung, die einen Arbeits raum bildet, der einerseits über einen Druckmittelweg un mittelbar an den Verstärkerraum und andererseits an den dynamischen Bremskreis angeschlossen ist und wobei ein Füllraum, beispielsweise eine Ringkammer, hinter dem Druckstangenkolben über eine Druckleitung, in die ein Mehrwegeventil eingeschaltet ist, sowohl an den Vor rats- und Druckausgleichsbehälter, als auch an die mit dem Verstärkerraum verbundene Druckleitung anschließbar ist.

Zweckmäßigerweise ist in den Zulauf von der Hilfsdruck quelle zum Regelventil des hydraulischen Bremskraftver stärkers oder im Regelventil selbst ein Rückschlagventil eingeschaltet, das ein Rückströmen des Druckmittels vom Verstärkerraum zur Hilfsdruckquelle ausschließt.

Mit Vorteil wirkt das Bremspedal über ein Druckglied, beispielsweise über eine Kolbenstange, auf den Verstär kerkolben ein, der seinerseits mit dem ersten Hauptzylin derkolben gekoppelt ist, wobei zwischen der Kolbenstange und dem Verstärkerkolben ein Getriebe, beispielsweise ein Hebelgestänge eingeschaltet ist, das eine Relativver schiebung zwischen Kolbenstange und Verstärkerkolben ge stattet, bei Ausfall des Bremskraftverstärkers jedoch beide Teile kraftschlüssig miteinander verbindet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist in den Druckmit telweg vom Verstärkerraum zum Arbeitsraum vor dem als Stufenkolben ausgebildeten zweiten Hauptzylinderkolben ein Ventil eingeschaltet, das ein Rückströmen des Druck mittels aus dem Arbeitsraum in den Verstärkerraum aus schließt, wenn der Druck im Verstärkerraum unter einen Sollwert absinkt.

Durch den vom Verstärkerdruck beaufschlagten, gestuften Trenn- oder Schwimmkolben wird bei intaktem Verstärker nur die Vorderachse aus dem Druckkreis versorgt, während die Hinterachse dynamisch aus dem Verstärker versorgt wird, wobei der Schwimmkolben an seinem Gehäuseanschlag bleibt. Bei Verstärkerausfall wird der Schwimmkolbenraum durch ein Rückschlagventil vom Speicher bzw. von der Hilfsdruckquelle abgesperrt, wobei der Druckkreis den Schwimmkolben betätigt und dadurch die Bremsen der Hinterachse mit statischem Druck versorgt. Dabei steigt die Verzögerung bei gleicher Fußkraft gegenüber einem System mit rein dynamischer Hinterachse bei Verstärker ausfall an, während gleichzeitig der Pedalweg um das Schluckvolumen des Hinterachskreises zunimmt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Abbildung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor.

Nach der Abbildung besteht die erfindungsgemäße Brems anlage im wesentlichen aus einem pedalbetätigten langge streckten hydraulischen Bremsdruckgeber, der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet ist, aus einer Hilfsdruck quelle 2, einem Vorrats- und Druckausgleichsbehälter 3 und aus elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wegeventilen 4 bis 6, über die die Radbremsen bzw. Vorder- und Hinter räder VR, VL, HR und HL in zwei hydraulisch getrennten Bremskreisen angeschlossen sind. Die Ventile 4 bis 6 sind normalerweise, d.h. solange sie nicht erregt sind, auf Durchlaß geschaltet. Ferner ist eine von den Vorder- und von den Hinterrädern VR, VL, HR, HL zu dem Ausgleichsbe hälter 3 führende Rücklaufleitung 10 vorhanden, die jedoch mit Hilfe von drei weiteren 2/2-Wegeventilen 7 bis 9 von den Radbremszylindern abgetrennt ist, solange die Ventile 7 bis 9 nicht erregt sind.

Der Bremsdruckgeber 1 setzt sich wiederum aus einem hydraulischen Bremskraftverstärker 11 und aus einer Hauptzylinderanordnung 12 sowie aus einer Positionie rungseinrichtung 13 zusammen.

An den Bremskraftverstärker 11 ist ein Bremskreis, näm lich der Hinterrad-Bremskreis 14 unter Zwischenschaltung des Arbeitsraums 15 der Hauptzylinderanordnung 12 ange schlossen, während der Arbeitsraum 16 der Hauptzylinder anordnung 12, die hier als Tandem-Hauptzylinder ausgebil det ist, über einen separaten Bremskreis 18 mit den Vor derrädern VR bzw. VL verbunden ist. Der Hauptzylinder kreis 18 einer derartigen Anordnung wird als statischer Druckmittelkreis, der Hinterachskreis 14 als dynamischer Druckmittelkreis bezeichnet, weil in diesem Kreis 14 der Druck von der Stellung eines über ein Hebelgestänge 41 pedalbetätigten Regelventiles 19 bestimmt wird, welches je nach Verschiebung eines Ventilkolbens 20 mehr oder weniger Druck aus der Hilfsenergiequelle 2 in den Ver stärkerraum 21 und von dort über die Druckleitungen 26, 30 und den Arbeitsraum 15 in den Bremskreis 14 einströmen läßt.

Der bei Betätigung eines Bremspedales 22 im Verstärker raum 21 aufgebaute bzw. durch das Regelventil 19 einge steuerte Druck wirkt gleichzeitig auf den ersten oder Druckstangenkolben 43 der Hauptzylinderanordnung 12 und führt, wie ohne weiteres verständlich ist, zum Aufbau von Bremsdruck im Arbeitsraum 16 des statischen Bremskreises 18, der zu den Vorderrädern VR und VL führt. Dadurch daß der Trenn- bzw. Schwimmkolben 42 einen größeren wirksamen Querschnitt aufweist, als der Druckstangenkolben 43, ver bleibt der Hauptzylinderkolben 42 bei intaktem Verstärker 11 an seinem Anschlag 17 am Hauptzylindergehäuse. In einer Ringkammer 23 der Hauptzylinderanordnung 12 herrscht zunächst Atmosphärendruck, weil diese Kammer 23 über ein sogenanntes Hauptventil 24 in der Ruhestellung, in der das Ventil nicht erregt ist, mit dem Druckaus gleichsbehälter 3 in Verbindung steht.

An jedem Rad VL, VR, HL, HR des mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage ausgerüsteten Fahrzeugs befindet sich ein Sensor, der z.B. als induktiver Meßwertaufnehmer ausge bildet ist und der Informationen über das Raddrehver halten in einen elektronischen Regler einspeist (nicht näher dargestellt). Dieser Regler enthält u.a. eine elek tronische Verknüpfungslogik in Form von festverdrahteten oder programmierbaren Schaltkreisen, wie Microprozes soren, und erzeugt nach Auswertung der Sensorsignale Steuerbefehle, die an den Ausgängen des Reglers anstehen und über nicht gezeigte Signalleitungen zu den ent sprechenden Magnetventilen 4-9 und 24 weitergeleitet werden.

Beim Einsetzen der Bremsschlupfregelung wird das Haupt ventil 24 umgeschaltet. Dadurch wird ein von dem Verstär kerraum 21 in die Vorkammer 23 führender Druckmittelweg 26, 30, 38 freigegeben, so daß Druckmittel in die Ring kammer 23 einströmt, von wo aus das Druckmittel über eine am Umfang des Kolbens 43 angeordnete Manschettendich tungen 32, die die Funktion eines Rückschlagventils aus übt, dynamisch in die Arbeitskammer 16 eingespeist wird, die mit den Radbremsen der Vorderräder VL, VR in Ver bindung steht.

Da die Druckleitung 30 über den Gehäuseanschluß 27 auch an den Arbeitsraum 15 der großen Stufe des Trenn- oder Schwimmkolbens 42 angeschlossen ist, herrscht auch im Arbeitsraum 15 und im angeschlossenen Hinterradbremskreis 14 geregelter Druck, d.h. der gleiche Druck, der auch im Verstärkerraum 21 vorhanden ist.

Der dynamisch eingesteuerte Druck führt gleichzeitig zum Zurückstellen einer Positionierungshülse 33 der Posi tionierungseinrichtung 13, wodurch der Kolben 43 in der Hauptzylinderanordnung 12 eine definierte Lage einnimmt.

Durch die dynamische Einsteuerung von Druckmittel in den statischen Bremskreise 18 der Vorderräder VR, VL und in die Ringkammer 23, die für den Rückstelldruck auf die Positionierungshülse 33 maßgeblich ist, wird auch bei häufigem Druckabbau durch Abfluß von Druckmittel über die umgeschalteten Ventile 7 und 8 ein "Leerregeln" des Ar beitsraumes 16 ausgeschlossen.

Bei einem Defekt im Hilfsenergieversorgungssystem 2, das im wesentlichen aus einer Druckmittelpumpe 35 mit dem zugehörigen Rückschlagventil 34 und aus einem Druckmit telspeicher 36 besteht, spricht die Druckwarnschaltung (DWS) 37 an, meldet diesen Zustand dem elektrischen Regler der Bremsanlage und führt, je nach Höhe des Rest druckes, zur Abschaltung der Bremsschlupfregelung.

Defekte im dynamischen Druckmittelweg innerhalb des Bremsdruckgebers 1, z.B. ein Defekt im Verstärkerraum 21 oder in der Leitung 26 oder ein undichtes Hauptventil 24, sind durch die Wegmessung oder Lageermittlung der Posi tionierungshülse 33 feststellbar. Verhindert nämlich ein Leck oder ein Defekt im Druckmittelweg 26, 30, 38 die Einströmung von dynamischen Druck in die Ringkammer 23, führt dies bei der Bremsschlupfregelung zu einer Ver ringerung des Volumens im Arbeitsraum 16 und zu einer er heblichen Verschiebung der Positionierungshülse 33 nach links, bezogen auf die Abbildung, wodurch dann schließ lich - wenn das restliche Druckmittelvolumen in den Vor derradkreisen zu gering wird - ein nicht näher darge stellter Schalter betätigt wird, der den Signalweg von einer Spannungsquelle zu einem Eingang des elektronischen Reglers öffnet, wodurch die Bremsanlage teilstillgelegt oder vollständig abgeschaltet wird.

Bei Ausfall der Energieversorgung 2, z.B. durch fehlende elektrische Spannung am Pumpenmotor 35, durch einen Pum pendefekt oder einen Leitungsbruch, wird bei Pedalbetäti gung über das Regelventil 19 der Rücklaufkanal 46 ver schlossen und die Kolbenstange 40 mit dem Verstärker kolben 39 mechanisch verbunden.

Bei weiterer Bewegung des Verstärkerkolbens 39 wird nach dem Verschieben der Hauptzylinderkolben 42, 43 in den Bremskreisen 14, 18 Druck aufgebaut, wobei das Rück schlagventil 47 verhindert, daß die Schaltmittel, Schläuche und Speicher Druckmittel aus dem Verstärkerraum 21 aufnehmen.

Ordnet man den Durchmessern D ₁, D ₂, D ₃ und D ₄ entsprechende Querschnittsflächen F ₁ bis F ₄ zu, dann vorzugsweise folgendes Flächenverhältnis:

F₁ = F₂ + (F₃ - F₄)

Auflistung der Einzelteile 1 Bremsdruckgeber
2 Hilfsdruckquelle
3 Vorrats- und Druckausgleichsbehälter
4 bis 9 elektromagnetisch betätigtes Wegeventil
10 Rücklaufleitung
11 hydraulischer Bremskraftverstärker
12 Hauptzylinderanordnung
13 Positionierungseinrichtung
14 Hinterrad-Bremskreis
15 und 16 Arbeitsraum
17 Anschlag
18 Bremskreis
19 Regelventil
20 Ventilkolben
21 Verstärkerraum
22 Bremspedal
23 Ringkammer
24 Hauptventil, Mehrwegeventil
25 Hauptzylinderbohrung
26 Kanal, Druckmittelweg
27 Gehäuseanschluß
28 Hauptzylinderbohrung
29 Ringkammer
30 Druckleitung
31 und 32 Manschettendichtung
33 Positionierungshülse
34 Rückschlagventil
35 Druckmittelpumpe
36 Druckmittelspeicher
37 Druckwarnschalter
38 Druckleitung
39 Verstärkerkolben
40 Kolbenstange
41 Hebel-Gestänge
42 zweiter Hauptzylinder-, Schwinn-/Trennkolben
43 erster Hauptzylinderkolben, Druckstangenkolben
44 kleine Kolbenstufe
45 große Kolbenstufe
46 Zulauf
47 Rückschlagventil

Claims

1. Schlupfgeregelte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem statischen Bremskreis (18), in den im Regelfalle Druckmittel aus einem dynamischen Druckmittelkreis einsteuerbar ist und mit einem Bremsdruckgeber (1), der eine Hauptzylinderanordnung (12) und einen hydraulischen Bremskraftverstärker (11) mit Regelventil (19) und mit einem mit dem Bremspedal (22) koppelbaren Verstärkerkolben (39) aufweist, wobei an den Verstärkerraum (21) min destens ein dynamischer Bremskreis (14) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Arbeitsräume (15, 16) der Hauptzylinderanordnung (12) durch einen als Stufenkolben ausgebildeten Schwimmkolben (42) voneinander getrennt sind, wobei die kleinere Stufe (44) des Stufenkolbens dichtend in der Hauptzylinderbohrung (25) für den mit dem Brems pedal (22) koppelbaren ersten Hauptzylinder- bzw. Druckstangenkolben (43) geführt ist und die große Stufe (45) in einer Hauptzylinderbohrung (28), die einen Arbeitsraum (15) bildet, der einerseits über einen Druckmittelweg (30, 26) unmittelbar an den Ver stärkerraum (21) und andererseits an den dynamischen Bremskreis (14) angeschlossen ist und wobei ein Füll raum, beispielsweise eine Ringkammer (23) hinter dem Druckstangenkolben (43) über eine Druckleitung (38), in die ein Mehrwegeventil (24) eingeschaltet ist, so wohl an den Vorrats- und Druckausgleichsbehälter (3) als auch an die mit dem Verstärkerraum (21) verbun dene Druckleitung (30) anschließbar ist.

2. Schlupfgeregelte Bremsanlage nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß in den Zu lauf (46) von der Hilfsdruckquelle (2) zum Regelven til (19) des hydraulischen Bremskraftverstärkers (11) oder im Regelventil (19) selbst ein Rückschlagventil (47) eingeschaltet ist, das ein Rückströmen des Druckmittels vom Verstärkerraum (21) zur Hilfsdruck quelle (2) ausschließt.

3. Schlupfgeregelte Bremsanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremspedal (22) über ein Druckglied, beispiels weise über eine Kolbenstange (40) auf den Verstärker kolben (39) einwirkt, der seinerseits mit dem ersten Hauptzylinderkolben (43) gekoppelt ist, wobei zwi schen der Kolbenstange (40) und dem Verstärkerkolben (39) ein Getriebe, beispielsweise ein Hebel-Gestänge (41) eingeschaltet ist, das eine Relativverschiebung zwischen Kolbenstange (40) und Verstärkerkolben (39) gestattet, bei Ausfall des Bremskraftverstärkers (11) jedoch beide Teile (39 und 40) kraftschlüssig mitein ander verbindet.

4. Schlupfgeregelte Bremsanlage nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckmittelweg (26, 30) vom Verstärkerraum (21) zum Arbeitsraum (15) vor dem als Stufenkolben ausge bildeten Schwimmkolben (42) ein Ventil eingeschaltet ist, das ein Rückströmen des Druckmittels aus dem Arbeitsraum (15) in den Verstärkerraum (21) aus schließt, wenn der Druck im Verstärkerraum unter einen Sollwert absinkt.