DE3604697A1

DE3604697A1 - Bremsanlage mit schlupfregelung

Info

Publication number: DE3604697A1
Application number: DE19863604697
Authority: DE
Inventors: Norbert Ocvirk; Guenter Trach; Horst Peter Becker
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1986-02-14
Filing date: 1986-02-14
Publication date: 1987-08-20
Also published as: FR2594395B1; JPS62258847A; GB8701826D0; GB2186647A; FR2594395A1; GB2186647B

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit Schlupfregelung, bestehend im wesentlichen aus einem pedalbetätigten Verstärker mit einem Hauptzylinder, an den über Druckmittelleitung die Radbremsen angeschlossen sind, aus einem hydraulischen Hilfsdruck-Versorgungssystem mit einer Hydraulikpumpe und mit einem Druckausgleichs- und Druckmittel- Vorratsbehälter, sowie aus Radsensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Bremsdruck- Steuersignalen, mit denen zur Schlupfregelung in die Druckmittelleitungen eingefügte elektromagnetisch betätigbare Druckmittel-Einlaßventile und -Auslaßventile steuerbar sind.

Bei einer zweikreisigen Bremsanlage des in Frage stehenden Typs nach einer älteren Anmeldung (P 35 02 451.8) ist ein Regelventil vorgesehen, das den Druck in dem von der Pumpe zu den beiden Bremsleitungen führenden Druckmittelweg in Abhängigkeit des Drucks in einem Arbeitsraum des Hauptzylinders regelt, wobei in den Druckmittelweg zwischen den Bremsleitungen und der Pumpe Rückschlagventile eingeschaltet sind. Außerdem verfügt diese Bremsanlage noch über einen Differenzdruck-Schalter, der in den elektronischen Schaltkreis eingeschaltet ist und der das Vorhandensein eines Differenzdrucks erkennen und auswerten läßt. Dieser Differenzdruck-Schalter steht über besondere Druckleitungen sowohl mit dem Druckmittelweg, der von der Pumpe zu den Bremsleitungen führt, als auch mit einem Arbeitsraum des Hauptzylinders in Verbindung.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Bremsanlage zu vereinfachen und anstelle von mehreren Schaltern, Ventilen und Leitungen zum Zwecke der Überwachung und Regelung des Pumpendrucks ein einziges, vergleichsweise einfach aufgebautes und besonders leistungsfähiges Aggregat vorzusehen.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Regel- und Drucküberwachungsventil mit drei Steuerkammern und mit drei, mit diesen Steuerkammern zusammenwirkenden Kolben erreicht, wobei die erste Steuerkammer über einen Druckmittelweg an die eine Druckkammer und die zweite Steuerkammer über einen anderen Druckmittelweg an die andere Druckkammer des Hauptzylinders und die als Ventilkammer ausgebildete dritte Steuerkammer einerseits an den Druckmittel-Vorratsbehälter und andererseits an die Druckleitung der Pumpe angeschlossen ist und wobei der erste Kolben sowohl in die erste Steuerkammer als auch in die zweite Steuerkammer eintaucht und mit dem zweiten, sowohl in die zweite als auch in die dritte Steuerkammer eintauchenden Kolben zusammenwirkt, der über ein Ventilglied, beispielsweise eine Ventilkugel den in Anlage an den Ventilsitz des dritten Kolbens gelangt, der in der dritten Steuerkammer zwischen zwei Anschlägen verschiebbar gelagert ist und eine Längsbohrung aufweist, die den Ventilsitz mit dem Teil der dritten Steuerkammer verbindet, der an die Druckleitung der Pumpe angeschlossen ist.

Vorzugsweise weist das Regel- und Drucküberwachungsventil mehrere koaxial hintreinanderliegende Kolben auf, von denen der eine Kolben mit einer Auflauframpe versehen ist, die mit einem im Gehäuse des Ventils gehalten und geführten Taststift eines Differenzdruck-Schalters zusammenwirkt, der an den elektronischen Schaltkreis angeschlossen ist.

Mit Vorteil ist der erste Kolben des Regel- und Drucküberwachungsventils von einer Feder beaufschlagt, die den ersten Kolben in der Bremslösestellung gegen den zweiten Kolben und diesen wiederum über das Ventilglied bzw. die Ventilkugel auf den Ventilsitz am dritten Kolben drückt und dadurch das Ventil in seine Schließstellung bringt.

Zweckmäßigerweise sind der erste und der zweite Kolben des Regel- und Drucküberwachungsventils als Plungerkolben ausgebildet, wobei der dritte, die Längsbohrung und den Ventilsitz aufweisende Kolben im zylindrischen Teil der dritten Steuerkammer dichtend gehalten und geführt ist.

Eine Schulter oder ein Anschlag in der die Ventilkammer bildenden dritten Steuerkammer begrenzt bei einem Druckabfall in den anderen beiden Steuerkammern den Weg des dritten Kolbens und gestattet damit ein Abheben des Ventilglieds oder der Ventilkugel vom Ventilsitz, so daß das von der Pumpe geförderte Druckmittel durch die Längsbohrung, die Ventilkammer und die Rücklaufleitung in den Druckmittel- Vorratsbehälter zurückströmen kann.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in vereinfachter Darstellung, teilweise im Schnitt, teilweise rein schematisch die wichtigsten Bauteile einer schlupfgeregelten Bremsanlage der Erfindung und des Regelventils mit Drucküberwachung zeigt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die erfindungsgemäße Bremsanlage als Bremsdruckgeber 1 ein im wesentlichen aus einem Tandem-Hauptzylinder 2 und einem vorgeschalteten Unterdruck-Verstärker 3 bestehendes hydraulisches Aggregat. Über eine Druckstange 4 wird in bekannter Weise die auf ein Bremspedal 5 ausgeübte Pedalkraft F auf den Unterdruck-Verstärker 3 und von diesem hilfskraftunterstützt auf die Arbeitskolben 6 und 7 des Tandem-Hauptzylinders 2 übertragen.

In der gezeigten Lösestellung der Bremse sind die Druckkammern 8, 9 des Hauptzylinders über offene Zentralventile 10, 11, über Anschlußkanäle 12, 13 im Inneren der Kolben 6, 7 sowie schließlich über Ringkammern 14, 15, über Anschlußbohrungen 16, 17 und über hydraulische Leitungen 18, 19 mit einem Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter 20 verbunden.

An einer der beiden Druckkammern, hier an die Druckkammer 8, ist der Steuereingang 21 und über diesen die erste Steuerkammer 22 eines Regelventils mit Drucküberwachung 23 angeschlossen. Über die Kolben 24, 52 im Inneren des Regelventils 23 wird der Steuerdruck auf ein Kugel-Sitzventil 25 übertragen, das einerseits hydraulisch an die Druckseite einer Hydraulikpumpe 26 und andererseits an den Druckausgleichsbehälter 20 angeschlossen ist. Die Saugseite der Pumpe 26 steht ebenfalls mit dem Behälter 20 in Verbindung. Es handelt sich um eine elektromotorisch (Motor M) angetriebene Hydraulikpumpe. Die elektrischen Anschlüssen "m" und "Masse" sind ebenfalls symbolisch angedeutet. Es sei erwähnt, daß auch der Kolben 24 gegenüber seiner Führungsbohrung im Gehäuse des Regelventils 23 mit Hilfe von zwei Dichtringen abgedichtet ist, die jedoch aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht näher dargestellt sind.

Die beiden Bremskreise I, II des Hauptzylinders 2 sind über hydraulisch betätigbare Ventile 27, 28, die im drucklosen Zustand auf Durchlaß geschaltet sind, und über elektromagnetisch betätigbare, in der Grundstellung ebenfalls auf Durchlaß geschaltete Ventile, nämlich sogenannte Einlaßventile 29, 30, mit jeweils zwei Radbremsen 31, 32; 33, 34 verbunden. Die parallel geschalteten Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 können beispielsweise, wie hier, jeweils den Rädern einer Achse (Hinterräder HR, HL, Vorderräder VR, VL) oder den Diagonalen zugeordnet sein.

Die Radbremsen sind an elektromagnetisch betätigbaren, in der Grundstellung gesperrte Auslaßventile 35, 36 angeschlossen, die über eine hydraulische Rückflußleitung 37 mit dem Druckausgleichsbehälter 20 in Verbindung stehen.

Die Bremskreise I, II sind jeweils über ein Rückschlagventil 38, 39 und über eine Anschlußleitung 40 an das Hilfsdruck-Versorgungssystem bzw. an die Hydraulikpumpe 26 und an das Regelventil 23 angeschlossen. Die Rückschlagventile 38, 39 öffnen, sobald der Hilfsdruck um einen bestimmten Mindestwert über den momentan in den Bremskreisen I, II zwischen den Einlaßventilen 29, 30 und den Ventilen 27, 28 herrschenden Druck ansteigt. Der Hilfsdruck führt außerdem zum Umschalten der Ventile 27, 28 in eine zweite Schaltstellung, in der nur noch ein Druckabbau in Richtung zum Bremsdruckgeber 1 hin möglich ist; hierzu sind entsprechende Rückschlagventile 41, 42 den Ventilen 27, 28 parallel geschaltet bzw. baulich mit diesen Ventilen vereinigt. Diese Ventile sind als hydraulisch betätigbare oder aber als elektromagnetisch betätigbare Ventile ausgebildet.

Die Fahrzeugräder sind mit induktiven Sensoren S ₁ bis S ₄ ausgerüstet, wie mit einer synchron zur Radumdrehung mitlaufenden Zahnscheibe zusammenwirken und elektrische Signale erzeugen, die das Raddrehverhalten, d. h. die Radgeschwindigkeit und Änderungen, erkennen lassen. Diese Signale werden über die Eingänge S ₁ bis S ₄ einer elektronischen Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung 44 zugeführt, die Bremsdruck-Steuersignale erzeugt, mit denen beim Erkennen einer Blockiertendenz die Einlaß- und Auslaßventile 29, 30, 35, 36 zeitweise umgeschaltet und dadurch der Bremsdruck konstant gehalten, abgebaut und zur gegebenen Zeit wieder erhöht wird. Über die Ausgänge A ₁ bis A ₄ werden hierzu die Betätigungsmagnete der Einlaß- und Auslaßventile ausgesteuert; die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen den Anschlüssen A ₁ bis A ₄ und den Wicklungen der Ventile 29, 30, 34, 35 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Die Schaltung 44 kann in bekannter Weise durch festverdrahtete Schaltkreise oder durch programmierbare elektronische Bausteine, wie Microcomputer oder Microcontroller, realisiert werden.

Bei der Erzeugung der Bremsdruck-Steuersignale werden zusätzlich noch der Schaltzustand eines Differenzdruck- Schalters 43, der Teil des Regelventils 23 ist und ggf. noch weitere Signale ausgewertet. Hierzu ist der Signaleingang d vorgesehen. Das Einschaltsignal zum Inbetriebsetzen des Antriebsmotors der Hydraulikpumpe 26, der nur während einer Schlupfregelung läuft, wird über den Anschluß m an den Motor M angelegt.

Die Bremsanlage arbeitet wie folgt:

Bei Bremsbetätigung wird die Pedalkraft F, unterstützt durch den Unterdruck im Verstärker 3, auf die Hauptzylinderkolben 6, 7 übertragen. Die Zentralventile 10, 11 schließen, so daß nunmehr in den Druckkammern 8, 9 und damit in den Bremskreisen I, II Bremsdruck entstehen kann, der über die Ventile 27, 29 bzw. 28, 30 zu den Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 gelangt.

Der Druck in der Kammer 8 wird zum Steuereingang 21 und zur Steuerkammer 22 des Regelventiles 23 weitergeleitet und erhöht die durch die Regler-Feder 49 erzeugte Schließkraft des Sitzventils 25. Ebenso ist über die Druckleitung 50 der Bremskreis II bzw. die Druckkammer 9 an die zweite Steuerkammer 51 angeschlossen, in die die beiden Kolben 24, 52 eintauchen. Dies bleibt jedoch ohne Auswirkung, weil zunächst die Hydraulikpumpe 26 noch nicht in Betrieb ist.

Wird nun mit Hilfe der Sensoren S ₁ bis S ₄ und der Schaltung 44 eine Blockiertendenz an einem oder an mehreren Rädern erkannt, setzt die Schlupfregelung ein. Der Antriebsmotor M der Pumpe 26 schaltet sich ein, so daß nunmehr in dem Hilfsdruck-Versorgungssystem und auf der Versorgungsleitung 40 ein zum Druck in den Steuerräumen 22, 51 bzw. in den Druckräumen 8, 9 und damit zur Pedalkraft F proportionaler Hilfsdruck entstehen kann.

Der Hilfsdruck führt zur Umschaltung der hydraulisch ansteuerbaren Ventile 41, 42 und damit zum Absperren der Bremskreise I, II (wobei anstelle einer hydraulischen Betätigung für die Ventile 41, 42 auch eine elektromagnetische vorgesehen sein kann). Eine weitere Verschiebung der Hauptzylinderkolben 6, 7 in Richtung der Pedalkraft F sowie eine Entleerung der Druckkammern 8, 9 wird unterbunden. Sobald ein ausreichender Druck erreicht ist, übernimmt das Hilfsdruck-Versorgungssystem über die Versorgungsleitung 40 und die sich nun öffnenden Rückschlagventile 38, 39 die Funktion des Bremsdruckgebers 1. Über die Rückschlagventile 38, 39 strömt Druckmittel dynamisch in die Bremskreise I, II ein. Der tatsächliche Bremsdruckverlauf in den Radbremsen 31 bis 34 wird durch die Einlaß- und Auslaßventile 29, 30, 35, 36 festgelegt, denen über die Leitungen A ₁ bis A ₄ schlupfregelnde Bremsdrucksteuersignale zugeführt werden.

Aus dem Vergleich des Druckes in den Druckkammern 8 und 9 des Hauptzylinders 2 bzw. in der zu dem Hilfsdruck-Regelventil 23 führenden Leitungen 48, 50 mit dem momentanen, von der Pumpe 26 und dem Regelventil 23 hervorgerufene Hilfsdruck unter Berücksichtigung des Betriebszustandes, d. h. normaler Bremsung oder Ansprechen der Schlupfregelung, lassen sich Defekte verschiedener Art zuverlässig erkennen. Bei ungeregelter Bremsung muß in den Druckkammern 8, 9, nicht jedoch im Hilfsdruck-Versorgungssystem Druck entstehen. Ein Ausfall des Bremskreises II, z. B. infolge eines Lecks, ist mit Hilfe des Differenzdruck- Schalters 43 feststellbar. Beim Einsetzen der Regelung wird bei intakter Anlage die Druckdifferenz gering oder zu Null. Bei einem Ausfall oder einer Störung der Pumpe 26, des Regelventils 23, bei einem Fehler im Einschaltweg des Motors M oder dergl. bleibt auch nach dem Einsetzen der Schlupfregelung ein Überdruck in der Druckkammer 9 gegenüber der Hilfsdruck-Versorgungsleitung 40 erhalten. Durch logische Verknüpfung dieser und anderer Zustände mit Hilfe der Schaltung 44 lassen sich somit Fehler erkennen und sigalisieren. Je nach der Art des Fehlers wird dann die Schaltung 44 selbsttätig die Schlupfregelung vollständig oder teilweise, d. h. beschränkt auf einige Radbremsen, ausschalten, damit über den intakten Bremskreis eine wirkungsvolle Abbremsung möglich bleibt.

Das Regelventil mit Drucküberwachung, das insgesamt mit 23 bezeichnet ist, weist insgesamt vier koaxial zueinander angeordnete Kammern 22, 51, 53, 54 auf, die durch drei Kolben 24, 52, 55 voneinander getrennt sind. Während die beiden von den in den Bremskreisen I und II herrschenden Drücken beaufschlagten Kolben 24, 52 gleichartig ausgebildet sind, ist der Ventilkolben 55 mit einer Längsbohrung 56 versehen, die von einer Ventilkugel 57 verschließbar ist, die zwischen dem Ventilsitz 45 und dem Kolben 52 vorgesehen ist. Die äußere Mantelfläche des Ventilkolbens 55 weist eine Auflauframpe 46 auf, die mit einer in einer Querbohrung des Ventilgehäuses gelagerten Taststift 47 zusammenwirkt, der gegen die Kraft einer Kontaktfeder 58 des Differenzdruck-Schalters 43 verchiebbar ist. Ist der von der Pumpe 26 erzeugte hydraulische Druck höher als der in den Steuerkammern 22 und/oder 51 herrschende Druck, dann verschiebt sich der Ventilkolben 55 nach rechts, bis er an die Schulter 59 stößt. Danach kann die Ventilkugel 57 vom Ventilsitz 45 abheben, so daß ein Ventil des von der Pumpe 26 geförderten Druckmittels über die Rücklaufleitung 60 in den Behälter 20 zur Druckentlastung zurückströmen kann. Verschiebt sich, wie vorstehend beschrieben, der Ventilkolben 55 in Richtung auf die erste Steuerkammer 22 zu, dann wird gleichzeitig der Taststift 47 gegen die Kraft der Kontaktfeder 58 verschoben, so daß der Differenzdruck- Schalter 43 schließt und ein entsprechendes Signal an die Schaltung 44 gegeben wird.

Auflistung der Einzelteile 1       Bremsdruckgeber
2       Tandemhauptzylinder
3       Unterdruck-Verstärker
4       Druckstange
5       Bremspedal
6 und 7  Arbeitskolben
8 und 9  Druckkammer
10 und 11 Zentralventil
12 und 13 Anschlußkanal
14 und 15 Ringkammer
16 und 17 Anschlußbohrung
18 und 19 hydraulische Leitung
20       Druckmittel-Vorratsbehälter
21       Steuereingang
22       erste Steuerkammer
23       Regelventil mit Drucküberwachung
24       Kolben, erster Kolben
25       Kugel-Sitzventil
26       Hydraulikpumpe
27 und 28 hydraulisch betätigbares Ventil
29 und 30 Einlaßventil
31 bis 34 Radbremse
35 und 36 Auslaßventil
37       Rückflußleitung
38 und 39 Rückschlagventil
40       Anschlußleitung, Druckleitung
41 und 42 Rückschlagventil
43       Differenzdruck-Schalter
44       Schaltung
45       Ventilsitz
46       Auflauframpe
47       Taststift
48       Leitung
49       Regler-Feder
50       Druckleitung
51       zweite Steuerkammer
52       Kolben, zweiter Kolben
53       Rücklaufkammer
54       Ventilkammer, dritte Steuerkammer
55       Ventilkolben, dritter Kolben
56       Längsbohrung
57       Ventilkugel, Ventilkörper
58       Kontaktfeder
59       Schulter, Anschlag
60       Rücklaufleitung
61       Bodenteil, Anschlag

Claims

1. Bremsanlage mit Schlupfregelung, bestehend im wesentlichen aus einem pedalbetätigten Verstärker mit einem Hauptzylinder, an den über Druckmittelleitungen die Radbremsen angeschlossen sind, aus einem hydraulischen Hilfsdruck-Versorgungssystem mit einer Hydraulikpumpe und mit einem Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter, sowie aus Radsensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen zur Schlupfregelung in die Druckmittelleitungen eingefügte elektromagnetisch betätigbare Druckmittel-Einlaßventile und -Auslaßventile steuerbar sind, gekennzeichnet durch ein Regel- und Drucküberwachungsventil (23) mit drei Steuerkammern (22, 51, 54) und mit drei, mit diesen Steuerkammern zusammenwirkenden Kolben (24, 52, 56), wobei die erste Steuerkammer (22) über einen Druckmittelweg (48) an die eine Druckkammer (8) und die zweite Steuerkammer (51) über einen anderen Druckmittelweg (50) an die andere Druckkammer (9) des Hauptzylinders (2) und die als Ventilkammer ausgebildete dritte Steuerkammer (54) einerseits an den Druckmittel-Vorratsbehälter und andererseits an die Druckleitung (40) der Pumpe (26) angeschlossen ist und wobei der erste Kolben (24) sowohl in die erste Steuerkammer (22) als auch in die zweite Steuerkammer (51) eintaucht und mit dem zweiten, sowohl in die zweite als auch in die dritte Steuerkammer (51 bzw. 65) eintauchenden Kolben (52) zusammenwirkt, der über ein Ventilglied, beispielsweise eine Ventilkugel (57) in Anlage an den Ventilsitz (45) des dritten Kolben (55) gelangt, der in der dritten Steuerkammer (54) zwischen zwei Anschlägen (59, 61) verschiebbar gelagert ist und eine Längsbohrung (56) aufweist, die den Ventilsitz (45) mit dem Teil der dritten Steuerkammer (54) verbindet, der an die Druckleitung (40) der Pumpe (26) angeschlossen ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regel- und Drucküberwachungsventil (23) mehrere koaxial hintereinanderliegende Kolben (24, 52, 55) aufweist, von denen der eine Kolben (55) mit einer Auflauframpe (46) versehen ist, die mit einem im Gehäuse des Ventils gehalten und geführten Taststift (47) eines Differenzdruck- Schalters (43) zusammenwirkt.

3. Bremsanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (24) des Regel- und Drucküberwachungsventils (23) von einer Feder (49) beaufschlagt ist, die den ersten Kolben (24) in der Bremslösestellung gegen den zweiten Kolben (52) und diesen wiederum über das Ventilglied bzw. die Ventilkugel (57) auf den Ventilsitz (45) am dritten Kolben (55) drückt und dadurch das Ventil (25) in seine Schließstellung bringt.

4. Bremsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Kolben (24 bzw. 52) des Regel- und Drucküberwachungsventils (23) als Plungerkolben ausgebildet sind und der dritte, die Längebohrung (56) und der Ventilsitz (45) aufweisende Kolben (55) im zylindrischen Teil der dritten Steuerkammer (54) dichtend gehalten und geführt ist.

5. Bremsanlage nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter oder der Anschlag (59) in der die Ventilkammer bildenden dritten Steuerkammer (54) bei einem Druckabfall in den anderen beiden Steuerkammern (22, 51) den Weg des dritten Kolbens (55) begrenzt und ein Abheben des Ventilglieds oder der Ventilkugel (57) vom Ventilsitz (45) gestattet, so daß das von der Pumpe (26) geförderte Druckmittel durch die Längsbohrung (56), die Ventilkammer (54) und die Rücklaufleitung (60) in den Druckmittel-Vorratsbehälter (20) zurückströmt.

6. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Auflauframpe (46) des dritten Kolbens (55) betätigte Differenzdruck-Schalter (43) Teil des elektronischen Schaltkreises ist.