DE3607367C2 - Hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Bremsanlagen dieser Art wird während des Betriebes der Bremsschlupfregeleinrichtung für das wiederholte Betätigen der Radbremse nach einer Druckentlastung eine Druckmittel­ menge benötigt, die die Förderkapazität des Hauptbremszylin­ ders weit übersteigt. Es ist daher während des Betriebes der Bremsschlupfregeleinrichtung erforderlich, daß der Radbremse aus einer zusätzlichen Druckmittelquelle (Hilfsdruckquelle), beispielsweise einem Energieversorgungssystem, unabhängig vom Hauptbremszylinder Druckmittel zugeführt wird.

Aus der gattungsgemäßen Offenlegungsschrift DE 34 17 018 A1 ist eine Bremsanlage bekannt, bei der zur Betätigung des Hauptbremszylinders ein von einem hydraulischen Energiever­ sorgungssystem gespeister Bremskraftverstärker vorgesehen ist. Bei dieser Bremsanlage ist die Verstärkerkammer des Bremskraftverstärkers über ein elektromagnetisch betätigba­ res Steuerventil der Bremsschlupfregeleinrichtung und ein diesem nachgeschaltetes Rückschlagventil mit der Bremslei­ tung verbindbar, um bei Betrieb der Bremsschlupfregelein­ richtung die Radbremszylinder mit Druckmittel aus dem Ener­ gieversorgungssystem des Bremskraftverstärkers zu versorgen. Weiterhin ist zwischen dem Hauptbremszylinder und der An­ schlußstelle des Steuerventils ein steuerbares Rückschlag­ ventil vorgesehen, das durch den über das Steuerventil ein­ gesteuerten Druck in eine Sperrstellung schaltbar ist, in der nur ein Rückfluß von Druckmittel zum Hauptbremszylinder möglich ist. Der Hauptbremszylinder wird dadurch beim Be­ trieb der Bremsschlupfregeleinrichtung in einer Bereit­ schaftsstellung gehalten. Diese Lösung ist jedoch auf Brems­ anlagen mit einem hydraulischen Bremskraftverstärker be­ schränkt. Solche Bremsanlagen sind aber verhältnismäßig auf­ wendig und teuer und kommen daher für kleinere Fahrzeuge kaum in Betracht. Ein weiterer Nachteil dieser älteren Brem­ sanlage ist darin zu sehen, daß die Betriebsbereitschaft des hydraulischen Bremskraftverstärkers und der Bremsschlupfre­ geleinrichtung voneinander abhängig sind.

Darüber hinaus ist es nicht möglich, Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder nachzuführen, solange das Rückschlagven­ til in seiner Sperrstellung ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydrau­ lische Bremsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei geringem Bau- und Überwachungsaufwand eine vom Be­ tätigungssystem des Hauptbremszylinders unabhängige Energie­ versorgung für die Bremsschlupfregeleinrichtung hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rückschlagventil-Anordnung eine solche mit gedrosselter Rückströmung (sog. Drossel-Rückschlagventilanordnung) ist. Drossel-Rückschlagventile sind an sich bekannt (z. B. WABCO Bremsentechnisches Taschenbuch, Ausgabe 1979, Seite 32).

Eine derartige Bremsanlage benötigt zur Betätigung des Hauptbremszylinders keine hydraulische Bremskraftverstär­ kung, so daß auch kein Druckspeicher und kein Hauptventil erforderlich sind. Die Bremsschlupfregeleinrichtung steuert die Zufuhr der benötigten Druckmittelmenge von einer zusätz­ lichen Druckmittelquelle, die mit geringem Bauaufwand an den Hauptbremszylinder anschließbar ist. Wird ein erhöhter Schlupf an den Rädern sensiert, schaltet die Bremsschlupfre­ geleinrichtung die Druckmittelquelle ein. Die Radbremsen werden dabei von stromlos offenen und stromlos geschlossenen Magnetventilen druckmoduliert. Bei einem Spitzenbedarf an Druckmittelmenge wird sowohl von der Pumpe als auch vom Hauptbremszylinder über eine starke Drossel Druckmittel in die Radbremszylinder eingespeist. Sobald ein Druckaufbau erfolgt ist, wird die überschüssige, von der Druckmittel­ quelle erzeugte Druckmittelmenge über das in dieser Richtung offene Rückschlagventil in den Hauptbremszylinder zurückge­ fördert und schiebt dadurch den Hauptzylinderkolben und da­ mit auch das Bremspedal wieder zurück. Der Hauptbremszylin­ der dient also gleichzeitig als Speicher für den Fall, daß die Förderleistung der Pumpe momentan (µ-Sprung) nicht aus­ reicht. Das zusätzlich benötigte Volumen wird dem Haupt­ bremszylinder entnommen und anschließend von der Pumpe wie­ der nachgefüllt.

Vorzugsweise weist die Druckmittelquelle eine Pumpe auf, deren Antrieb durch die Bremsschlupfregeleinrichtung steuer­ bar und deren Druck über ein Druckregelventil einstellbar ist, das durch den Druck des Hauptbremszylinders steuerbar ist und dessen Druck geringfügig über dem Druck im Haupt­ bremszylinder liegt. Damit lädt sich der Pumpendruck durch das Druckventil fußkraftabhängig regeln.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist abhängig vom Weg des Hauptzylinderkolbens ein Wegschalter betätigbar, durch den die Bremsschlupfregeleinrichtung ausschaltbar ist. Der Wegschalter dient als Überwachungseinrichtung für die Bremsanlage, um bei einem Leck in der Bremsanlage einen Resthub im Hauptbremszylinder sicherzustellen.

Die Erfindung ist vorteilhaft auch bei einem Tandem-Haupt­ bremszylinder anwendbar, indem dessen beide Arbeitskammern getrennt an die Druckmittelquelle anschließbar sind.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Erfin­ dungsgedankens ist die Drossel-Rückschlagventilanordnung als umschaltbares vom Druck der Druckmittelquelle oder elektro­ magnetisch von der Bremsschlupfregeleinrichtung steuerbares Ventil ausgebildet.

Ebenso kann die Drossel-Rückschlagventilanordnung als 2/2- Wegeventile ausgebildet sein, zu dem jeweils eine Drossel und ein Rückschlagventil, das in Richtung des Radbremszylin­ ders sperrend ist, parallel geschaltet sind.

Zweckmäßigerweise können die Wegschalter durch Stifte betä­ tigt werden, die über schräge Betätigungsflächen der Haupt­ zylinderkolben verschiebbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur einen Schaltplan einer hydraulischen Zweikreis-Bremsanlage für ein Kraftfahr­ zeug mit einem Teillängsschnitt durch einen Bremsdruckgeber.

Der Bremsdruckgeber besteht aus einem Tandem-Hauptbremszy­ linder 1 und einem Vakuumbremskraftverstärker 2, der durch ein Bremspedal 3 betätigbar ist.

Der im Schnitt dargestellte Tandem-Hauptbremszylinder 1 weist zwei getrennte Arbeitskammern 4, 5 auf, die durch einen Betätigungshub der Hauptzylinderkolben 6, 7 verkleinerbar sind. Die Arbeitskammern 4, 5 sind über Zentralventile 8, 9, die in der dargestellten Grundstellung offen sind, mit Nach­ laufräumen 10, 11 verbindbar, die an einen drucklosen Nach­ laufbehälter 12 angeschlossen sind.

Von den Arbeitskammern 4, 5 des Tandem-Hauptbremszylinders 1 führen Bremsleitungen 13, 14 zu umschaltbaren Drossel-Rück­ schlagventilen 15, 16, an die stromlos offene Magnetventile 17, 18 einer Bremsschlupfregeleinrichtung 19 angeschlossen sind. An die Magnetventile 17, 18 sind je zwei Radbremsen 20, 21 angeschlossen, von denen jeweils eine der Radbremsen 20 bzw. 21 einem Vorderrad eines Fahrzeugs und die andere der Radbremsen 20 bzw. 21 einem diagonal zum Vorderrad liegenden Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnet ist. Es handelt sich somit um eine Zweikreis-Bremsanlage mit diagonaler Kreisaufteilung. Die Erfindung läßt sich in gleicher Weise aber auch bei einer vorne/hinten-Kreisaufteilung einsetzen.

Die Radbremsen 20 und 21 sind weiterhin an zwei stromlos geschlossene Magnetventile 22, 23 angeschlossen, deren Ein­ gangsseite über eine Rücklaufleitung 24 mit dem Nachlaufbehäl­ ter 12 verbunden ist. Die Magnetventile 17, 18, 22 und 23 sind in einem nicht näher dargestellten Ventilblock angeordnet.

Zwischen den schaltbaren Drossel-Rückschlagventilen 15, 16, von denen das Rückschlagventil in Richtung der Radbremsen sperrend ist, und den stromlos offenen Magnetventilen 17, 18 zweigt jeweils eine Druckleitung 25, 26 ab. Jede Druckleitung 25, 26 führt zu einem separaten, in der Grundstellung ge­ schlossenen Rückschlagventil 27, 28, das ebenfalls im Ventil­ block untergebracht ist. Die Rückschlagventile 27, 28 sind so angeordnet, daß sie nur zu den Druckleitungen 25, 26 hin öffnen. Von den Rückschlagventilen 27, 28 führt eine Drucklei­ tung 29 zu dem Auslaß einer Druckmittelquelle 30, z. B. einem Motor-Pumpen-Aggregat, das aus einer elektromotorisch ange­ triebenen Pumpe 31 und einem Druckregelventil 32 besteht. Der Einlaß der Druckmittelquelle 30 ist über eine Leitung 33 an den Behälter 12 angeschlossen.

Das Druckregelventil 32, das zugleich als Überdruckventil ausgebildet sein kann, wird vom Druck der Arbeitskammern 4, 5 des Tandem-Hauptbremszylinders 1 beaufschlagt. Hierfür sind zwischen den Arbeitskammern 4, 5 und den Steuereingängen des Druckregelventils 32 Leitungen 34, 35 vorgesehen. Das Druck­ regelventil 32 kann sowohl von einer der Arbeitskammern 4, 5 als auch von beiden Arbeitskammern angesteuert werden. Durch das Druckregelventil 32 wird der Pumpendruck fußkraftabhängig geregelt, wobei der geregelte Druck geringfügig über dem Druck der Arbeitskammern 4, 5 liegt.

Der Hauptzylinderkolben 7 des Tandem-Hauptbremszylinders 1 hat eine nicht näher bezeichnete, schräge Betätigungsfläche für einen Stift 36 eines Wegschalters 37, der an die Bremsschlupf­ regeleinrichtung 19 angeschlossen ist. Anstelle des Wegschal­ ters 37 können auch ein in der Zeichnung strichpunktiert dargestellter Wegschalter 38, der vom Hauptzylinderkolben 6 betätigt wird, oder zwei Wegschalter 37 und 38 vorgesehen sein.

Die Wegschalter 37, 38 schalten bei einem Überfahren durch die dazugehörigen Hauptzylinderkolben 6, 7 die Bremsschlupfregel­ einrichtung 19 aus. Damit wird ein Resthub des Tandem-Haupt­ bremszylinders 1 gesichert. Sollte nämlich die Bremsanlage ein Leck aufweisen, könnte die Pumpe 31 nicht mehr das durch das Leck entweichende Druckmittelvolumen fördern. Dadurch würde der Hub des Hauptbremszylinders langsam aufgebraucht werden, was zur Folge hätte, daß überhaupt keine Bremsung mehr möglich wäre. Deshalb wird nach Überfahren eines der Wegschalter 37, 38 die Regelbremsung mittels der Bremsschlupfregeleinrichtung 19 ausgeschaltet, wobei die Magnetventile 17, 18 wieder auf Durchlaß geschaltet werden und die Magnetventile 22, 23 keinen Druckabbau von den Radbremsen 20, 21 in den Nachlaufbehälter 12 mehr zulassen. Damit kann zumindest mit dem noch intakten Bremskreis eine Bremsung durchgeführt werden, da der dazuge­ hörige Hauptzylinderkolben 6, 7 nicht bis zum Anschlag ver­ schoben worden ist. Die Anordnung des Wegschalters 37 im Verschiebeweg des Hauptzylinderkolbens 7 hat den Vorteil, daß dadurch der gesamte Hub des Tandem-Bremskraftverstärkers 1 überwacht wird.

Die beschriebene Bremsanlage arbeitet wie folgt:

Zur Einleitung eines Bremsvorganges wird das Bremspedal 3 in Richtung des Pfeils 39 betätigt und der Vakuumbremskraftver­ stärker 2 angesteuert. Der Vakuumbremskraftverstärker 2 bewegt dadurch die beiden Hauptzylinderkolben 6, 7 in den Tandem- Hauptbremszylinder 1 hinein, wodurch zunächst die Zentral­ ventile 8, 9 geschlossen und die Arbeitskammern 4, 5 von den Nachlaufräumen 10, 11 getrennt werden. Durch weiteres Ver­ schieben der Hauptzylinderkolben 6, 7 wird in den Arbeitskam­ mern 4, 5 ein Druck aufgebaut, der sich über die Bremsleitun­ gen 13, 14 die auf Durchlaß geschalteten Drossel-Rückschlag­ ventile 15, 16 und die offenen Magnetventile 17, 18 zu den Radbremsen 20, 21 fortpflanzt und diese entsprechend der am Bremspedal 3 ausgeübten Betätigungskraft betätigt. Die Pumpe 31 ist in dieser Betätigungsphase nicht eingeschaltet, so daß in der Druckleitung 29 kein Druck aufgebaut wird. Die Rück­ schlagventile 27, 28 sind geschlossen und werden von dem Druck in den an die umschaltbaren Drossel-Rückschlagventile 15, 16 angeschlossenen Druckleitungen 25, 26 zusätzlich in Schließ­ stellung gehalten.

Wird nun während eines Bremsvorganges von der Bremsschlupf­ regeleinrichtung 19 eine Blockierneigung eines Fahrzeugrades registriert, so werden unverzüglich das Motor-Pumpen-Aggregat eingeschaltet und die Pumpe 31 mit voller Leistung angetrieben sowie die Drossel-Rückschlagventile 15, 16 umgeschaltet. Hierdurch baut sich in der Druckleitung 29 ein Druck auf, der über dem Betätigungsdruck in den Bremsleitungen 13, 14 bzw. den Druckleitungen 25, 26 liegt, so daß die Rückschlagventile 27, 28 öffnen und die von der Pumpe 31 geförderte Druckmittel­ menge über die Druckleitungen 25, 26 in die Radbremsen 20, 21 eingespeist wird. Die Radbremsen 20, 21 werden dabei von den stromlos offenen und stromlos geschlossenen Magnetventilen 17, 18, 22, 23 druckmoduliert.

Um ein Durchfallen des Bremspedals zu verhindern, wenn die Räder des Fahrzeuges von einem hohen auf einen niedrigen Reibwert wechseln, wird bei umgeschalteten Drossel-Rückschlag­ ventilen 15, 16 nur über die jeweils starke Drossel Druck­ mittel in die Radbremsen gefördert. Reicht die Förderleistung der Pumpe 31 momentan (u-Sprung) nicht aus, um den Bedarf der Radbremsen zu decken, wird das benötigte Druckmittelvolumen dem Hauptbremszylinder 1 entnommen. Ist der Druckmittelbedarf der Radbremsen wieder kleiner als die Förderleistung der Pumpe 31, wird während der Druckhalte- und -abbauphase das über­ schüssige Druckmittel dazu verwendet, über die Rückschlagven­ tile der Drossel-Rückschlagventile 15, 16 die Arbeitskammern 4, 5 wieder nachzufüllen. Der Tandem-Hauptbremszylinder 1 wird also als Speicher benutzt.

Bei Betätigung des Wegschalters 37 bzw. 38 durch die Haupt­ zylinderkolben 6, 7 wird die Bremsschlupfregeleinrichtung 19 ausgeschaltet, um einen gewissen Resthub im Tandem-Hauptbrems­ zylinder 1 zu sichern. Wenn in den Radbremsen bzw. in den zu den Radbremszylindern führenden Leitungen ein Leck sein soll­ te, kann die Pumpe 31 nicht mehr das Druckmittelvolumen för­ dern, das aus dem Leck entweicht, so daß langsam der Hub des Hauptbremszylinders aufgebraucht würde. Damit wäre man aber völlig bremsunfähig. Deshalb wird nach Überfahren des Weg­ schalters 37, 38 die Regelbremsung ausgeschaltet, d. h. die Drossel-Rückschlagventile 15, 16 werden auf Durchlaß geschal­ tet, so daß kein Druckabbau von den Radbremszylindern 20, 21 in den Nachlaufbehälter 12 mehr möglich ist, so daß zumindest mit dem intakten Bremskreis noch eine Bremsung durchführbar ist.

Die umschaltbaren Drossel-Rückschlagventile 15, 16 werden bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Druck der Druckmittelquelle 30 gesteuert. Es ist aber auch eine elektromagnetische Steuerung über die Bremsschlupfregel­ einrichtung 19 möglich. Die Drossel-Rückschlagventile 15, 16 bilden eine integrale Einheit mit der Drossel und dem Rück­ schlagventil. Statt dessen können jedoch auch 2/2-Wegeventile eingesetzt werden, denen jeweils eine Drossel und ein Rück­ schlagventil parallel geschaltet sind, wobei das Rückschlag­ ventil zu den Radbremsen hin schließt. Dies hat den Vorteil, daß mehr handelsübliche Teile verwendet werden können. Die Steuerung des 2/2-Wegeventiles ist wiederum über den Druck der Druckmittelquelle 30 oder elektromagnetisch möglich.

Die stromlos offenen Magnetventile 17, 18 sind vorzugsweise als 2/2-Wegeventile mit einem in Richtung der Radbremse schließenden Rückschlagventil in einem Weg ausgebildet. Diese Ventile können ebenfalls durch ein 2/2-Wegeventil ersetzt sein, zu dem je ein Rückschlagventil parallel geschaltet ist.

Diese Ausführungsform besteht ebenfalls aus handelsüblichen Teilen.

Sowohl der Vakuumbremskraftverstärker 2 und der Tandem-Haupt­ bremszylinder 1 mit den zwei Zentralventilen 8, 9 als auch der Ventilblock mit den stromlos offenen und stromlos geschlosse­ nen-Magnetventilen 17, 18, 22, 23 sind herkömmlicher Bauart. Die Pumpe 31 kann von einem Elektromotor oder über das Getrie­ be bzw. die Achse des Fahrzeugs angetrieben werden.

Da kein Druckspeicher, keine Differenzdrucküberwachung zur Ausfallerkennung der Pumpe, keine Rückstelleinheit und kein Hauptventil benötigt werden und da ein preisgünstiger Tan­ dem-Hauptbremszylinder und ein preisgünstiger Vakuumbrems­ kraftverstärker verwendet werden können, läßt sich die Brems­ anlage besonders wirtschaftlich fertigen. Hinzu kommt noch, daß die Pumpe 31 nur für kurze Zeitbetriebe ausgelegt sein muß. Die Bremsanlage eignet sich daher insbesondere für klei­ nere Fahrzeuge.

Claims (7)

1. Hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem an einem drucklosen Behälter angeschlossenen Haupt­ bremszylinder und einer an eine Arbeitskammer des Hauptbremszylinders angeschlossenen Bremsleitung, die zu Drucksteuerventilen einer Bremsschlupfregeleinrich­ tung führt, denen wenigstens eine Radbremse nachge­ schaltet ist, mit einem in die Bremsleitung mündenden Hilfsdruckkreis mit einer Druckmittelquelle, mit einer im Bremsleitungsabschnitt zwischen Hauptbremszylinder- Arbeitskammer und Mündung des Hilfsdruckkreises vorge­ sehenen Schaltventilanordnung, in deren einer, im Blockier­ schutz-Regelungsfall geschalteten Stellung, eine in Richtung Hauptbremszylinder-Arbeitskammer öffnende Rückschlagventil-Anordnung wirksam ist, über welches die Druckmittelquelle, deren Druck auf mindestens den in der Hauptbremszylinder-Arbeitskammer herrschenden Druck geregelt ist, mit der Hauptbremszylinder-Arbeits­ kammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventil-Anordnung eine solche mit gedrosselter Rückströmung (sog. Drossel-Rückschlagventilanordnung 15, 16) ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle (30) eine Pumpe (31) enthält, deren Antrieb durch die Bremsschlupfregeleinrichtung (19) steuerbar ist und deren Druck über ein Druckregel­ ventil (32) einstellbar ist, das durch den Druck des Hauptbremszylinders (1) steuerbar ist und dessen Druck geringfügig über dem Druck im Hauptbremszylinder (1) liegt.

3. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg des Hauptbremszylinderkolbens (6, 7) des Hauptbremszylin­ ders (1) ein Wegschalter (37, 38) betätigbar ist, durch den die Bremsschlupfregeleinrichtung (19) ausschaltbar ist.

4. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbremszylinder (1) ein Tandem-Hauptbremszylinder ist, dessen beide Ar­ beitskammern (4, 5) getrennt an die Druckmittelquelle (30) anschließbar sind.

5. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel-Rückschlagventilanordnung (15, 16) als umschaltbares, vom Druck der Druckmittelquelle (30) oder elektromagnetisch von der Bremsschlupfregelein­ richtung (19) steuerbares Drossel-Rückschlagventil aus­ gebildet ist.

6. Bremsanlage nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel-Rückschlagven­ tilanordnung (15, 16) aus einem 2/2-Wegeventil besteht, zu dem eine Drossel und ein Rückschlagventil, das in Richtung des Radbremszylinders sperrend ist, parallel geschaltet sind.

7. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegschalter (37, 38) durch einen Stift (36) be­ tätigbar ist, der über eine schräge Betätigungsfläche des Hauptbremszylinderkolbens (7, 6) verschiebbar ist.