DE3619793A1 - Druckmittelbetaetigte bremsanlage fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine druckmittelbetätigte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 33 22 786 bekannt ist.

Diese bekannte Bremsanlage mit einem auf den Hauptbremszylinder wirkenden Bremskraftverstärker, insbesondere Unterdruck-Bremskraftverstärker, und mit mindestens zwei voneinander unabhängigen Bremskreisen umfaßt ein einfaches Antiblockiersystem, bei dem der Bremskraftverstärker bzw. der Hauptbremszylinder während der Bremsschlupfregelung als Druckmodulator verwendet wird. In Abhängigkeit von mittels Sensoren erfaßten Drehgeschwindigkeits- und/ oder Drehverzögerungswerten der Fahrzeugräder wird der Bremskraftverstärker dabei von einer elektronischen Regeleinrichtung zur Bremsschlupfregelung je nach Regelerfordernis entweder in einen die Bremspedalkraft unterstützenden ersten Zustand oder in einen der Bremspedalkraft entgegenwirkenden zweiten Zustand umgeschaltet, so daß der Ausgangsdruck des Hauptbremszylinders entsprechend abgesenkt bzw. wieder angehoben wird.

Die erforderliche Umkehrung der Verstärkungsrichtung des in beiden Richtungen arbeitenden Bremskraftverstärkers wird dabei bei Verwendung eines Unterdruck- oder Vakuum-Verstärkers mit Hilfe zweier durch die elektronische Regeleinrichtung ein- und ausschaltbarer Ventilvorrichtungen bewirkt, durch welche Kolben- bzw. Membranflächen des Bremskraftverstärkers je nach Regelerfordernis entweder mit Atmosphärendruck oder mit Unterdruck beaufschlagt werden.

Für eine schnelle Bremsschlupfregelung bzw. eine schnelle Druckmodulation sind dabei Ventilvorrichtungen mit sehr großem Querschnitt erfoderlich, um die benötigte Luftmenge schnell genug durchsetzen zu können.

Im übrigen erfordert die bekannte Bremsanlage nicht nur den Einsatz von wegen ihrer Umschaltbarkeit von serienmäßigen Bremskraftverstärkern baulich abweichenden Bremskraftverstärkern und es läßt sich hier auch nicht völlig ausschließen, daß der Bremskraftverstärker dann, wenn z. B. in Paniksituationen das Bremspedal sehr kräftig getreten wird, auch bei umgekehrter Verstärkerrichtung "übertreten" werden kann.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine druckmittelbetätigte Bremsanlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere so auszubilden, daß einerseits eine schnelle und auch sichere Bremsschlußfregelung sichergestellt ist und andererseits der Aufbau der Bremsanlage lediglich geringfügig geändert werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patantanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird also zur Druckmodulation des Ausgangsdrucks des Hauptbremszylinders eine auf das mit dem Bremspedal in Verbindung stehende Betätigungsglied des Unterdruck- bzw. Vakuum- Bremskraftverstärkers einwirkende, periodisch ein- und ausschaltbare Hilfskraftvorrichtung vorgesehen, deren Wirkrichtung der Pedalbetätigungskraft entgegengerichtet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Dadurch, daß die Hilfskraftvorrichtung auf der Eingangsseite des Bremskraftverstärkers zur Wirkung gebracht wird, wird zum Regeln nur ein Bruchteil der Energie benötigt, die bekannte Bremsanlagen zur Regeln benötigen, welche den Druck hinter dem Bremskraftverstärker regeln; bei einem angenommenen Verstärkungsfaktor 3 des Bremskraftverstärkers wird etwa nur 1/3 der üblichen Energie erforderlich.

Von Vorteil ist auch, daß der Aufbau der Bremsanlage dabei nur wenig geändert werden muß, da die Energieversorgung für die Regelung nicht unmittelbar in das Bremssystem eingreift und an beliebiger Stelle im Fahrzeug untergebracht, d. h. auch mit dem Bremskraftverstärker integriert werden kann. Dadurch ergeben sich Vorteile sowohl für die Montage als auch für den späteren Kundendienst.

Anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend erläutert.

In der Zeichnung zeigen in vereinfachter und schematisierter Darstellung

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bremsanlage mit pedalseitig angeordneter Hilfskraftvorrichtung und externer Druckquelle,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer entsprechenden Bremsanlage mit bremszylinderseitig angeordneter Hilfskraftvorrichtung und externer Druckquelle,

Fig. 2a ein Detail dieser Bremsanlage,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer entsprechenden Bremsanlage mit pedalseitig angeordneter Hilfskraftvorrichtung ohne externe Druckquelle,

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel mit externer Druckquelle,

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel mit externer Druckquelle sowie mit einem mit dem Hauptbremszylinder verbundenen Niederdruckspeicher und

Fig. 6a bis 6e ein sechstes Ausführungsbeispiel mit einem vom Hauptbremszylinder gespeisten Hochdruckspeicher als Druckquelle, wobei die einzelnen Figuren verschiedene Betriebsphasen zeigen.

In den Figuren ist die hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges mit zwei voneinander unabhängigen, diagonal aufgeteilten Bremskreisen I und II dargestellt. Vom Bremskreis I werden die Vorderradbremse 1.1 und die Hinterradbremse 2.1 versorgt, während die Vorderradbremse 1.2 und die Hinterradbremse 2.2 dem zweiten Bremskreis II angehören. Vorder- und Hinterräder sind nicht weiter dargestellt. Der Bremsdruck für die Vorder- und Hinterradbremsen wird in üblicher Weise in einem Hauptbremszylinder 3 erzeugt, der im Ausführungsbeispiel als Tandem-Hauptbremszylinder mit einem Druckstangenkolben 3.1 und einem Zwischenkolben 3.2 ausgebildet ist und unter Zwischenschaltung eines Unterdruck- oder Vakuum-Bremskraftverstärkers 4 vom Bremspedal 5 betätigt wird. In den zu den Hinterradbremsen 2.1 und 2.2 führenden Bremsdruckleitungen können Bremskraftverteiler, insbesondere Bremsdruckminderer etc. angeordnet sein, die jedoch nicht weiter dargestellt sind.

Die bisher beschriebene Bremsanlage ist insbesondere so ausgebildet, daß sie auch bei Ausfall des Bremskraftverstärkers oder eines der beiden voneinander unabhängigen Bremskreise I bzw. II noch eine ausreichende Fahrzeugverzögerung bewirkt.

Über nicht weiter dargestellte Sensoren, welche die Drehgeschwindigkeit und/oder Drehverzögerung der Fahrzeugräder erfassen, werden einer elektronischen Regeleinrichtung 6 zur Bremsschlupfregelung Signale n 1.1 bis n 2.2 zugeführt, aus denen in der Regeleinrichtung in bekannter Weise ermittelt wird, ob und welche der überwachten Fahrzeugräder zum Blockieren neigen oder zu blockieren beginnen bzw. welches zuvor blockierte oder blockiergefährdete Rad wieder frei zu laufen beginnt. Entsprechend werden mittels einer in der Regeleinrichtung 6 enthaltenen Logikschaltung Steuersignale abgegeben, durch welche verschiedene Ventilvorrichtungen etc. ein- oder ausgeschaltet werden, um die aufgetretene Blockiergefahr in gewünschter Weise zu beseitigen.

In den Ausführungsbeispielen ist in jedem der beiden voneinander unabhängigen Bremskreis I bzw. II eine als reines Sperrventil wirkende ein- und ausschaltbare Ventilvorrichtung 7.1 bzw. 7.2 angeordnet, und zwar jeweils so, daß sie zwischen dem Hauptbremszylinder 3 und den beiden dem zugeordneten Bremskreis zugehörigen Radbremsen liegen.

Diese Sperrventile können durch die Regeleinrichtung 6 aus ihrem dargestellten offenen Zustand in einen gesperrten oder geschlossenen Zustand umgeschaltet werden, wodurch der jeweils hinter der gesperrten Ventilvorrichtung liegende Teil des Bremskreises von dem vor dieser Ventilvorrichtung liegenden, mit dem Hauptbremszylinder 3 in Verbindung stehenden Teil dieses Bremskreises völlig getrennt ist. Der Druck in dem hinter der gesperrten Ventilvorrichtung liegenden Teil des Bremskreises bleibt in diesem Falle konstant, unabhängig davon, ob in dem vor der Ventilvorrichtung liegenden Teil des Bremskreises eine Druckabsenkung oder eine Druckanhebung stattfindet.

Der Hauptbremszylinder 3 wird nun nicht nur während des normalen Bremsbetriebes (keinerlei Blockierneigung der Fahrzeugräder) als üblicher Hauptbremszylinder verwendet, dessen Ausgangsdruck nach Maßgabe der vom Fahrzeuglenker auf das Bremspedal 5 ausgeübten Kräfte mehr oder weniger stark ansteigt, sondern während des Bremsschlupfregelungsbetriebes zusätzlich auch als Druckmodulator, mit dessen Hilfe der Bremsdruck bei auftretender Blockiergefahr der Fahrzeugräder - in Verbindung mi dem Sperrventilen 7.1 und 7.2 - je nach Regelerfordernis entweder in nur einem oder in mehreren Bremskreisen durch Drucksenken, Druckhalten und Druckanheben nach Maßgabe der von der Regeleinrichtung 6 abgegebenen Steuersignale geregelt wird.

Die erforderliche Druckmodulation des Ausgangsdrucks des Hauptbremszylinders 3 wird dabei durch eine periodisch ein- und ausschaltbare Hilfskraftvorrichtung 8 bewirkt, welche auf das mit dem Bremspedal 5 in Verbindung stehende Betätigungsglied (Druckstange) 9 des Bremskraftverstärkers 4 einwirkt und deren Wirkrichtung der Pedalbetätigungskraft entgegengerichtet ist.

Diese Hilfskraftvorrichtung ist in den Ausführungsbeispielen als hydraulische Kolben/Zylinder-Einheit mit einem Kolben 8.1 und einer Arbeitskammer 8.2 ausgebildet. Der Kolben 8.1 dieser Kolben/Zylinder-Einheit ist dabei entweder wie in den Fig. 1 und 3 unmittelbar oder wie in Fig. 2 mittelbar mit dem Betätigungsglied (Druckstange) 9 des Bremskraftverstärkers 4 verbunden. Die Arbeitskammer 8.2 ist ihrerseits über eine durch die Regeleinrichtung 6 umschaltbare Ventilvorrichtung 10 den Regelerfordernissen entsprechend entweder mit einem drucklosen Vorratsbehälter, in den Ausführungsbeispielen mit dem Vorratsbehälter 3.3 des Hauptbremszylinders, oder mit einer hydraulischen Druckquelle zu verbinden.

In den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 und 2 ist als hydraulische Druckquelle eine externe Pumpenanordnung mit einer von einem Elektromotor 11 angetriebenen Pumpe 12, der ein Druckspeicher 13 nachgeschaltet ist, vorgesehen. Verschiedene Bypass- und Rückschlagventile sind nicht weiter beziffert.

Durch aufeinander abgestimmtes Ein- und Ausschalten der Sperrventile 7.1 und 7.2 kann die Regeleinrichtung 6 bei von den Sensoren signalisierter Blockiergefahr sehr flexibel reagieren, um die Blockiergefahr durch entsprechende Druckmodulation des Bremsdruckes zu beseitigen.

Je nach Regelerfordernis ist es also z. B. möglich, bei signalisierter Blockiergefahr entweder beide Sperrventile 7.1, 7.2 im dargestellten offenen Zustand zu belassen oder eines der beiden Sperrventile vom offenen in den gesperrten Zustand umzuschalten; es ist auch möglich, im Bedarfsfalle zunächst beide Sperrventile im dargestellten offenen Zustand zu belassen und anschließend eines oder sogar abwechselnd das eine oder das andere Sperrventil umzuschalten. Je nachdem, ob beide Sperrventile oder nur eines der beiden Sperrventile geöffnet ist, ist dann das vom als Druckmodulator arbeitenden Hauptzylinder 3 nach Maßgabe der von der Regeleinrichtung 6 abgegebenen Steuersignale bewirkte Drucksenken oder Druckanheben entweder in beiden Bremskreisen I und II oder nur in einem der beiden Bremskreise wirksam, während der Druck in dem hinter einem in seinem gesperrten Zustand befindlichen Sperrventil liegenden Bremskreis auf den dort zuvor herrschenden Wert konstant gehalten wird (Druckhalten).

Die zur Bremsschlupfregelung erforderliche Druckmodulation, d. h. das Absenken und Wiederanheben des Ausgangsdruckes des Hauptbremszylinders 3, wird mit Hilfe der Kolben/Zylinder-Einheit 8 bewirkt, deren Kolben 8.1 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 unmittelbar mit der Bremspedal-Druckstange 9 verbunden ist, d. h. einen integralen Bestandteil davon bildet.

Während des normalen Fahr- und Bremsbetriebes, d. h. solange keineBlockiergefahr signalisiert und von der elektronischen Regeleinrichtung 6 eine Bremsschlupfregelung noch nicht initiiert ist, steht die Arbeitskammer 8.2 der Kolben/Zylinder-Einheit 8 über die stromlos offene Ventilvorrichtung 10 mit dem drucklosen Vorratsbehälter 3.3 des Hauptbremszylinders 3 in Verbindung, so daß die Kolben/Zylinder-Einheit 8 keinerlei Einfluß auf die Bremspedal- Druckstange 9 ausübt und somit auch keine Veränderung des Ausgangdrucks des Hauptbremszylinders 3 bewirkt.

Bei erkannter Blockiergefahr wird die Ventilvorrichtung 10 durch die elektronische Regeleinrichtung 6 umgeschaltet und einerseits die Leitungsverbindung zwischen Arbeitskammer 8.2 und Vorratsbehälter 3.3 unterbrochen und andererseits eine Leitungsverbindung zur Pumpenvorrichtung 12/13 hergestellt. Auf den Kolben 8.1 der Kolben/Zylinder-Einheit wirkt dann eine durch dessen wirksame Fläche sowie die Höhe des von der Pumpenvorrichtung gelieferten Drucks bestimmte Kraft, durch welche der Kolben 8.1 und das damit verbundene Bremspedal 5 sowie die Bremspedal-Druckstange 9 schnell und sicher zurückgedrückt werden, mit der Folge, daß der Ausgangsdruck des Hauptbremszylinders 3 entsprechend abgesenkt wird. Die Absenkung des Ausgangsdrucks bleibt solange bestehen, bis die Regeleinrichtung 6 aufgrund empfangener Sensor-Signale die Ventilvorrichtung 10 wieder in den dargestellten Zustand umschaltet, wodurch die von der Kolben/Zylinder-Einheit 8 ausgeübte rückstellende Kraft in Fortfall kommt und der Ausgangsdruck des Hauptbremszylinders 3 wieder seinen ursprünglichen Wert einnimmt, dessen Höhe durch die durch den Bremskraftverstärker 4 verstärkte Pedalkraft bestimmt ist. Dieser Regelzyklus wird ggf. mehrmals wiederholt, wobei je nach Regelerfordernis zeitweise das eine oder aber auch beide Sperrventile 7.1 bzw. 7.2 in ihren Sperrzustand umgeschaltet werden. Üblicherweise wird die Pumpe 12 während des normalen Fahr- und Bremsbetriebes nicht in Betrieb sein; erst wenn Blockiergefahr signalisiert wird, wird von der Regeleinrichtung 6 zunächst der Elektromotor 11 und damit die Pumpe 12 eingeschaltet, wodurch u. a. das Bypass- Ventil 14 schließt, und erst anschließend werden die Ventilvorrichtung 10 und ggf. eine oder beide Sperrventile 7.1, 7.2 umgeschaltet.

Dadurch, daß die Druckmodulation des Hauptbremszylinders nicht ausgangs, sondern eingangs des Bremskraftverstärkers vorgenommen wird, wird zum Regeln auch nur ein dem Verstärkungsfaktor des Bremskraftverstärkers umgekehrt proportionaler Teil der sonst üblichen Energie benötigt.

Während im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die als Hilfskraftvorrichtung dienende Kolben/Zylinder-Einheit 8 pedalseitig angeordnet ist, ist die Kolben/Zylinder-Einheit im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 auf der dem Hauptbremszlinder 3 zugekehrten Seite des Bremskraftverstärkers 4 angeordnet und zwar koaxial zum Hauptbremszylinder und zwischen dem Hauptbremszylinder 3 und dem Bremskraftverstärker 4 liegend. Das Gehäuse der Kolben/ Zylinder-Einheit ist dabei einenends am Bremskraftverstärker und anderenends unmittelbar am Hauptbremszylinder 3 angeflanscht. Die Arbeitskammer 8.2 der Kolben/Zylinder-Einheit wird dabei von der Bremskraftverstärker-Druckstange 15, die einenends mit dem Druckstangen-Kolben 3.1 des Hauptbremszylinders und anderenends in üblicher Weise mit dem Kolben oder der Membran des Bremskraftverstärkers 4 verbunden ist, axial durchdrungen. Die Bremskraftverstärker-Druckstange 15 ist mit einer Axialbohrung versehen, in welcher der - in diesem Ausführungsbeispiel stangenförmig ausgebildete - Kolben 8.1 der Kolben/Zylinder-Einheit axial schwimmend gelagert ist. Die Stirnfläche seines dem Hauptbremszylinder 3 zugekehrten Endes ist dabei über einen in der Bremskraftverstärker-Druckstange 15 angeordneten Radialschlitz 16 o. ä. druckmäßig ständig dem in der Arbeitskammer 8.2 herrschenden Druck ausgesetzt, was in der Detaildarstellung der Fig. 2a gut zu erkennen ist. Der stangenförmige Kolben 8.1 erstreckt sich axial so weit durch den Bremskraftverstärker 4, daß sein pedalseitiges Ende - den Kolben bzw. die Membran des Bremskraftverstärkers gedichtet axial durchsetzend - lose an der Bremspedal-Druckstange 9 oder einem damit verbundenen Teil anliegt. Es ist leicht erkennbar, daß somit vom Kolben 8.1 auf die Bremspedaldruckstange 9 eine der Pedalkraft entgegenwirkende Kraft ausgeübt wird, sobald und solange die Arbeitskammer 8.2 - wie zuvor erläutert - mit einer Druckquelle verbunden wird. In Fig. 2a ist angedeutet, daß die Bremskraftverstärker-Druckstange 15 mit einem ringförmigen Bund 17 versehen ist, dessen der Arbeitskammer 8.2 zugekehrte wirksame Ringfläche etwa so groß bemessen ist wie die der Arbeitskammer 8.2 zugekehrte wirksame Fläche des Kolbens 8.1. Durch diesen Bund ist sichergestellt, daß die Bremskraftverstärker-Druckstange 15 selbst durch Druckänderungen in der Arbeitskammer 8.2 nicht beeinflußt wird.

Im Vergleich zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erfordert diese Anordnung zwar eine gewisse Abänderung des sonst serienmäßigen Unterdruck- Bremskraftverstärkers 4, ermöglicht es andererseits aber, die Hilfskraftvorrichtung 8 in raumsparender Weise innerhalb des Motorraumes - insbesondere zusammen mit Hauptbremszylinder und Bremskraftverstärker als Baueinheit - zu montieren.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt im wesentlichen mit den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 und 2 überein. Als hydraulische Druckquelle zur Speisung der Arbeitskammer 8.2 der Kolben/ Zylinder-Einheit 8 findet hierbei jedoch keine externe Druckquelle Verwendung. Statt dessen kann die Arbeitskammer 8.2 dann, wenn im Rahmen der Bremsschlupfregelung der Ausgangsdruck des Hauptbremszylinders gesenkt werden muß, durch Umschalten der Ventilvorrichtung 10 mit einer der Druckkammern des Hauptremszylinders 3 verbunden werden, wodurch der Kolben 8.1 mit dem - zu diesem Zeitpunkt vergleichsweise hohen - Druck des Hauptbremszylinders beaufschlagt wird, wodurch er zusammen mit dem Bremspedal 5 schnell und sicher zurückgedrückt wird, was eine entsprechende Absenkung des Ausgangsdrucks des Hauptbremszylinders 3 zur Folge hat; die Verbindung der Arbeitskammer 8.2 mit einer der Druckkammern des Hauptbremszylinders bedeutet regelungstechnisch eine Gegenkopplung, durch welche die Bremskraftverstärkung aufgehoben wird.

Im Ausführungsbeispiel wird die Arbeitskammer 8.2 mit der zwischen dem Druckstangen-Kolben 3.1 und dem Zwischenkolben 3.2 gelegenen Druckkammer des Hauptbremszylinders verbunden. Es ist jedoch auch möglich, eine Verbindung zur hinter dem Zwischenkolben gelegenen Druckkammer herzustellen oder aber zu einem anderen mit diesen Druckkammern in Verbindung stehenden Anlagenteil, z. B. mit einer der beiden Hauptbremszylinder-Ausgangsleitungen.

Bei normalen betrieblichen Bremsvorgängen, d. h. solange wie keine Blockiergefahr signalisiert wird, ist die Arbeitskammer 8.2 über die dann nicht erregte Ventilvorrichtung 10 mit einer auf der Rückseite des Druckstangen- Kolbens 3.1 gelegenen drucklosen Kammer 3.4 des Hauptbremszylinders 3 verbunden, so daß auch die Arbeitskammer 8.2 drucklos ist. Beim Betätigen der Bremse wird die Bremsflüssigkeit dann drucklos zwischen den Kammern 8.2 und 3.4 hin- und hergeschoben, wobei vorausgesetzt ist, daß der Kolben 8.1 und der Druckstangen-Kolben 3.1 hierbei gleich große wirksame Flächen besitzen.

Wenn jedoch während eines Bremsschlupfregelungsvorganges die Ventilvorrichtung 10 von ihrem zweiten Schaltzustand in den in Fig. 3 gezeigten Schaltzustand umgeschaltet wird, dann wird die Bremsflüssigkeit aus der Kammer 3.4 hinter dem Druckstangenkolben über eine Verbindungsleitung mit Rückschlagventil 18 in die Druckkammer vor dem Druckstangen-Kolben 3.1 gedrückt. Auf diese Weise ergibt sich ein geschlossener Bremsflüssigkeits-Kreislauf, der erforderlich ist, damit die Pedalstellung durch die Regelvorgänge nicht verändert wird.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Kolben/Zylinder-Einheit 8 pedalseitig angeordnet. Selbstverständlich kann aber auch bei dieser Anordnung die Kolben/Zylinder-Anordnung wie in Fig. 2 auf der Hauptbremszylinderseite des Bremskraftverstärkers 4 angeordnet werden, wobei die Arbeitskammer 8.2 in diesem Falle wie in den Fig. 1 und 2 während des normalen Bremsbetriebes wieder unmittelbar mit dem drucklosen Vorratsbehälter 3.3 verbunden wäre.

Die Anordnung gemäß Fig. 3 besitzt den wesentlichen Vorteil, daß eine externe Druckquelle nicht benötigt wird. Dieser Vorteil muß allerdings durch einen gewissen Nachteil erkauft werden, der darin zu sehen ist, daß der Ausgangsdruck des Hauptbremszylinders während der Druckmodulation nur auf den Wert abgesenkt werden kann, den er durch unmittelbare Bremspedalbetätigung, d. h. ohne Zwischenschaltung des Bremskraftverstärkers 4 annehmen würde.

In Fig. 4 ist eine Bremsanlage dargestellt, die mit der in Fig. 3 im wesentlichen übereinstimmt. Bei dieser Anordnung ist jedoch zusätzlich zur erwähnten Gegenkopplung eine mit zwei Rückschlagventilen 19 zusammenwirkende Pumpenanordnung 12′ vorgesehen, deren Förderleistung im Vergleich zu den Fig. 1 und 2 erheblich kleiner ist, da durch die Gegenkopplung bereits die wesentliche, in Normalfällen ausreichende Druckreduzierung bewirkt wird. Als Pumpe wird hierbei eine sogenannte Freikolbenpumpe, die nur bei anstehendem Eingangsdruck fördern kann, eingesetzt. Bei dieser Anordnung sind zwei Ventilvorrichtung 10′ und 10″ vorgesehen, von denen die eine Verbindung zur Druckkammer des Hauptbremszylinders 3 herstellen und unterbrechen kann und die andere eine entsprechende Verbindung zur drucklosen Kammer 3.4.

Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen druckmittelbetätigten Bremsanlage, wobei die Fig. 6a bis 6e verschiedene Betriebsphasen der gleichen Bremsanlage darstellen.

Die Bremsanlage gemäß Fig. 5 stimmt bezüglich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise im wesentlichen mit der Bremsanlage gemäß Fig. 1 überein. Sie unterscheidet sich von dieser insbesondere dadurch, daß ein Niederdruckspeicher 20 vorgesehen ist, dessen Speicherkammer mit dem Hauptbremszylinder 3 verbunden ist. Dieser Niederdruckspeicher ist im - dargestellten - Normalfall, d. h. wenn gerade keine Bremsschlupfregelung stattfindet, in einer Position, in der er keine Bremsflüssigkeit aufnimmt, weil die ihm vorgeschaltete Ventilvorrichtung 22 gesperrt ist, so daß der Kolben des Niederdruckspeichers auch bei Betätigung des Bremspedals 5 und ansteigendem Druck im Hauptbremszylinder seine gezeigte Position nicht verlassen kann. Im Regelungsfalle, d. h. in der Regelphase "Druckabsenken", wird diese Ventilvorrichtung 22 - nachdem von der Regeleinrichtung 6 die Ventilvorrichtung 10 umgeschaltet und die Pumpe 12 in Betrieb genommen wurde - in ihre geöffnete Schaltstellung umgeschaltet, wodurch Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 3 aufgenommen wird, so daß der Bremsdruck in den Bremskreisen I und II schneller abgebaut wird als z. B. in der Bremsanlage gemäß Fig. 1. Die Steuerung der Ventileinrichtung 22 erfolgt im Ausführungsbeispiel hydraulisch, d. h. durch den von der Pumpe 12 erzeugten Druck. Statt dessen könnte natürlich auch diese Ventilvorrichtung als von der Regeleinrichtung 6 unmittelbar gesteuertes Magnetventil ausgebildet sein.

Wie in Fig. 1 wird in der Regelphase "Druckabsenken" die Arbeitskammer 8.2 der Hilfskraftvorrichtung 8 von der Pumpe 12 mit Druck beaufschlagt, so daß das Bremspedal 5 zurückgedrückt und damit auch der Kolben 3.2 zurückgezogen wird. Das Zurückziehen des Kolbens 3.2 hat zur Folge, daß die Bremsflüssigkeit wieder aus dem Niederdruckspeicher 20 abgesaugt wird. Wenn der Niederdruckspeicher geleert ist, wird ein Schalter 21, im Ausführungsbeispiel ist ein sogenannter Reedkontakt angedeutet, betätigt, der mit der Regeleinrichtung 6 in Verbindung steht und den gerade ablaufenden Regelzyklus beendet, so daß erneut Druck aufgebaut wird.

Die in den Fig. 6a bis 6e dargestellte Bremsanlage zeichnet sich dadurch aus, daß sie zur Erzeugung des benötigten Betätigungsdrucks für die Zurückstellung des Bremspedals 5 keine Pumpe benötigt. Statt dessen ist hier ein Hochdruckspeicher 24 vorgesehen, der seinen für die Betätigung der Hilfskraftvorrichtung 8 benötigten Druck vom Hauptbremszylinder 3 bezieht. Diese Anlage besitzt wie die Anlage gemäß Fig. 5 darüber hinaus den Vorteil, daß der Druck in den Bremskreisen I und II während der Regelungsphase sehr schnell abgesenkt wird.

Wie bei der Bremsanlage gemäß Fig. 2 ist die Hilfskraftvorrichtung 8 zwischen dem Hauptbremszylinder 3 und dem Bremskraftverstärker 4 angeordnet. Sie kann jedoch wie in Fig. 1 natürlich auch zwischen Pedal 5 und Bremskraftverstärker 4 liegen.

Die Speicherkammmer des Hochdruckspeichers 24 kann mit Hilfe zweier als 3/2-Ventil ausgebildeter und durch die Regeleinrichtung 6 umschaltbarer Ventilvorrichtungen 10.1 und 10.2 wahlweise an eine der Kammern des Hauptbremszylinders 3 oder an die Arbeitskammer 8.2 der Hilfskraftvorrichtung 8 angeschaltet werden. Die Ventilvorrichtung 10.1 dient darüber hinaus dazu, einen Niederdruckspeicher 20 an eine der Kammern des Hauptbremszylinders 3 anzuschalten bzw. wieder davon abzuschalten.

Wenn die Ventilvorrichtung 10.1 - wie in Fig. 6a dargestellt - stromlos ist, dann ist der Hochdruckspeicher 13 mit dem Hauptbremszylinder 3 verbunden. Wenn diese Ventilvorrichtung 10.1 dagegen - wie in den Fig. 6c und 6e - durch die Regeleinrichtung 6 geschaltet wird, dann ist der Niederdruckspeicher 20 mit dem Hauptbremszylinder 3 verbunden.

Wenn die Ventilvorrichtung 10.2 - wie in Fig. 6a dargestellt - stromlos ist, dann ist der Hochdruckspeicher 24 von der Arbeitskammer 8.2 der hilfskraftvorrichtung 8 abgeschaltet und die Arbeitskammer 8.2 steht mit einer auf der Rückseite des Druckstangenkolbens 3.1 des Hauptbremszylinders liegenden Kammer in Verbindung, deren Querschnittsfläche mit der der Arbeitskammer 8.2 übereinstimmt. Wenn diese Ventilvorrichtung 10.2 durch die Regeleinrichtung geschaltet wird - wie in den Fig. 6c und 6e dargestellt -, dann ist die Arbeitskammer 8.2 der Hilfskraftvorrichtung mit dem Hochdruckspeicher verbunden.

Von besonderer Bedeutung ist, daß der Bremskraftverstärker 4 sowie der Hauptbremszylinder 3 mit Bezug auf die Bemessung der Radbremsen 1.1 bis 2.2 etwa um 50% überdimensioniert sind, daß also z. B. anstelle eines 7″-Bremskraftverstärkers ein 9″-Bremskraftverstärker verwendet wird und daß der Hauptbremszylinder z. B. einen Durchmesser von etwa 22 mm statt 19 mm besitzt.

Der Hochdruckspeicher 24 und der Niederdruckspeicher 20 sind in ihrem Speichervolumen jeweils so bemessen, daß sie jeweils etwa 50% des Volumens des Hauptbremszylinders 3 aufnehmen können.

In Fig. 6a ist der Zustand bei nicht betätigter Bremse dargestellt. Die beiden Ventilvorrichtungen 10.1 und 10.2 sind hierbei stromlos und die beiden Speicher 24 und 20 leer.

In Fig. 6b ist der Zustand bei betätigter Bremse dargestellt, jedoch ohne daß bereits eine Bremsschlupfregelung stattfindet. Die beiden Ventilvorrichtungen 10.1 und 10.2 sind hierbei nach wie vor stromlos. Da der Hochdruckspeicher 24 über die Ventilvorrichtung 10.1 mit dem Hauptbremszylinder 3 verbunden ist, wird er durch die Betätigung des Bremspedals 5 aufgeladen. Da der Bremskraftverstärker 4 und der Hauptbremszylinder 3 überdimensioniert sind, geht der Bremsanlage dadurch jedoch kein zum Bremsen benötigtes Volumen verloren. Nach Lösen der Bremse wird auch der Hochdruckspeicher 24 wieder entleert.

In Fig. 6c ist ein Betriebszustand dargestellt, bei dem am Bremspedal 5 ein geringer Kraftüberschuß herrscht, d. h. die Pedalkraft etwas größer als zum Bremsen benötigt ist. Es ist darüber hinaus angenommen, daß durch die Regeleinrichtung 6 Blockiergefahr registriert wurde und die Bremssschlupfregelung eingesetzt hat. Beide Ventilvorrichtungen 10.1 und 10.2 sind hierbei durch die Regeleinrichtung 6 gleichzeitig aus ihrem in den Fig. 6a und 6b gezeigten Ruhezustand in dem in Fig. 6c dargestellten aktiven Zustand umgeschaltet. Es wird also einerseits eine Leitungsverbindung zwischen der einen Kammer des Hauptbremszylinders und dem Niederdruckspeicher 20 und andererseits eine Leitungsverbindung zwischen der Arbeitskammer 8.2 der Hilfskraftvorrichtung 8 und dem Hochdruckspeicher 24 hergestellt. Dabei ist zu beachten, daß der Hochdruckspeicher 24 zum Zeitpunkt des Umschaltens der Ventilvorrichtung 10.2 bereits aufgeladen ist, weil vor dem Einsatz der Bremsschlupfregelung natürlich der in Verbindung mit Fig. 6b beschriebene Zustand vorlag. Durch die Umschaltung der beiden Ventilvorrichtungen 10.1 und 10.2 wird somit einerseits sehr schnell Druck aus dem Hauptbremszylinder 3 in den Niederdruckspeicher 20 abgelassen und gleichzeitig wirkt der Druck aus dem Hochdruckspeicher 24 auf den Kolben 8.1 der Hilfskraftvorrichtung 8, wodurch das Bremspedal 5 zurückgedrückt wird. Dadurch wird der Druck im Hauptbremszylinder 3 zusätzlich abgesenkt und der Niederdruckspeicher 20 wieder leergesaugt. Der Druck in den Radbremsen 1.1 bis 2.2 wird also im Vergleich zu den Bremsanlagen gemäß den Fig. 1 bis 4 schneller so weit abgesenkt, wie es die Bremsschlupfregelung erfordert. Sobald der Niederdruckspeicher 20 nunmehr geleert und damit drucklos ist, wird der Regeleinrichtung 6 von einem mit dem Niederdruckspeicher 20 in Verbindung stehenden Druckschalter 23 ein Steuersignal zugeführt, woraufhin die Regeleinrichtung 6 die beiden Ventilvorrichtungen 10.1 und 10.2 wieder stromlos macht, d. h. in ihren ursprünglichen Schaltzustand zurückführt. Der Regelzyklus ist damit beendet und der Bremsdruck kann wieder aufgebaut werden.

Wenn bei anstehender Bremsschlupfregelung am Bremspedal 5 ein hoher Kraftüberschuß vorliegt, d. h. die Pedalkraft sehr viel höher ist als für die Regelung aller Räder erforderlich, weil z. B. der Fahrzeugführer die Pedalkraft gegenüber der bei Regelbeginn vorliegenden Pedalkraft weiter erhöht hat, dann reicht der im Hochdruckspeicher 24 gespeicherte Druck nicht aus, um das Bremspedal 5 zurückzudrücken und den Niederdruckspeicher 20 zu leeren. Wenn der Niederdruckspeicher 20 nicht geleert wird und demzufolge vom Druckabschalter 23 auch kein entsprechendes Steuersignal abgegeben wird, schaltet die Regeleinrichtung 6 nach einer vorgegebenen Zeit selbsttätig einerseits die beiden Ventilvorrichtungen 7.1 und 7.2 aus, wodurch die beiden Bremskreise I und II vom Hauptbremszylinder 3 abgetrennt werden und andererseits die beiden Ventilvorrichtungen 10.1 und 10.2 in ihren ursprünglichen Ruhezustand um. Da dadurch der Hochdruckspeicher 24 wieder mit dem Hauptbremszylinder 3 verbunden wird, wird er nun auf den durch die erhöhte Pedalkraft bedingten höheren Bremsdruck aufgeladen.

Anschließend werden - wie in Fig. 6e dargestellt - die beiden Ventilvorrichtungen 10.1 und 10.2 wieder umgeschaltet und damit einerseits die Arbeitskammer 8.2 der Hilfskraftvorrichtung 8 mit dem inzwischen stärker aufgeladenen Hochdruckspeicher 24 und andererseits der Niederdruckspeicher 20 wieder mit dem Hauptbremszylinder 3 verbunden. Durch das Zurückdrücken des Bremspedals 5 wird der Druckstangenkolben 3.1 zurückgezogen und der Niederdruckspeicher 20 wieder leergesaugt, mit der Folge, daß der Druckschalter 23 ein entsprechendes Steuersignal abgibt.

Claims (17)

1. Druckmittelbetätigte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit einem auf einen Hauptbremszylinder wirkenden Unterdruck- oder Vakuum-Bremskraftverstärker und einer elektronischen Regeleinrichtung zur Bremsschlupfregelung, durch welche während der Bremsschlupfregelung den Regelerfordernissen entsprechend zum einen zwischen dem Hauptbremszylinder und zumindest einem Teil der Radbremszylinder angeordnete Sperrventile ein- und ausgeschaltet werden und zum anderen die Aussteuerung des Hauptbremszylinders durch periodische Änderung der auf ihn einwirkenden Betätigungskraft im Sinne eines wechselweisen Absenkens und Anhebens seines Ausgangsdrucks (Druckmodulation) verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckmodulation des Ausgangsdrucks des Hauptbremszylinders (3) eine auf das mit dem Bremspedal (5) in Verbindung stehende Betätigungsglied (Druckstange 9) des Bremskraftverstärkers (4) einwirkende, periodisch ein- und ausschaltbare Hilfskraftvorrichtung (8) vorgesehen ist, deren Wirkrichtung der Pedalbetätigungskraft entgegengerichtet ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskraftvorrichtung (8) als hydraulische Kolben/Zylinder-Einheit ausgebildet ist, deren Kolben (8.1) zumindest in Wirkrichtung mit dem Betätigungsglied (Druckstange 9) des Bremskraftverstärkers (4) verbunden ist und deren Arbeitskammer (8.2) über eine umschaltbare Ventilvorrichtung (10, 10′, 10″, 10.1, 10.2) den Regelerfordernissen fordernissen entsprechend entweder mit einer hydraulischen Druckquelle (12/13) oder mit einem drucklosen Vorratsbehälter (3.3) o. ä. verbindbar ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben/Zylinder-Einheit pedalseitig angeordnet ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8.1) integraler Bestandteil der Pedaldruckstange (9) ist.

5. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolben/Zylinder-Einheit koaxial zum Hauptbremszylinder (3) zwischen dem Hauptbremszylinder (3) und dem Bremskraftverstärker (4) angeordnet ist,
daß ihre Arbeitskammer (8.2) von der Bremskraftverstärker-Druckstange (15) durchdrungen ist,
und daß ihr Kolben (8.1) in einer Axialbohrung der Bremskraftverstärker- Druckstange (15) axial schwimmend gelagert ist, wobei die Stirnfläche seines hauptbremszylinderseitigen Endes über einen Radialschlitz (16) o. ä. druckmäßig ständig mit der Arbeitskammer (8.2) in Verbindung steht, während sein pedalseitiges Ende - in der Wirkrichtung druckkräfteübertragend - mit dem Betätigungsglied (Druckstange 9) des Bremskraftverstärkers (4) in Verbindung steht.

6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulische Druckquelle zur Speisung der Arbeitskammer (8.2) eine externe Pumpenanordnung (12), vorzugsweise mit nachgeschaltetem Druckspeicher (13), vorgesehen ist.

7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß als hydraulische Druckquelle zur Speisung der Arbeitskammer (8.2) eine externe Pumpenanordnung (12) vorgesehen ist
und daß die Speicherkammer eines Niederdruckspeichers (20) mittels einer ein- und ausschaltbaren Ventilvorrichtung (22) in der Regelphase "Druckabsenken", und nur dann, zur Aufnahme von Bremsflüssigkeit mit einer der Druckkammern des Hauptbremszylinders (3) verbindbar ist.

8. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Niederdruckspeicher (20) ein mit der elektronischen Regeleinrichtung (6) in Verbindung stehender Schalter (21), vorzugsweise nach Art des Reedkontaktes, zugeordnet ist, welcher während der Regelphase "Druckabsenken" ein diese Regelphase beendendes Steuersignal dann abgibt, wenn die Bremsflüssigkeit wieder aus der Speicherkammer des Niederdruckspeichers (20) abgesaugt ist.

9. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulische Druckquelle zur Speisung der Arbeitskammer (8.2) eine der Druckkamern des Hauptbremszylinders (3) oder ein damit in Druckverbindung stehender Anlagenteil dient.

10. Bremsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Druckquelle (Druckkammer) zur Arbeitskammer (8.2) führenden Verbindungsleitung - unter Zwischenschaltung zweier Rückschlagventile (19) eine Freikolbenpumpe (12′) zwischengeschaltet ist.

11. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulische Druckquelle zur Speisung der Arbeitskammer (8.2) ein aus einer der Druckkammern des Hauptbremszylinders (3) aufladbarer Hochdruckspeicher (24) dient.

12. Bremsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer des Hochdruckspeichers (24) mit Hilfe zweier durch die elektronische Regeleinrichtung (6) umschaltbarer Ventilvorrichtungen (10.1, 10.2) wahlweise an eine der Kammern des Haupbremszylinders (3) oder an die Arbeitskammer (8.2) der Hilfskraftvorrichtung (8) anschaltbar ist.

13. Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden umschaltbaren Ventilvorrichtungen als 3/2-Ventil (10.2) ausgebildet ist, über welches die Arbeitskammer (8.2) der Hilfskraftvorrichtung (8) entweder - während der Regelphase "Druckabsenken" - mit der Speicherkammer des Hochdruckspeichers (24) oder - während der übrigen Zeit - mit einer auf der Rückseite des Druckstangenkolbens (3.1) des Hauptbremszylinders (3) liegenden Kammer in Verbindung steht, deren Querschnittsfläche mit der der Arbeitskammer (8.2) übereinstimmt.

14. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch einen Niederdruckspeicher (20), dessen Speicherkammer mittels einer ein- und ausschaltbaren Ventilvorrichtung (10.1) in der Regelphase "Druckabsenken", und nur dann, zur Aufnahme von Bremsflüssigkeit mit einer der Druckkammern des Hauptbremszylinders (3) verbindbar ist.

15. Bremsanlage nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite umschaltbare Ventilvorrichtung als 3/2-Ventil (10.1) ausgebildet ist, über welches entweder - während der Regelphase "Druckabsenken" - die Speicherkammer des Niederdruckspeichers (20) oder - während der übrigen Zeit - die Speicherkammer des Hochdruckspeichers (24) mit einer der Druckkammern des Hauptbremszylinders (3) in Verbindung steht.

16. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß das Speichervolumen der Hochdruck- und Niederdruckspeicher (24 bzw. 20) jeweils etwa 50% des Volumens des Hauptbremszylinders (3) beträgt
und daß der Bremskraftverstärker (4) sowie der Hauptbremszylinder (3) mit Bezug auf die Bemessung der Radbremszylinder (1.1 bis 2.2) jeweils etwa 50% überdimensioniert ist.

17. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Niederdruckspeicher (20) ein mit der elektronischen Regeleinrichtung (6) in Verbindung stehender Schalter, vorzugsweise ein Druckschalter (23), zugeordnet ist, welcher während der Regelphase "Druckabsenken" ein diese Regelphase beendendes Steuersignal dann abgibt, wenn die Bremsflüssigkeit wieder aus der Speicherkammer des Niederdruckspeichers (20) abgesaugt ist.