DE3624344C2 - Hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 ge­ nannten Merkmalen. Eine solche Bremsanlage ist Gegenstand des zugehörigen Hauptpatentes 36 01 914.

Die in dem Hauptpatent beschriebene Bremsanlage besitzt einen Hauptbremszylinder mit vorgeschaltetem Unterdruck-Bremskraft­ verstärker und ist mit einem Hilfsdruck-Versorgungssystem, das eine Hydraulikpumpe enthält, ausgerüstet. An jede Arbeitskammer im Hauptbremszylinder sind eine oder mehrere Radbremsen, das Hilfsdruck-Versorgungssystem und über ein Zentralventil ein Druckausgleichsbehälter angeschlossen. In der pedalseitigen Endlage, die der Kolben im Hauptbremszylinder bei nicht be­ tätigter Bremse einnimmt, ist das Zentralventil offen und stellt eine Verbindung zu dem Behälter her. Bei Bremsbetätigung schließt das Zentralventil und bleibt geschlossen, solange der durch die Pedalbetätigung ausgelöste Druck in der Arbeitskammer des Hauptbremszylinders geringer als der Hilfsdruck ist. Beim Einsetzen der Regelung wird die Pumpe eingeschaltet und dadurch Druckmittel in die Arbeitskammer eingesteuert. Der Kolben im Hauptbremszylinder wird dadurch in seine Endlage zurückgestellt. Das Zentralventil wird soweit bzw. so lange geöffnet, bis die Kräfte am Kolben wieder im Gleichgewicht sind. Daher herrscht auch nach dem Einschalten der Pumpe in der Arbeitskammer ein geregelter, zur Pedalkraft proportionaler Druck. Mit Hilfe von umschaltbaren Mehrwegeventilen, nämlich Einlaß- und Auslaßventilen, die in den Druckmittelwegen von den Radbremsen zu dem Hauptbremszylinder und zu dem drucklosen Behälter bzw. Druckausgleichsbehälter eingefügt sind, wird der Druck in den Radbremsen beim Instabilwerden eines Rades vari­ iert und dadurch der Bremsschlupf geregelt. Zur Antriebsschlupfregelung (ASR) ist diese Bremsanlage nicht ge­ eignet.

Es ist auch schon eine Bremsanlage mit hydraulischem Brems­ kraftverstärker bekannt, bei der zur Antriebsschlupfregelung die Radbremsen über Mehrwegeventile direkt an das Hilfsdruck- Versorgungssystem anschaltbar sind (DE 34 07 538 A1). Da es sich dabei um einen zweikreisigen Bremsdruckgeber handelt, an dessen Bremskreise jeweils ein angetriebenes und ein nicht angetriebenes Rad angeschlossen sind, wird über ein zusätzli­ ches Mehrwegeventil in der Antriebsschlupfregelphase der Druck­ mittelweg zu dem nicht angetriebenen Rad gesperrt.

Des weiteren wurde bereits vorgeschlagen, eine Bremsanlage mit einem Tandem-Hauptbremszylinder, dem ein Unterdruck- Bremskraftverstärker vorgeschaltet ist, zu verwenden und diese Bremsanlage mit einem nur während der Bremsdruckregelphasen eingeschalteten Hilfsdruck-Versorgungssystem auszurüsten, das mit Hilfe von Mehrwegeventilen anstelle des Bremsdruckgebers an die Radbremsen anschaltbar ist (DE 35 27 190 A1).

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die in dem zugehörigen Hauptpatent beschriebene Bremsanlage derart weiterzubilden, daß sie auch zur Antriebsschlupfregelung einge­ setzt werden kann. Es hat sich herausgestellt, daß diese Auf­ gabe durch die im Anspruch 1 beschriebene Bremsanlage gelöst wird, deren Besonderheit darin besteht, daß die Radbremsen über radindividuelle und/oder achsindividuelle Einlaß- und Auslaß­ ventile mit dem Hauptbremszylinder und mit dem Behälter verbun­ den sind, daß zur Antriebsschlupfregelung in den Druckmittelwe­ gen von dem Hauptbremszylinder zu den Einlaßventilen der an­ getriebenen Räder jeweils ein weiteres, in der Ruhestellung offenes, während der Antriebsschlupfregelung auf Sperren um­ schaltbares Mehrwegeventil eingefügt ist und daß der Pumpen­ ausgang zwischen dem Einlaßventil des angetriebenen Rades und dem Mehrwegeventil an die Bremsleitung angeschlossen ist.

Mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage läßt sich mit Hilfe der einzelnen Einlaß-/Auslaßventilpaare der Bremsdruck an den Rä­ dern individuell regeln. Werden die Vorderräder an einen Bremskreis, die Hinterräder an den zweiten Bremskreis angeschlossen, ist eine gemeinsame Regelung des Bremsdruckes an der Hinterachse, vorzugsweise nach dem Select-low-Prinzip, über ein gemeinsames Einlaß-/Auslaßventilpaar möglich. An der Vor­ derachse dürfte allerdings in den meisten Fällen eine Einzel­ radregelung vorzuziehen sein.

Die Erweiterung zu einem System, das auch den Antriebsschlupf regelt, wird praktisch mit nur einem zusätzlichen Mehrwegeven­ til pro Bremskreis erreicht. Die beschriebene Bremsanlage nach der Erfindung besitzt dabei den wesentlichen Vorteil, daß auch während einer Antriebsschlupfregelung bei Bremsbetätigung so­ fort Bremsdruck in die nicht angetriebenen Räder eingeleitet werden kann, ohne daß zuvor die Antriebsschlupfregelphase been­ det sein muß.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist der Hauptzylinder als Tandem-Hauptzylinder ausgebildet, an dessen Bremskreise jeweils ein Vorder- und ein Hinterrad, vorzugsweise mit diagonaler Bremskreisaufteilung, angeschlossen sind. Eine sogen. Schwarz/weiß-Aufteilung, d. h. Anschluß der beiden Räder einer Achse an den einen, der Räder der anderen Achse an den anderen Bremskreis, ist ebenfalls möglich.

Zur Hilfsdruckversorgung können nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung zwei hydraulisch getrennte, mit Hilfe eines gemeinsamen Elektromotors angetriebene Hydraulikpumpen eingesetzt werden, von denen jeweils eine an einen der beiden Bremskreise angeschlossen ist.

Den Einlaßventilen können in Druckabbaurichtung sich öffnende Rückschlagventile parallel geschaltet sein, um bei Beendigung der Bremse den Druckabbau zu beschleunigen, und zwar auch bei verzögerter Zurückschaltung des Einlaßventils.

Zur Antriebsschlupfregelung wird ein wesentlich geringerer Hilfsdruck als zur Bremsschlupfregelung benötigt. Daher ist es nach einer Ausführungsart der Erfindung vorgesehen, dem Mehrwegeventil, das während der Antriebsschlupfregelphase auf Sperren umschaltbar ist, ein Überdruckventil parallel zu schalten, welches auf den zur Antriebsschlupfregelung maximal benötigten Druck ausgelegt ist. Andererseits ist es auch möglich, durch zeitweises oder periodisches, durch Ansteuerpulse ausgelöstes Öffnen dieses Mehrwegeventils während der Antriebsschlupfregelung den Hilfsdruck auf den benötigten Maximalwert zu begrenzen. Die Druckbegrenzung auf dem niedrigeren, für die Antriebsschlupfregelung benötigten Niveau läßt sich auch durch zeitweises oder periodisches Umschalten des dem angetriebenen Rad zugeordneten Auslaßventils erreichen.

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

In dieser Abbildung sind in vereinfachter, teilweise schematischer Darstellung die wichtigsten Komponenten einer erfindungsgemäßen Bremsanlage und die hydraulische Zusammenschaltung dieser Komponenten wiedergegeben.

Nach der Abbildung besitzt die Bremsanlage einen Bremsdruckgeber 1, der sich aus einem Tandem-Hauptzylinder 2 und einem vorgeschalteten Unterdruck-Bremskraftverstärker 3, auf den über ein Pedal 4 die Bremskraft ausgeübt wird, zusammensetzt.

Die beiden Arbeitskammern 5, 6 im Inneren des Hauptzylinders 2, in denen bei Betätigung der Bremse bzw. des Bremspedales 4 mit Hilfe der beiden Hauptzylinderkolben, nämlich des Druckstangenkolbens 8 und des Zwischenkolbens 7 Bremsdruck aufgebaut wird, sind jeweils über ein als Zentralventil ausgebildetes Regelventil 9, 10 mit einem Druckmittelvorrats- und Druckausgleichsbehälter 11 verbunden. Außerdem sind an diese Kammern 5, 6 über hydraulisch getrennte Bremskreise I, II die Radbremsen angeschlossen, und zwar im vorliegenden Fall in diagonaler Aufteilung. Der Bremskreis I führt zu dem linken Vorderrad VL und dem rechten Hinterrad HR, der Bremskreis II zu den beiden anderen Rädern VR, HL.

Jedem Rad ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Einlaß- und ein Auslaßventil 16, 17; 18, 19; 20, 21; und 20, 23 zugeordnet. Somit kann mit diesen Ventilen der Bremsdruck radindividuell gesteuert bzw. geregelt werden.

Außerdem ist die Bremsanlage mit einem Hilfsdruck-Versorgungssystem 24 ausgerüstet, das im wesentlichen nur aus einer elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe oder, wie hier, aus zwei Hydraulikpumpen 25, 26, die durch einen gemeinsamen Elektromotor M angetrieben werden, besteht. Der an sich auch zum Hilfsdruck-Versorgungssystem 24 gehörende Druckmittelbehälter ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zu einer Einheit mit dem Behälter 11 des Tandem-Hauptzylinders 2 zusammengefaßt. Der Behälter 11 ist über eine Druckmittelleitung 27 an die Saugseiten der Hydraulikpumpen 25, 26 angeschlossen.

Über ein Rückschlagventil 28 bzw. 29 und über ein in der Ruhestellung offenes, d. h. auf Durchlaß geschaltetes Mehrwegeventil 30 bzw. 31 ist die Druckseite jeder Pumpe 25 bzw. 26 mit einem der beiden Bremskreise I, II und damit mit den Arbeitskammern 5 bzw. 6 des Hauptzylinders 2 verbunden. Die Rückschlagventile 28, 29 verhindern einen Druckmittelfluß zur Druckseite der Pumpen 25, 26 hin. Die Mehrwegeventile 30, 31 sind nur in der Antriebsschlupfregelphase gesperrt, und zwar ständig oder zeitweise; dies wird später erklärt.

Es handelt sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb. Die Pumpenanschlüsse bzw. die Anschlüsse an das Hilfsdruck-Versorgungssystem 24 führen daher über die Rückschlagventile 28, 29 jeweils direkt zu dem Einlaßventil 16 bzw. 22 des Hinterrades HR, HL, und über das in der Antriebsschlupfregelphase umschaltbare Mehrwegeventil 30 bzw. 31 zu dem Einlaßventil 18 bzw. 22 des nicht angetriebenen Vorderrades VL bzw. VR. Die nicht angetriebenen Räder VL, VR bzw. deren Einlaßventile 18, 20 sind somit direkt, d. h. ohne zwischengeschaltete Ventile, an die Arbeitskammern 5 bzw. 6 des Hauptzylinders 2 hydraulisch angeschlossen.

Die radindividuellen Auslaßventile 17, 19, 21, 23, geben nach dem Umschalten in ihre zweite Schaltposition über eine gemeinsame Druckmittel-Rückflußleitung 32 einen Druckmittel-Rückflußweg zu dem Behälter 11 frei.

Den Einlaßventilen 16, 18, 20, 22 ist jeweils ein Rückschlagventil 33 bis 36 parallel geschaltet, um beim Lösen der Bremse einen schnellen, unverzögerten Druckabbau sicherzustellen.

Den Mehrwegeventilen 30, 31 im Druckmittelweg von dem Hilfsdruck-Versorgungssystem 24 zu dem nicht angetriebenen Rad VL, VR sind ebenfalls Rückschlagventile 37, 38 parallel geschaltet, über die bei Bremsenbetätigung, wenn das ASR-Ventil 30, 31 beispielsweise wegen eines Defektes hängen sollte, Bremsdruck zu den Einlaßventilen 16, 22 der angetriebenen Hinterräder HR, HL eingesteuert werden kann. In der Praxis kann auf dieses Rückschlagventil verzichtet werden.

Ferner ist den Mehrwegeventilen 30, 31, die im Antriebsschlupfregelfall umgeschaltet werden, den sogen. ASR-Ventilen, jeweils noch ein Überdruckventil 39, 40 parallel geschaltet, das auf den maximal zur Antriebsschlupfregelung benötigten Hilfsdruck, der wesentlich geringer ist als der für die Bremsschlupfregelung benötigte Druck, ausgelegt ist. Die nachgeschalteten Rückschlagventile 41, 42 symbolisieren die Wirkungsrichtung des Überdruckventils. Die Funktion dieser Überdruckventile 39, 40 kann auch durch zeitweises oder gepulstes Zurückschalten des ASR-Ventils 30 bzw. 31 in die Durchlaßstellung verwirklicht werden. Eine Druckbegrenzung im Antriebsschlupfregelfall läßt sich außerdem durch zeitweises oder gepulstes Umschalten der Auslaßventile 17, 23, die den angetriebenen Rädern zugeordnet sind, erreichen.

Die Regelventile 9, 10 im Hauptzylinder 2 sind, wie übliche Zentralventile, geöffnet, wenn sich die beiden Kolben 7, 8 bei nicht betätigter Bremsanlage und ausgeschaltetem Hilfsdruck-Versorgungssystem 24 in ihrer pedalseitigen Endlage befinden. Der Druckmittelweg von den Arbeitskammern 5, 6 zu dem Behälter 11 ist in dieser Position offen. Bei Bremsbetätigung rücken die Kolben 7, 8 vor und verschließen den Druckmittelweg von den Kammern 5, 6 zum Behälter 11. Wird nun jedoch Hilfsdruck aus dem Versorgungssystem 24 über die ASR-Ventile 30, 31 in die Arbeitskammern 5, 6 eingesteuert, treten die Regelventile 9, 10 in Funktion. Durch den Hilfsdruck werden die Kolben 7, 8 entgegen der auf das Bremspedal 4 ausgeübten, durch Hilfskraft im Unterdruck-Verstärker unterstützten Bremskraft zurückgestellt. Die Regelventile 9, 10 geben den Druckmittelweg zu dem Behälter 11 so weit und so lange frei, bis sich das Druckgleichgewicht an den beiden Hauptzylinderkolben 7, 8 wieder einstellt. Folglich herrscht in den Arbeitskammern 5, 6 ein geregelter Druck, der zu der auf das Pedal 4 ausgeübten Kraft proportional ist.

Die dargestellte Bremsanlage nach der Erfindung besitzt folgende Wirkungsweise:
Bei normalen, d. h. ungeregelten Bremsvorgängen bleiben alle Ventile in der dargestellten Ruhelage. Das Hilfsdruck-Versorgungssystem 24 ist ausgeschaltet. Der in den Arbeitskammern 5, 6 durch die Pedalbetätigung hervorgerufene Bremsdruck wird über die Einlaßventile 16, 18, 20, 22 an die Radbremsen 12 bis 15 angelegt, wobei das Druckmittel zu den Radbremsen 12, 15 der angetriebenen Hinterräder noch über die ASR-Ventile 30, 31 fließt.

Tritt eine Blockiertendenz auf, wird der Motor M der Hydraulikpumpen 25, 26 eingeschaltet, so daß, sobald der Hilfsdruck über den durch die Pedalbetätigung ausgelösten Druck in den Kammern 5, 6 ansteigt, die Regelventile 9, 10 in Funktion treten. Durch Abfluß eines entsprechenden Teils des von den Pumpen 25, 26 geförderten Druckmittels in den Behälter 11 wird der zur Fußkraft proportionale Druck in den Kammern 5, 6 aufrechterhalten. Mit Hilfe der Einlaß-/Auslaßventilpaare 16, 17; 18, 19; 20, 21 und 22, 23 wird der Bremsdruck radindividuell geregelt, d. h. abgebaut, konstantgehalten und zur gegebenen Zeit wieder erhöht.

Bei zu hohem Antriebsschlupf wird ebenfalls das Hilfsdruck-Versorgungssystem 24 eingeschaltet. Gleichzeitig werden die ASR-Ventile 30, 31 umgeschaltet, so daß der Hilfsdruck ausschließlich über die Einlaßventile 16, 22 zu den Radbremsen 12, 15 der angetriebenen Hinterräder gelangen kann. Der maximale Hilfsdruck am Eingang dieser Einlaßventile 16, 22 wird durch die Überdruckventile 39, 40 begrenzt, die, sobald der Hilfsdruck über den maximal zur Antriebsschlupfregelung benotigten Druck ansteigt, öffnen und einen Druckmittelweg über die Rückschlagventile 41, 42, über die drucklosen Arbeitskammern 5, 6 zu dem Behälter 11 freigeben. Durch zeitweises oder gepulstes Ansteuern der ASR-Ventile 30, 31 kann ebenfalls der Hilfsdruck in dieser Regelphase auf den maximal benötigten Wert begrenzt werden. Ähnliches läßt sich, wie bereits angedeutet, mit Hilfe der Auslaßventile 17, 23 erreichen.

Auch in der Antriebsschlupf-Regelphase läßt sich der Bremsdruck in den Radbremsen 12, 15 der angetriebenen Hinterräder mit Hilfe der zugehörigen Einlaß-/Auslaßventilpaare 16, 17; 22, 23 radindividuell regeln. Die nicht angetriebenen Räder VL, VR sind weiterhin an den drucklosen Hauptzylinder 2 angeschlossen, so daß in dieser Phase in die Radbremsen 13, 14 der Räder VR, VL kein Bremsdruck eingesteuert werden kann.

Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Bremsanlage besteht darin, daß bei einer Bremsenbetätigung und noch nicht abgeschlossener Antriebsschlupf-Regelphase sofort die Bremsenwirkung an den nicht angetriebenen Rädern VL, VR einsetzt, weil sich in den Druckmittelwegen zu diesen Rädern außer den Einlaßventilen 18, 20, die in der Antriebsschlupf-Regelphase in ihrer Ruhelage bleiben, kein weiteres Ventil befindet.

Trotz des einfachen Aufbaus und der relativ wenigen Bauteile ist also mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage eine radindividuelle Bremsdrucksteuerung sowohl in der Bremsschlupf- als auch in der Antriebsschlupf-Regelphase möglich.

Die für Bremsanlagen der beschriebenen Art benötigten elektrischen Bauteile, insbesondere die Radsensoren, mit denen das Raddrehverhalten ständig erfaßt wird, sowie die elektronischen Schaltkreise zur Auswertung der Sensorsignale und zur Erzeugung von elektrischen Umschalt- oder Stellsignalen für die dargestellten und beschriebenen, elektromagnetisch betätigbaren Mehrwegeventile sowie zum Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors M der Hydraulikpumpen sind zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit und eines besseren Verständnisses der Erfindung nicht wiedergegeben.

Claims (8)

1. Hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Hauptzylinder, der eine Arbeitskammer aufweist, die über ein in der Bremslösestellung offenes und durch eine Bewegung des Hauptzylinderkolbens in den Hauptzylinder hinein schließbares Zentralventil an einen drucklosen Behälter angeschlossen ist, mit einer an die Arbeitskammer angeschlossenen Bremsleitung, die zu Drucksteuerventilen einer Radschlupfregeleinrichtung führt, denen wenigstens eine Radbremse nachgeschaltet ist, mit mindestens einer nur im Schlupf-Regelungsfall arbeitenden Pumpe, deren Eingang mit dem drucklosen Behälter und deren Ausgang über ein zum Ausgang hin sperrendes Rückschlagventil mit der Bremsleitung verbunden ist, wobei der Ausgangsdruck der Pumpe im Bremsschlupf-Regelungsfall durch eine vom Zentralventil gebildete Regelungsvorrichtung pedalkraftproportional eingestellt wird, wozu der Pumpenausgang im Bremsschlupf- Regelungsfall mit der Arbeitskammer kommuniziert, nach Patent 36 01 914, dadurch gekennzeichnet,
daß die Radbremsen (12, 13, 14, 15) über radindividuelle und/oder achsindividuelle Einlaß- und Auslaßventile (16-23) mit dem Hauptzylinder (2) und mit dem Behälter (11) verbunden sind,
daß zur Antriebsschlupfregelung in den Druckmittelwegen von dem Hauptzylinder (2) zu den Einlaßventilen (16, 22) der angetriebenen Räder (HR, HL) jeweils ein weiteres, in der Ruhestellung offenes, während der Antriebsschlupfregelung auf Sperren umschaltbares Mehrwegeventil (30, 31) eingefügt ist
und daß der Pumpenausgang zwischen dem Einlaßventil (16, 22) des angetriebenen Rades (HR, HL) und dem Mehrwegeventil (30, 31) an die Bremsleitung angeschlossen ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder (2) als Tandem-Hauptzylinder ausgebildet ist, an dessen Bremskreise (I, II) jeweils ein Vorder- und ein Hinterrad (VL, HR; VR, HL) angeschlossen sind.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bremskreise (I, II) des Tandem-Hauptzylinders (2) diagonal aufgeteilt sind.

4. Bremsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsdruck-Versorgungssystem (24) vorgesehen ist, das im wesentlichen aus zwei hydraulisch getrennten Pumpen (25, 26) mit gemeinsamem, elektromotorischem Antrieb besteht, von denen jede Pumpe (25, 26) an einen Bremskreis (I, II) des Tandem- Hauptzylinders (2) angeschlossen ist.

5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß den Einlaßventilen (16, 18, 20, 22) jeweils ein in der Druckabbaurichtung sich öffnendes Rückschlagventil (33-36) parallel geschaltet ist.

6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß dem während der Antriebsschlupfregelung auf Sperren umschaltbaren Mehrwegeventil (30, 31) ein Überdruckventil (39, 41; 40, 42), das auf den zur Antriebsschlupfregelung maximal benötigten Druck ausgelegt ist, parallel liegt.

7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsdruck während der Antriebsschlupfregelung durch zeitweises oder periodisches, durch Ansteuerpulse ausgelöstes Öffnen des während der Antriebsschlupfregelung auf Sperren umschaltbaren Mehrwegeventils (30, 31) auf den zur Antriebsschlupfregelung maximal benötigten Druck begrenzbar ist.

8. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsdruck während der Antriebsschlupfregelung durch zeitweises oder periodisches, durch Ansteuerpulse ausgelöstes Öffnen des dem angetriebenen Rad (HR, HL) zugeordneten Auslaßventils (17, 23) begrenzbar ist.