DE3624722A1 - Ventilanordnung fuer fahrzeug-bremsanlagen mit elektronischer blockier- und antriebsschlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung für Fahrzeug-Bremsanlagen mit elektronischer Blockier- und Antriebsschlupfregelung, die einen hilfskraftunterstützten, zweikreisigen Bremsdruckgeber, an dessen Bremskreise je ein Vorderrad und ein Hinterrad, vorzugsweise in diagonaler Bremskreisaufteilung, angeschlossen sind, und ein Hilfsdruck-Versorgungssystem besitzen, das bei der Blockierschutzreglung einen geregelten, pedalkraftproportionalen und bei der Antriebsschlupfregelung einen vorgegebenen Hilfsdruck erzeugt, mit der bei geregelten Bremsvorgängen anstelle des Bremsdruckgebers als Hilfsdruck-Versorgungssystem über Rückschlagventile an die Radbremsen anschaltbar ist, wobei in jedem Bremskreis im Druckmittelweg von dem Bremsdruckgeber sowie in dem Druckmittelweg von dem Hilfsdruck-Versorgungssystem zu den Radbremsen jeweils ein in der Ruhestellung offenes, d. h. auf Durchlaß geschaltetes Mehrwegeventil vorgesehen sind, und mit der in den Regelphasen der Bremsdruck in Abhängigkeit von dem Drehverhalten der Fahrzeugräder und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit regelbar ist.

Es wurde bereits eine Ventilanordnung dieser Art vorgeschlagen, bei der an den zweikreisigen Bremsdruckgeber, z. B. an einem Tandem-Hauptzylinder mit vorgeschaltetem Unterdruck-Bremskraftverstärker, über in Ruhestellung offene Mehrwegeventile je ein Vorderrad und ein Hinterrad angeschlossen sind (Patentanmeldung P 36 23 149.5). Hinter diesem Ventil, d. h. zwischen dem Ausgang dieses Ventiles und den Radbremsen, ist das Hilfsdruck-Versorgungssystem über ein Mehrwegeventil und einem in Reihe liegenden Rückschlagventil angeschlossen, so daß nach dem Sperren des Druckmittelwegs vom Bremsdruckgeber bzw. nach dem Umschalten der Ventile, mit denen die Radbremsen an den Bremsdruckgeber angeschlossen sind, nur noch Hilfsdruck zu den Radbremsen gelangen kann. Außerdem ist bei dieser bekannten Ventilanordnung in dem Druckmittelweg zu dem nicht angetriebenen Rad ein weiteres, in der Ruhestellung offenes 2/2-Wegeventil eingefügt, das in der Antriebsschlupfregelphase auf Sperren umgeschaltet wird. Hilfsdruck wird daher in der Antriebsschlupfregelphase nur noch in das angetriebene Rad eingesteuert. Während der Blockierschutzregelung kann außerdem der Bremsdruck in der Radbremse des nicht angetriebenen Rades konstant gehalten und gleichzeitig der Druck in der Radbremse des zweiten, an den gleichen hydraulischen Kreis angeschlossenen Rades variiert werden.

Ein im Druckmittelweg zum nicht angetriebenen Rad eingefügtes "Trennventil" ist auch bereits durch die DE-OS 34 07 538 bekannt. Es handelt sich dabei um eine Bremsanlage mit einem Hauptzylinder und hydraulischem Bremskraftverstärker. In der Blockierschutz-Regelphase wird Druckmittel mit geregeltem Druck dem Bremskraftverstärker entnommen und in den Hauptzylinder dynamisch eingesteuert. Zur Antriebsschlupfregelung erfolgt eine Umschaltung des zu dem angetriebenen Rad führenden Druckmittelweges zu einem direkten Anschluß an den Hydraulikspeicher der Hilfsdruckquelle.

Ein Nachteil dieser älteren Bremsanlagen bzw. Ventilanordnungen liegt darin, daß es wegen der Beschränkung auf zwei hydraulisch getrennte Kreise und der Einfügung des zur Antriebsschlupfregelung erforderlichen Ventils in den Druckmittel-Anschlußweg zum nicht angetriebenen Rad in der Druck-Aufbauphase nur möglich ist, in die Radbremse des angetriebenen Rades einen höheren Bremsdruck einzusteuern. Da jedoch beim Abbremsen eines Fahrzeuges nach dem Freigeben des Gaspedals bereits durch die Motor-Schleppmomente die angetriebenen Räder abgebremst werden, wäre es für die Bremsschlupfregelung von Vorteil, wenn in dieser Bremsphase die nicht angetriebenen Räder mit einem höheren Bremsdruck als die angetriebenen beaufschlagt würden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine aus möglichst wenigen, einfachen Ventilen bestehende Ventilanordnung zu schaffen, die sowohl eine Blockierschutz- als auch eine Antriebsschlupfregelung erlaubt und mit der bei der Steuerung des Bremsdruckverlaufs den Motor-Schleppmomenten Rechnung getragen werden kann bzw. mit der schon in der Druckaufbauphase ein im Vergleich zum Druck an den angetriebenen Rädern höherer Bremsdruck in die Radbremsen der nicht angetriebenen Räder eingesteuert werden kann.

Es hat sich nun herausgestellt, daß diese Aufgabe bei einer Ventilanordnung der eingangs genannten Art mit vergleichsweise geringem Aufwand dadurch gelöst werden kann, daß in jedem Bremskreis an die Mehrwegeventile zur Anschaltung des Bremsdruckgebers und/oder des Hilfsdruck-Versorgungssystems das nicht angetriebene Fahrzeugrad direkt und das angetriebene Fahrzeugrad über ein weiteres, in der Ruhestellung offenes Mehrwegeventil angeschlossen sind und daß außerdem die angetriebenen Räder jeweils über ein in der Ruhestellung gesperrtes Mehrwegeventil mit einem Druckausgleichbehälter sowie über mindestens ein weiteres Ventil, über das in der Antriebsschlupfregelphase Hilfsdruck einsteuerbar ist, mit dem Hilfsdruck-Versorgungssystem verbunden sind.

Der Mehraufwand bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung im Vergleich zu älteren Lösungsvorschlägen beschränkt sich also auf je ein zusätzliches, in der Ruhestellung gesperrtes Mehrwegeventil pro Bremskreis. In einer anderen Ausführungsart der Erfindung können anstelle dieser normalerweise gesperrten Ventile jeweils ein in der Ruhestellung offenes Ventil in Verbindung mit einem hydraulisch in Reihe geschalteten Rückschlagventil vorgesehen sein. Der Druckverlauf kann trotz dieses geringen Mehraufwandes sowohl in der Blockierschutz- als auch in der Antriebsschlupfregelphase allen in der Praxis auftretenden Erfordernissen angepaßt werden. Unnötige Druckschwankungen, die ein anfänglich zu hoher Druckaufbau am angetriebenen Rad und eine nachfolgende Druckabsenkung nach dem Umschalten des das Vorderrad von dem Hinterrad trennenden Ventils zur Folge hätten, werden vermieden. Eine durch die erfindungsgemäße Ventilanordnung verbesserte Regelung zeichnet sich, weil der Bremsdruck am nicht angetriebenen Rad ohne Gefährdung der Stabilität des bereits durch das Schleppmoment gebremsten Rades erhöht werden kann, durch kürzeren Bremsweg und höhere Fahrstabilität aus.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung sind den Mehrwegeventilen, mit denen der Bremsdruckgeber an die Radbremsen angeschlossen ist, jeweils ein Rückschlagventil, das sich zum Bremsdruckgeber hin öffnet, parallel geschaltet. Dadurch wird ein schneller, von der Schaltstellung des parallelen Ventils unabhängiger Bremsdruckabbau nach dem Lösen der Bremse gewährleistet.

Eine weitere Ausführungsart der Erfindung besteht darin, daß der Bremsdruckgeber und das Hilfsdruckversorgungssystem parallel an die Radbremsen angeschlossen sind. Es ist jedoch auch möglich, die Mehrwegeventile zur Anschaltung des Bremsdruckgebers und des Hilfsdruck-Versorgungssystems an die Radbremsen hintereinander in den vom Bremsdruckgeber zu den Radbremsen führenden Druckmittelweg zu legen, wobei zwischen diesen beiden Mehrwegeventilen jedes Bremskreises das Hilfsdruck-Versorgungssystem über Rückschlagventile angeschlossen ist.

Besonders einfach wird die erfindungsgemäße Ventilanordnung, wenn alle Mehrwegeventile als elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wegeventile ausgebildet sind.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Abbildung hervor, die in vereinfachter, teilweise schematischer Darstellung die wichtigsten hydraulischen Komponenten einer Bremsanlage mit einer Ventilanordnung nach der Erfindung wiedergibt.

Dargestellt ist eine Bremsanlage für Fahrzeuge mit Vorderradantrieb. Sie besitzt einen mit Hilfe eines Bremspedals 1 betätigten Bremsdruckgeber 2 , der sich aus einem Tandemhauptzylinder 3 mit einem vorgeschalteten Unterdruck-Bremskraftverstärker 4 zusammensetzt.

Die Anlage ist mit einem Hilfsdruck-Versorgungssystem 5 ausgerüstet, das im wesentlichen aus einer elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe 6, einem Hilfsdruck-Regelventil 7 und einer als Sperrventil in der Antriebsschlupfregelphase dienenden 2/2-Wegeventil 8, das elektromagnetisch betätigbar ist, besteht.

An dem Tandem-Hauptzylinder 3 sind über zwei hydraulisch getrennte Bremskreise I, II in diagonaler Anordnung je ein Vorderrad und ein Hinterrad, nämlich VL, HR an den Bremskreis I und VR, HL an den Bremskreis II, angeschlossen.

In dem Druckmittelweg von dem Bremsdruckgeber 2 zu den diagonalen Rädern VL, HR bzw. VR, HL ist jeweils ein in der Ruhestellung offenes, d. h. auf Durchlaß geschaltetes 2/2-Wegeventil 9, 10 mit je einem parallel geschalteten Rückschlagventil 11, 12, das sich zum Bremsdruckgeber hin öffnet, eingefügt. Am Ausgang dieser Ventile 9, 11; 10, 12 ist jeweils ein Hinterrad HR; HL direkt angeschlossen, während die Druckmittelwege zu dem zweiten Rad der Diagonalen, nämlich zu den angetriebenen Vorderrädern VL, VR, jeweils über ein weiteres Mehrwegeventil 13, 14 führt, das ebenfalls als in der Ruhestellung offenes 2/2-Wegeventil ausgebildet ist.

Hinter den Ventilen 9, 10, die im Druckmittelweg von dem Bremsdruckgeber 2 zu den Radbremsen liegen, ist außerdem über je ein weiteres Mehrwegeventil, das ebenfalls in der Ruhestellung für das Druckmittel durchlässig ist, das Hilfsdruck-Versorgungssystem 5 angeschlossen. In Reihe zu den Ventilen 15 und 16 ist jeweils noch ein Rückschlagventil 17, 18 eingefügt, das eine hydraulische Kopplung der beiden Bremskreise I, II verhindert und das, solange das Hilfsdruck-Versorgungssystem 5 nicht eingeschaltet ist, einen Abfluß von Druckmittel aus dem Bremsdruckgeber bzw. aus den Bremskreisen I, II bei normaler, ungeregelter Bremsung verhindert.

Zur Einspeisung von Hilfsdruck aus dem Versorgungssystem 5 in die Radbremsen 27, 29 der angetriebenen Räder, nämlich der Vorderräder VL, VR, ist eine weitere Hilfsdruck-Anschlußleitung 19 vorhanden, die über je ein Mehrwegeventil 20, 21, das als in der Ruhestellung gesperrtes 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, zu den betreffenden Rädern bzw. Radbremsen führt.

Über je ein weiteres, ebenfalls in der Ruhestellung gesperrtes 2/2-Wegeventil 22, 23 läßt sich zum Druckabbau, insbesondere in der Blockierschutzregelphase, aber auch im Rahmen der Antriebsschlupfregelung, über eine Druckmittel-Rückflußleitung 24 eine Verbindung zu einem Druckausgleichsbehälter 25 herstellen, an den in üblicher Weise der Hauptzylinder 3 und außerdem die Saugseite der Hydraulikpumpe 6 des Hilfsdruck-Versorgungssystems angeschlossen sind.

Schließlich ist noch ein Differenzdruckschalter 30 vorhanden, der die Drücke in den Bremskreisen I, II untereinander und mit dem Hilfsdruck vergleicht und der zur Überwachung der ordnungsgemäßen Funktion, zum Signalisieren von Fehlern usw. dient.

Die dargestellte Bremsanlage mit der erfindungsgemäßen Ventilanordnung arbeitet wie folgt:

Bei normalen, d. h. ungeregelten Bremsvorgängen bleiben alle Mehrwegeventile, nämlich die Ventile 8 bis 10, 13 bis 16 und 20 bis 23 in der dargestellten Schaltposition. Der bei Betätigung des Bremspedales 1 im Hauptzylinder 3 aufgebaute Bremsdruck pflanzt sich also direkt bis zu den Radbremsen 26 bis 29 fort. Der Motor M der Hydraulikpumpe 6 des Hilfsdruck-Versorgungssystems 5 wird erst beim Auftreten eines Schlupfregelsignals oder über einen von der Pedalstellung abhängigen Schalter 31 oder über einen nicht gezeigten wegabhängigen Schalter beim Überschreiten eines bestimmten Vorschubs der Arbeitskolben im Inneren des Hauptzylinders 3 in Gang gesetzt.

Nach dem Einschalten der Hydraulikpumpe 6 - durch ein Blockierschutz- oder Antriebsschlupfregelsignal oder bei übermäßigem Vorschub der Arbeitskolben im Hauptzylinder 3 - wird durch das Druck-Regelventil 7 der von der Druckseite der Pumpe 6 über das auf Durchlaß geschaltete Mehrwegeventil 8, über ein Kugelsitzventil 32 im Hilfsdruckregelventil 7 und über eine Druckmittelrückflußleitung 33 zur Saugseite dieser Pumpe 6 fließende Druckmittelstrom in Abhängigkeit vom momentanen Bremsdruck im Bremskreis II, der über eine Druckmittelleitung 34 auf das Ventil 7 einwirkt, gedrosselt. Es wächst dadurch an der Druckseite der Hydraulikpumpe 6 ein Hilfsdruck an, dessen Höhe dem Bremsdruck im Bremskreis II und damit der auf das Bremspedal 1 ausgeübten Kraft proportional ist.

Sobald ein Fahrzeugrad zum Blockieren neigt, setzt die Blockierschutzregelung ein. Die Ventile 9, 10 werden elektrisch auf Sperren umgeschaltet und dadurch das Hilfsdruck-Versorgungssystem über die Ventile 15, 17; 16, 18 anstelle des Bremsdruckgebers 2 an die Radbremsen 26 bis 29 hydraulisch angeschaltet. Mit Hilfe der Auslaßventile 22, 23 und der Einlaßventile im Hilfsdruck-Versorgungssystem, nämlich der Mehrwegeventile 15, 16 und erforderlichenfalls der Mehrwegeventile 13, 14, die den Druckmittelweg zu den angetriebenen Rädern, hier den Vorderrädern VL, VR unterbrechen, läßt sich der Bremsdruck in den Radbremsen 26 bis 29 reduzieren, konstant halten und wieder erhöhen. Durch kurzzeitiges oder gepulstes Umschalten der Ventile 13 oder 14 kann dabei, um den Motor-Schleppmomenten, die auf die angetriebenen Räder 27, 29 wirken, Rechnung getragen, der Druck an den nicht angetriebenen Rädern 26, 28 schneller erhöht oder auf einen höheren Wert eingestellt werden, was bisher nur bei Bremsanlagen mit drei oder vier Regelkanälen möglich war.

Nach dem Lösen der Bremse wird der Bremsdruck an den Hinterrädern HR, HL sofort, an den Vorderrädern VL, VR nach dem Zurückschalten der Ventile 13, 14 über die Rückschlagventile 11, 12 und/oder über die zurückgeschalteten Mehrwegeventile 9, 10 sowie über den Hauptzylinder 3 abgebaut.

Wird der Antriebsschlupf an den angetriebenen Rädern VL, VR beim Anfahren oder Beschleunigen zu hoch, wird die Hydraulikpumpe 6 bzw. der Antriebsmotor M eingeschaltet und das Mehrwegeventil 8 auf Sperren umgeschaltet. Auch ohne einen Druck im Bremskreis II und damit einem Regeldruck im Hilfsdruckregelventil 7 steht somit nach dem Anlaufen der Pumpe 6 Hilfsdruck, dessen Höhe durch die Pumpenleistung oder durch ein nicht dargestelltes Überdruckventil begrenzt ist, am Ausgang des Hilfsdruck-Versorgungssystems 5 zur Verfügung.

Die Mehrwegeventile 13, 14, über die jeweils die Räder einer Fahrzeugdiagonalen, nämlich HR, VL; HL, VR miteinander hydraulisch verbunden sind, werden elektrisch in ihre Sperrstellung umgeschaltet. Durch Erregen und Umschalten der Ventile 20, 21 im Anschlußweg 19 an das Hilfsdruck-Versorgungssystem 5 kann nun Bremsdruck in die Radbremsen 27, 29 eingesteuert werden, ohne daß, weil gleichzeitig die Mehrwegeventile 15, 16, um ein Druckmittelabfluß in den Hauptzylinder 3 zu verhindern, umgeschaltet wurden, mit Bremsdruck beaufschlagt werden. Mit Hilfe der Ventile 20, 21 und der Auslaßventile 22, 23 kann auch in der Antriebsschlupfregelphase der aus dem Hilfsdruck-Versorgungssystem 5 zugeführte Druck dosiert bzw. in der gewünschten Weise geregelt werden.

Die zu einer Bremsanlage der abgebildeten Art gehörenden Radsensoren, mit denen das Raddrehverhalten erfaßt und zur Erzeugung von Bremsdrucksteuersignalen ausgewertet wird, sowie die elektronischen Schaltkreise zur Verarbeitung dieser Signale und zur Erzeugung von elektrischen Stellsignalen für die elektromagnetisch betätigbaren Mehrwegeventile, sind nicht wieder gegeben, weil diese Signalgewinnung und -verarbeitung unabhängig von der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist.

Claims (7)

1. Ventilanordnung für Fahrzeug-Bremsanlagen mit elektronischer Blockier- und Antriebsschlupfregelung, die einen hilfskraftunterstützten, zweikreisigen Bremsdruckgeber, an dessen Bremskreise je ein Vorderrad und ein Hinterrad angeschlossen sind, und ein Hilfsdruck-Versorgungssystem besitzen, das bei der Blockierschutzregelung einen geregelten, pedalkraftproportionalen und bei der Antriebsschlupfregelung einen vorgegebenen Hilfsdruck erzeugt, mit der bei geregelten Bremsvorgängen anstelle des Bremsdruckgebers das Hilfsdruck-Versorgungssystem über Rückschlagventile an die Radbremsen anschaltbar ist, wobei in jedem Bremskreis im Druckmittelweg von dem Bremsdruckgeber sowie in dem Druckmittelweg von dem Hilfsdruck-Versorgungssystem zu den Radbremsen jeweils ein in der Ruhestellung offenes, d. h. auf Durchlaß geschaltetes Mehrwegeventil vorgesehen sind und mit der in den Regelphasen der Bremsdruck in Abhängigkeit von dem Drehverhalten der Fahrzeugräder und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Bremskreis (I, II) an die Mehrwegeventile (9, 10, 15, 16) zur Anschaltung des Bremsdruckgebers (1) und/oder des Hilfsdruck-Versorgungssystems (5) das nicht angetriebene Fahrzeugrad (HL, HR) direkt und das angetriebene Fahrzeugrad (VL, VR) über ein weiteres, in der Ruhestellung offenes Mehrwegeventil (13, 14) angeschlossen sind und daß außerdem die angetriebenen Räder (VL, VR) jeweils über ein in der Ruhestellung gesperrtes Mehrwegeventil (22, 23) mit einem Druckausgleichbehälter (25) sowie über mindestens ein weiteres Ventil (20, 21), über das in der Antriebsschlupfregelphase Hilfsdruck einsteuerbar ist, mit dem Hilfsdruck-Versorgungssystem (5) verbunden sind.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einsteuerung des Hilfsdruckes in der Antriebsschlupfregelphase je Bremskreis (I, II) ein in der Ruhestellung gesperrtes Mehrwegeventil (20, 21) vorgesehen ist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einsteuerung des Hilfsdruckes in der Antriebsschlupfregelphase je Bremskreis (I, II) ein in der Ruhestellung offenes Mehrwegeventil (15, 16) und ein zu diesem in Serie geschaltetes Rückschlagventil (17, 18), das sich zum Hilfsdruck-Versorgungssystem (5) hin öffnet, vorgesehen sind.

4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Mehrwegeventilen (9, 10), mit denen der Bremsdruckgeber (1) an die Radbremsen (26-29) angeschlossen ist, jeweils ein Rückschlagventil (11, 12), das sich zum Bremsdruckgeber (1) hin öffnet, parallel geschaltet ist.

5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdruckgeber (1) und das Hilfsdruck-Versorgungssystem (5) parallel an die Radbremsen (26-29) angeschlossen sind.

6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrwegeventile zur Anschaltung des Bremsdruckgebers (1) und des Hilfsdruck-Versorgungssystems (5) an die Radbremse hydraulisch in Serie geschaltet sind, wobei zwischen den beiden Mehrwegeventilen jedes Bremskreises (I, II) das Hilfsdruck-Versorgungssystem (5) über die Rückschlagventile (17, 18) angeschlossen ist.

7. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Mehrwegeventile (8, 9, 10, 13-16, 20-23) als elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wegeventile ausgebildet sind.