DE3627000A1 - Bremsanlage mit schlupfregelung - Google Patents

Bremsanlage mit schlupfregelung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit Schlupfrege­ lung, bestehend im wesentlichen aus einem pedalbetätigten, vorzugsweise hilfskraftunterstützten Bremsdruckgeber mit einem Hauptzylinder, an den über Haupt-Bremsleitungen die Radbremsen angeschlossen sind, aus einem hydraulischen Hilfsdruck-Versorgungssystem, sowie aus Radsensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Raddreh­ verhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Brems­ druck-Steuersignalen, mit denen zur Schlupfregelung in die Druckmittelleitungen eingefügte elektromagnetisch betätig­ bare Druckmittel-Einlaßventile und Auslaßventile steuerbar sind.
Bei bekannten Bremsanlagen dieser Art (DE-OS 30 40 561, DE-OS 30 40 562) wird als Bremsdruckgeber ein Hauptzylin­ der mit vorgeschaltetem hydraulischem Bremskraftverstärker angewendet. Das Hilfsdruck-Versorgungssystem enthält eine Hydraulikpumpe und einen Hydraulikspeicher, aus dem bei Bremsbetätigung mit Hilfe eines Regelventils ein fußkraft­ proportionaler Hilfsdruck eingeleitet wird. Dieser dynami­ sche Druck wird einerseits über den Hauptzylinder auf die an den Hauptzylinder angeschlossenen statischen Bremskrei­ se übertragen. Zum anderen sind an die Druckkammer, in der der fußkraftproportionale Druck über das Regelventil ein­ geleitet wird, die Radbremsen einer Achse, vorzugsweise der Hinterachse direkt angeschlossen. Zur Schlupfregelung sind außerdem sowohl in den statischen Kreisen als auch in dem dynamischen Kreis Einlaßventile eingefügt, die norma­ lerweise auf Durchlaß geschaltet sind und mit denen bei drohendem Blockieren eines Rades der Druckmittelzufluß zu der betreffenden Radbremse gesperrt werden kann.
Des weiteren sind Auslaßventile vorhanden, über die, wenn erforderlich, Druckmittel von der Radbremse zu dem Druck­ ausgleichsbehälter hin abgeleitet werden kann. Beim Ein­ setzen der Schlupfregelung wird über ein sogenanntes Hauptventil der Verstärkerraum, in der der aus dem Hilfs­ druck-Versorgungssystem eingeleitete, geregelte Druck herrscht, mit den statischen Bremskreisen des Hauptzylin­ ders verbunden, um die über die Auslaßventile entnommene Druckmittelmenge wieder in die statischen Kreise einspei­ sen zu können. Außerdem werden aus Sicherheitsgründen mit Hilfe einer Positionierungseinrichtung der (oder die) Kol­ ben im (Tandem-) Hauptzylinder zurückgestellt oder arre­ tiert. Der zum Erzeugen, Speichern und Steuern des hydrau­ lischen Hilfsdruckes, zum dynamischen Eintrömen in die statischen Kreise und zum Sicherstellen der Bremsenfunk­ tionen beim Ausfall einzelner Kreise erforderliche Kon­ struktionsaufwand ist beträchtlich.
Die Steuersignale für die Einlaß- und Auslaßventile werden bei Bremsanlagen dieser Art mit Hilfe von elektronischen Schaltkreisen erzeugt, deren Eingänge mit Radsensoren, z.B. induktiven Meßwertaufnehmern, verbunden sind und die dadurch auf eine Änderung des Raddrehverhaltens, das Blockiergefahr anzeigt, durch Konstanthalten, Abbau und erneutem Wiederaufbau des Druckes an dem entsprechenden Rad reagieren können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bremsanlage so auszubilden, daß eine möglichst geringe Anzahl von Ven­ tilen bei der Bremsbetätigung und auch im Falle der Brems­ druckregelung vom Druckmittel durchströmt wird. Weiterhin soll nach jeder Schlupf-Regelung die Hauptzylinderposition vollständig zurückgestellt werden, damit eine maximale Re­ serve für eine Bremsung bei Pumpenausfall garantiert ist. Schließlich soll die Bremsanlage ein einfaches Anti­ blockier-System mit diagonaler Bremskreisaufteilung ermög­ lichen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kolben des Hauptzylinders mit Zentral-Regel-Ventilen versehen sind, die in der Bremslösestellung Druckmittelverbindungen zwischen dem Druckmittelvorratsbehälter und den Druckkam­ mern öffnen und in der Bremsstellung diese Druckmittelver­ bindungen schließen, wobei die Haupt-Bremsleitungen über Einströmleitungen, in die Rückschlagventile eingeschaltet sind, mit den motorisch angetriebenen Pumpen in Verbindung stehen, deren Sauganschlüsse über eine Saugleitung an die Rücklaufleitung oder den Nachlaufbehälter angeschlossen sind.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und aus der fol­ genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildungen hervor, die in vereinfachter Dar­ stellung, teilweise im Schnitt, teilweise rein schematisch die wichtigsten Bauteile einer schlupfgeregelten Bremsan­ lage und ein Zentral-Regel-Ventil gemäß einer Ausführungs­ art der Erfindung zeigen.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die erfindungsgemäße Bremsanlage als Bremsdruckgeber 1 ein im wesentlichen aus einem Tandem-Hauptzylinder 2 und einem vorgeschalteten Unterdruck-Verstärker 3 bestehendes hy­ draulisches Aggregat. Über eine Druckstange 4 wird in be­ kannter Weise die auf ein Bremspedal 5 ausgeübte Pedal­ kraft F auf den Unterdruck-Verstärker 3 und von diesem hilfskraftunterstützt auf die Arbeitskolben 6 und 7 des Tandem-Hauptzylinders 2 übertragen.
In der gezeigten Lösestellung der Bremse sind die Druck­ kammern 8, 9 des Hauptzylinders 2 über offene Zentral-Re­ gel-Ventile 10, 11, über Anschlußkanäle 12, 13 im Inneren der Kolben 6, 7 sowie schließlich über Ringkammern 14,15, über Anschlußbohrungen 16, 17 und über hydraulische Lei­ tungen 18, 19 mit einem Druckausgleichs- und Druckmit­ tel-Vorratsbehälter 20 verbunden.
Die beiden Bremskreise I, II des Hauptzylinders 2 sind über elektromagnetisch betätigbare, in der Grundstellung auf Durchlaß geschaltete Ventile, nämlich sogenannte SO-Venti­ le oder Einlaßventile 24, 25 bzw. 29, 30, mit den Radbrem­ sen 31, 32; 33, 34 verbunden. Die parallel geschalteten Radbremsen 31,32 bzw. 33,34 sind den Diagonalen zugeord­ net.
Die Radbremsen 31, 32, 33, 34 sind außerdem an elektroma­ gnetisch betätigbare, in der Grundstellung gesperrte Aus­ laßventile 22, 23 bzw. 35, 36, sogenannte SG-Ventile ange­ schlossen, die über eine hydraulische Rückflußleitung 37 einerseits mit dem Druckausgleichsbehälter 20 und anderer­ seits über die Saugleitung 61 mit den Saugseiten der Pum­ pen 21, 26 in Verbindung stehen. Es handelt sich um elek­ tromotorisch (Motor M) angetriebene Hydraulikpumpen. Die elektrischen Anschlüsse "m" und "Masse" sind ebenfalls symbolisch angedeutet. Außerdem ist eine elektrisch arbei­ tende Funktions-Überwachungsvorrichtung bzw. Überwachungs­ schaltung 40 vorgesehen, mit der die Arbeitsweise des Mo­ tors M überprüfbar ist.
Die Fahrzeugräder sind mit induktiven Sensoren S 1 bis S 4 ausgerüstet, die mit einer synchron zur Radumdrehung mitlaufenden Zahnscheibe zusammenwirken und elektrische Signale erzeugen, die das Raddrehverhalten, d.h. die Rad­ geschwindigkeit und Änderungen, erkennen lassen. Diese Si­ gnale werden über die Eingänge S 1 bis S 4 einer elek­ tronischen Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung 28 zugeführt, die Bremsdruck-Steuersignale erzeugt, mit denen beim Erkennen einer Blockiertendenz die Einlaß- und Auslaßventile 22, 23, 24, 25, 29, 30, 35, 36 zeitweise um­ geschaltet und dadurch der Bremsdruck konstant gehalten, abgebaut und zur gegebenen Zeit wieder erhöht wird. Über die Ausgänge A 1 bis A 4 werden hierzu die Betätigungs­ magnete der Einlaß- und Auslaßventile angesteuert; die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen den Anschlüssen A 1 bis A 4 und den Wicklungen der Ventile 22, 23, 24, 25, 29, 30, 35, 36 sind der Einfachheit halber nicht dar­ gestellt.
Die Schaltung 28 kann in bekannter Weise durch festver­ drahtete Schaltkreise oder durch programmierbare elektro­ nische Bausteine, wie Microcomputer oder Microcontroller, realisiert werden.
Das Einschaltsignal zum Inbetriebsetzen des Antriebsmotors M der Hydraulikpumpen 21, 26, der während einer Schlupfre­ gelung laufen muß, wird über den Anschluß m an den Motor M angelegt.
Die Bremsanlage arbeitet wie folgt:
Bei Bremsbetätigung wird die Pedalkraft F, unterstützt durch den Unterdruck im Verstärker 3, auf die Hauptzylin­ derkolben 6, 7 übertragen. Die Zentral-Regel-Ventile 10, 11 schließen, so daß sich nunmehr in den Druckkammern 8, 9 und damit in den Bremskreisen I, II Bremsdruck aufbauen kann, der über die Ventile 24, 25 bzw. 29, 30 zu den Rad­ bremsen 31, 32 bzw. 33, 34 gelangt.
Wird nun mit Hilfe der Sensoren S 1 bis S 4 und der Schaltung 28 eine Blockiertendenz an einem oder an mehre­ ren Rädern erkannt, setzt die Schlupfregelung ein. Der An­ triebsmotor M der Pumpen 21, 26 schaltet sich ein, wobei sich in den beiden Einströmleitungen 45, 46 ein Druck auf­ baut, der einerseits über die Rückschlagventile 38, 39 und die Zweigleitungen 47, 48 bzw. 49, 50 und über die Einlaß­ ventile 25, 26 bzw. 29, 30 auf die Radzylinder der Rad­ bremsen 31 bis 34 einwirkt und andererseits die Druckkam­ mern 8, 9 des Hauptzylinders 2 beaufschlagt.
Ein Signal der Schaltung 28 führt zur Umschaltung der elektromagnetisch betätigbaren Einlaß-Ventile 24, 25 bzw. 29, 30 und damit zum Absperren der Bremskreise I, II bzw. der Zweigleitungen 47 bis 50. Eine weitere Verschiebung der Hauptzylinderkolben 6, 7 in Richtung der Pedalkraft F sowie eine Entleerung der Druckkammern 8, 9 wird verhin­ dert, da nunmehr das Druckmittel von den Pumpen 21, 26 über die Versorgungsleitungen 45, 46, die geöffneten Rück­ schlagventile 38, 39 und die Haupt-Bremsleitungen 62, 63 in die Druckkammern 8, 9 einströmt und die Kolben 6, 7 in ihre Ausgangsstellungen zurückdrückt. Der tatsächliche Bremsdruckverlauf in den Radbremsen 31 bis 34 wird durch die Einlaß- und Auslaßventile 29, 30, 35, 36 festgelegt, denen über die Leitungen A 1 bis A 4 weitere schlupfre­ gelnde Bremsdrucksteuersignale zugeführt werden.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Einlaßventile 24, 25 bzw. 29, 30 noch durch parallel geschaltete Rück­ schlagventile 41, 42 bzw. 43, 44 abgesichert. Diese Rück­ schlagventile 41, 42 ermöglichen in besonderen Fällen eine Beendigung der Bremsdruckregelung bzw. ein Lösen der Rad­ bremsen, da bei noch geschlossenen Einlaßventilen 24, 25 bzw. 29, 30, und Auslaßventilen 22, 23 bzw. 35, 36 eine geringe Menge Druckmittel aus den Radbremsen 31 bis 34 in die Druckkammern 8, 9 zurückströmen kann, wenn die Kolben 6, 7 des Hauptzylinders 2 in die Ausgangsstellung zurück­ geschoben sind und sich die Zentral-Regel-Ventile 10, 11 in der Offen-Stellung befinden.
Wie Fig. 2 zeigt, besteht das Zentral-Regel-Ventil 10 aus einem in einer Längsbohrung 51 des Kolbens 6 verschiebbar gelagerten Stößel 52, dessen pedalseitiges Ende an einem ortsfesten Bolzen 53 anstößt, der sich quer durch die Kol­ benbohrung 55 des Hauptzylinders 2 hindurcherstreckt und der die Ventilkugel 56 in der Lösestellung von ihrem Ven­ tilsitz 57 abhebt. Die Ventilkugel 56 ist dazu in einem Käfig 58 gehalten, der ein Gummipolster bzw. einen Stopfen 72 aus einem elastischen Werkstoff umschließt und der sich gegen die Kraft der Schließfeder 59 verschieben läßt. Das Druckmittel kann in der gezeigten Ventilstellung aus der Druckkammer 8 durch den Ringspalt 60 zwischen Ventilkugel 56 und Ventilsitz 57 vorbei, durch die Längsbohrung 51 und die Quernut 61 in den Ringraum 14 und von hier aus über den Kanal 16 in den Druckmittel-Vorratsbehälter 20 zurück­ strömen. Sobald der Kolben 6 von der Fußkraft F in Pfeil­ richtung aus der dargestellten Position verschoben wird, setzt sich die Ventilkugel 56 auf den Ventilsitz 57 auf und verschließt damit die Längsbohrung 51. Je nach Größe der Fußkraft F können die Zentral-Regel-Ventile 10, 11 ei­ ne Schnüffel-Stellung einnehmen, wobei die Kolben 6, 7 zu­ mindest teilweise von den Quergliedern bzw. Bolzen 53, 54 abheben.
  • Auflistung der Einzelteile  1 Bremsdruckgeber
     2 Tandemhauptzylinder
     3 Unterdruck-Verstärker
     4 Druckstange
     5 Bremspedal
     6 und 7 Arbeitskolben
     8 und 9 Druckkammer
    10 und 11 Zentral-Regel-Ventile
    12 und 13 Anschlußkanal
    14 und 15 Ringkammer
    16 und 17 Anschlußbohrung
    18 und 19 hydraulische Leitung
    20 Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter
    21 Hydraulikpumpe
    22 und 23 Auslaßventil, SG-Ventil
    24 und 25 Einlaßventil, SO-Ventil
    26 Hydraulikpumpe
    27 Hydraulikleitung
    28 Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung
    29 und 30 Einlaßventil, SO-Ventil
    31 bis 34 Radbremse
    35 und 36 Auslaßventil, SG-Ventil
    37 Rückflußleitung
    38 und 39 Rückschlagventil
    40 Überwachungs-Schaltung
    41 bis 44 
    45 und 46 Einströmleitung
    47 bis 50 Zweigleitung
    51 Längsbohrung
    52 Stößel
    53 und 54 Bolzen
    55 Längsbohrung
    56 Ventilkugel
    57 Ventilsitz
    58 Käfig
    59 Schließfeder
    60 Ringspalt
    61 Saugleitung
    62 und 63 Hauptbremsleitung
    64 bis 67 Bypass-Leitung
    68 Ausnehmung
    69 Druckmitteldurchgang, Radialnut
    70 und 71 Aussparung
    72 Gummistopfen

Claims (8)

1. Bremsanlage mit Schlupfregelung, bestehend im wesentli­ chen aus einem pedalbetätigten, vorzugsweise hilfskraft­ unterstützten Bremsdruckgeber mit einem Hauptzylinder, an den über Haupt-Bremsleitungen die Radbremsen angeschlos­ sen sind, aus hydraulischen Hilfsdruck-Pumpen sowie aus Radsensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermitt­ lung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektri­ schen Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen zur Schlupfre­ gelung in die Druckmittelleitungen eingefügte elektroma­ gnetisch betätigbare Druckmittel-Einlaßventile und -Aus­ laßventile steuerbar sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kolben (6, 7) des Hauptzylinders (2) mit Zentral-Regel-Ventilen (10, 11) versehen sind, die in der Bremslösestellung Druckmittelverbindungen zwi­ schen dem Druckmittelvorratsbehälter (20) und den Druck­ kammern (8, 9) öffnen und in der Bremsstellung diese Druckmittelverbindungen schließen, wobei die Bremsleitun­ gen (62, 63) über Einströmleitungen (45, 46), in die Rück­ schlagventile (38, 39) eingeschaltet sind, mit den moto­ risch angetriebenen Pumpen (21, 26) in Verbindung stehen, deren Sauganschlüsse über eine Saugleitung (61) an den Nachlaufbehälter (20) angeschlossen sind.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an die Rücklaufleitung (37), die die Auslaßventile (22, 23 bzw. 35, 36) mit dem Nachlaufbehäl­ ter (20) verbindet, die Saugleitung (61) der Pumpen (21, 26) angeschlossen ist.
3. Bremsanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedem Bremskreis (I, II) ei­ ne eigene Pumpe (21 bzw. 26) zugeordnet ist, wobei die Druck- bzw. Einströmleitungen (45, 46) unmittelbar mit den Druckkammern (8 bzw. 9) des Hauptzylinders (2) oder den an die Druckkammern angeschlossenen Haupt-Bremslei­ tungen (62 bzw. 63) verbunden sind.
4. Bremsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedem in die Zweigleitung (47, 48 bzw. 49, 50) einer Bremsleitung (62, 63) einge­ schalteten Einströmventil (24, 25 bzw. 29, 30) jeweils ein das jeweilige Einströmventil umgehende Bypass-Leitung (64 bis 67) zugeordnet ist, wobei in jede Bypass-Leitung jeweils ein Rückschlagventil (41 bis 44) eingeschaltet ist, das ein Rückströmen von Druckmittel vom Radzylinder in die jeweilige Bremsleitung gestattet.
5. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im Kolben (6 bzw. 7) des Hauptzylinders (2) angeordnete Zentral-Regel-Ventil (10, 11) einen in einer Ausnehmung (68) längsverschiebbaren Ventilkörper (56, 58) aufweist, der mit einem Öffnungsglied, beispielsweise einem Stößel (52) zusammenwirkt, derart, daß der Stößel (52) den Ven­ tilkörper (56, 58) in seine Öffnungsstellung bewegt, wenn der Kolben (6, 7) sich in der Lösestellung befindet, wo­ bei sich der Stößel (52) an einem ortsfesten Zapfen, Querglied oder Bolzen (53) abstützt.
6. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (56, 58) des Zentral-Regel-Ventils (10, 11) im Schließsinne von einer Feder (59) beaufschlagt ist und mit einem Ventilsitz (57) zusammenwirkt, der fest am Kol­ ben (6, 7) des Hauptzylinders (2) angeordnet ist und an den sich die Längsbohrung (51) des Kolbens (6, 7) für den Druckmitteldurchfluß anschließt.
7. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Längsbohrung (51) des Kolbens (6, 7) ein sich im Kol­ ben (6, 7) radial nach außen zu erstreckender Druckmit­ teldurchlaß, beispielsweise eine Querbohrung oder eine Radialnut (69), einmündet.
8. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Querglied oder der Bolzen (53, 54) ortsfest in der Wan­ dung des Hauptzylinders (2) gelagert ist und sich durch eine Aussparung (70, 71) im Kolben (6, 7) hindurch erstreckt.
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