DE3630052A1

DE3630052A1 - Bremsanlage mit schlupfregelung

Info

Publication number: DE3630052A1
Application number: DE19863630052
Authority: DE
Inventors: Helmut Steffes
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1986-09-04
Filing date: 1986-09-04
Publication date: 1988-03-17
Also published as: FR2603539A1; US4828336A; GB2195723B; GB2195723A; JPS6382864A; FR2603539B1; GB8720302D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit Schlupfrege lung, bestehend im wesentlichen aus einem pedalbetätigten, vorzugsweise hilfskraftunterstützten Bremsdruckgeber, an den über Druckmittelleitungen die Radbremsen angeschlossen sind, aus einem hydraulischen Hilfsdruck-Versorgungssystem mit einer Hydraulikpumpe, einem Druckspeicher mit einem Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter und mit einem Hilfsdruck-Regelventil sowie aus Radsensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Rad drehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Brems druck-Steuersignalen, mit denen zur Schlupfregelung in die Druckmittelleitungen eingefügte elektromagnetisch betätig bare Druckmittel-Einlaßventile und -Auslaßventile steuer bar 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 dyna mische Druck wird einerseits über den Hauptzylinder auf die an den Hauptzylinder angeschlossenen statischen Brems kreise übertragen. Zum anderen sind an die Druckkammer, in der der fußkraftproportionale Druck über das Regelventil eingeleitet 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 wei teren sind Auslaßventile vorhanden, über die, wenn erfor derlich, Druckmittel von der Radbremse zu dem Druckaus gleichsbehälter hin abgeleitet werden kann. Beim Einsetzen der Schlupfregelung wird über ein sogenanntes Hauptventil der Verstärkerraum, in der der aus dem Hilfsdruck-Versor gungssystem eingeleitete, geregelte Druck herrscht, mit den statischen Bremskreisen des Hauptzylinders verbunden, um die über die Auslaßventile entnommene Druckmittelmenge wieder in die statischen Kreise einspeisen zu können. Der zum Erzeugen, Speichern und Steuern des hydraulischen Hilfsdruckes, zum dynamischen Einströmen in die statischen Kreise und zum Sicherstellen der Bremsenfunktionen beim Ausfall einzelner Kreise erforderliche Konstruktionsauf wand 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 die Bremsanlage als add-on-System ausgebil det sein, d.h. an standardisierte bzw. handelsübliche Bremsgeräte anbaubar bzw. mit diesen zusammenschaltbar sein. Schließlich soll eine Schlupfregelung auch dann ge währleistet sein, wenn die Hydropumpe der Hilfskraftquelle kurzzeitig ausfällt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß jeweils in den Druckmittelweg von der Druckkammer zu den angeschlos senen Radbremsen ein Trennventil eingeschaltet ist, daß eine jeweils in den Druckmittelweg vom Trennventil zur Radbremse einmündende Einströmleitung vorgesehen ist, in die jeweils ein Einströmventil eingeschaltet ist, das sei nerseits über eine Versorgungsleitung mit der Hilfsdruck quelle in Verbindung steht, wobei an die Radbremsen eine Rücklaufleitung angeschlossen ist, in die jeweils ein Aus laßventil eingeschaltet ist, und wobei in die Versorgungs leitung ein Mehrwegeventil eingeschaltet ist, so daß zum Druckaufbau in den Radbremsen bei Betätigung des Hauptzy linders nur jeweils die Trennventile und im Bremsdruck regelfalle nur die Einströmventile durchströmt sind.

Vorzugsweise ist das in die Einströmleitung zwischen der Hilfsdruckquelle und den Einströmventilen eingeschaltete Hauptventil als 3/2-Wege-Regelventil ausgebildet, das über hydraulische Steuerleitungen ansteuerbar ist, die vom Druck in den Druckkammern des Hauptzylinders beaufschlagt sind, wobei über das Hauptventil eine Druckmittelverbin dung zwischen den Einströmventilen einerseits und dem Druckmittel-Vorratsbehälter andererseits herstellbar ist.

Zweckmäßigerweise ist der Leitungsabschnitt der Einström leitung, der das 3-Wege-Regelventil mit den Einströmven tilen verbindet, über Zweigleitungen mit den Bremskreisen verbunden, wobei in die Zweigleitungen Rückschlagventile eingeschaltet sind, uber die ein Druckabbau von den Rad bremsen her über das 3-Wege-Regelventil zur Rücklauflei tung hin möglich ist.

Mit Vorteil ist das in den Druckmittelweg zwischen der Hilfsdruckquelle, vorzugsweise dem Speicher und den Ein strömventilen eingeschaltete Hauptventil als 3/2-Wegeven til ohne festgelegte Schaltstellungen ausgebildet, dessen dritter Anschluß über eine Rücklaufleitung mit dem Druck mittel-Vorratsbehälter in Verbindung steht.

Um sicherzustellen, daß sich der Speicherdruck in vorbe stimmten Grenzen hält, ist dem mit dem Hauptventil verbun denen hydraulischen Speicher ein Druckbegrenzungsventil nachgeschaltet.

Die Bremsanlage nach der Erfindung hat den Vorteil, daß Standard-Bremsgeräte verwendet werden können. Diesen Stan dard-Bremsgeräten (Verstärker + Hauptzylinder) kann dann eine Pumpe-Speicher-Ventilblock-Einheit als separate Aggregat-Einheit nachgeschaltet werden.

Die erfindungsgemäße Bremsanlage umfaßt einen Speicher, der dauernd überwacht wird. Um einen handelsüblichen Tan demhauptzylinder mit Schnüffelbohrungen verwenden zu können, (ohne Zentralventile) wird nach einer Brems-Rege lung der Druck aus den Radzylindern über ein 3/2-Wege-Re gelventil zum Druckmittel-Vorratsbehälter hin abgebaut.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und aus der fol genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in vereinfachter Darste llung, teilweise im Schnitt, teilweise rein schematisch die wichtigsten Bauteile einer schlupfgeregelten Bremsan lage gemäß einer Ausführungsart der Erfindung zeigt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die er findungsgemäße Bremsanlage als Bremsdruckgeber 1 ein im wesentlichen aus einem Tandem-Hauptzylinder 2 und einem vorgeschalteten Unterdruck-Verstärker 3 bestehendes hyd raulisches 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 Losestellung der Bremse sind die Druck kammern 8, 9 des Hauptzylinders 2 über offene Schnüffelbohrungen 23, 24 und über hydraulische Leitungen 18, 19 mit einem Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorrats behälter 20 verbunden. Weiterhin sind Bohrungen 16, 17 vorgesehen, die mit den Ringräumen 14, 15 korrespondieren.

Die beiden Bremskreise I,II des Hauptzylinders 2 sind über elektromagnetisch betätigbare, in der Grundstellung auf Durchlaß geschaltete Ventile, nämlich sogenannte SO-Ven tile (=stromlos offen) oder Trenn- oder Einlaßventile 29, 30, mit jeweils zwei Radbremsen 31, 32; 33, 34 verbunden. Die parallel geschalteten Radbremsen 31,32 bzw. 33,34 kön nen beispielsweise, jeweils den Rädern einer Achse (Hin terräder HR,HL, Vorderräder VR,VL) oder, wie hier, den Diagonalen zugeordnet sein.

Die Radbremsen sind an elektromagnetisch betätigbaren, in der Grundstellung gesperrte SG-Ventile oder Auslaßventile 35, 36 angeschlossen, die über eine hydraulische Rückfluß leitung 37 mit dem Druckausgleichsbehälter 20 in Verbin dung stehen.

Die Bremskreise I, II sind außerdem jeweils über ein SG-Ventil oder Einströmventil 43, 44 und über eine An schlußleitung 40 an das Hilfsdruck-Versorgungssystem bzw. an die Hydraulikpumpe 26, an den Hydrospeicher 25 und an das Hilfsdruck-Regelventil 49 angeschlossen. Sobald der Hilfsdruck um einen bestimmten Mindestwert über den momen tan in den Bremskreisen I, II herrschenden Druck ansteigt, öffnet das Hauptventil oder 3-Wege-Regelventil 21 den Durchfluß von der Versorgungsleitung 40 zu den Einström ventilen 43, 44 und damit zu den Radbremsen 31 bis 34.

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 Signale 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 Ein ström-, Trenn- und Auslaßventile 29, 30, 35, 36, 43, 44 zeitweise umgeschaltet 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 Betätigungsmagnete der Einlaß- und Auslaßventile ange steuert; die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen den Anschlüssen a ₁ bis a ₄ und den Wicklungen der Ven tile 29, 30, 35, 36, 43, 44 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Die Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung 28 kann in bekannter Weise durch festverdrahtete Schaltkreise oder durch programmierbare elektronische Bausteine, wie Micro computer oder Microcontroller, realisiert werden.

Die Saugseite der Pumpe 26 steht mit dem Behälter 20 in Verbindung. Es handelt sich um eine elektromotorisch (Motor M) angetriebene Hydraulikpumpe. Die elektrischen Anschlüsse "m" und "Masse" sind ebenfalls symbolisch ange deutet.

Das Einschaltsignal zum lnbetriebsetzen des Antriebsmotors der Hydraulikpumpe 26, der während einer Schlupfregelung läuft, 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 Schnüffellöcher 23, 24 schließen, so daß nunmehr in den Druckkammern 8, 9 und da mit in den Bremskreisen I, II Bremsdruck entstehen kann, der über die Ventile 29, 30 zu den Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 gelangt.

Wird mit Hilfe der Sensoren S ₁ bis S ₄ und der Schal tung 28 eine Blockiertendenz an einem oder an mehreren Rädern erkannt, setzt die Schlupfregelung ein. Der Antriebsmotor M der Pumpe 26 schaltet sich ein, wobei über das Hilfsdruck-Versorgungssystem auf der Versorgungsleitung 40 stets ein vorbestimmter Hilfsdruck steht, da dem Hydrospeicher 25 ein Druckschalter DS nachgeschaltet ist, welcher dafür Sorge trägt, daß der Speicher von der Pumpe 26 stets wieder auf das bestimmte Druckniveau aufgefüllt wird, wenn die nicht näher dargestellte Drucküberwachungseinrichtung einen Druckabfall signalisiert.

Ein elektrisches Signal der Schaltung 28 führt zur Um schaltung der elektromagnetisch betätigbaren Ventile 29, 30 und damit zum Absperren der Bremskreise I, II. Das Hilfsdruck-Versorgungssystem übernimmt über die Versor gungsleitung 40 und das sich nun öffnende 3-Wege-Regelven til 21 die Funktion des Bremsdruckgebers 1. Über das Ven til 21 und die Einströmventile 43, 44 strömt Druckmittel dynamisch in die Bremskreise I, II ein. Der tatsächliche Bremsdruckverlauf in den Radbremsen 31 bis 34 wird jedoch durch die Einlaß- und Auslaßventile 43, 44, 35, 36 festge legt, denen über die Leitungen a ₁ bis a ₄ schlupfre gelnde Bremsdrucksteuersignale zugeführt werden.

Da bei intakter Anlage immer Druck im Speicher 25 vorhan den ist, der am 3-Wege-Regelventil 21 bzw. an den ersten SG-Ventilen 43, 44 ansteht, schließen bei der Einleitung der Bremsregelung die SO-Ventile 29, 30. Diese bleiben so lange geschlossen, wie der Bremslichtschalter 22 betätigt ist. Je nach Schlupf an den Rädern 31 bis 34 wird mit den zweiten SG-Ventilen 35, 36 Volumen aus den Kreisen I, in den Behälter 20 über die Rücklaufleitung 37 abgelassen oder mit den ersten SG-Ventilen 43, 44 zugeführt. Der dynamisch geregelte Druck ist dabei geringfügig höher als der statische Druck. Nach Abschluß der Bremsregelung bleibt die Anlage dynamisch. Die SO-Ventile 29, 30 bleiben gesperrt und die ersten SG-Ventile 43, 44 werden geöffnet. Der Druckabbau aus den Kreisen I, II erfolgt ausschließ lich über das 3-Wege-Regelventil 21. Erst wenn das Pedal 5 den Bremslichtschalter 22 nicht mehr betätigt, öffnen die SO-Ventile 29, 30 und das drucklose Volumen des Hauptzy linders 2 wird über die Schnüffellöcher 23, 24 in den Be hälter 20 abgeführt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Einlaß- bzw. Trennventile 29, 30 noch durch parallel geschaltete Rück schlagventile 41, 42 abgesichert. Diese Rückschlagventile 41, 42 ermöglichen in besonderen Fällen eine Beendigung der Bremsdruckregelung bzw. ein Lösen der Radbremsen, da bei noch geschlossenen Trennventilen 29, 30, eine geringe Menge Druckmittel aus den Radbremsen in die Rücklauflei tung 27 zurückströmen kann, wenn das 3-Wege-Regelventil in die in der Zeichnung dargestellte Position geschaltet ist.

Auflistung der Einzelteile: 1 Bremsdruckgeber
2 Tandemhauptzylinder
3 Unterdruck-Verstärker
4 Druckstange
5 Bremspedal
6 und 7 Arbeitskolben
8 und 9 Druckkammer
14 und 15 Ringkammer
16 und 17 Anschlußbohrung
18 und 19 hydraulische Leitung
20 Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter
21 Hauptventil, 3-Wege-Regelventil
22 Bremsschalter
23, 24 Schnüffelbohrung
25 Speicher
26 Hydraulikpumpe
27 Rücklaufleitung
28 Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung
29 und 30 Einlaßventil, Trennventil, SO-Ventil
31 bis 34 Radbremse
35 und 36 Auslaßventil, SG-Ventil
37 Rückflußleitung
38 und 39 Einströmleitung
40 Anschlußleitung, Versorgungsleitung, Einströmleitung
41 und 42 Rückschlagventil
43 und 44 Einströmventil, SG-Ventil
45 und 46 Steuerleitung
47 und 48 Zweigleitung
49 Hilfsdruck-Regelventil, Druckbegrenzungsventil

Claims

1. Bremsanlage mit Schlupfregelung, bestehend im wesent lichen aus einem pedalbetätigten, vorzugsweise hilfs kraftunterstützten Bremsdruckgeber, an den über Druckmittelleitungen die Radbremsen angeschlossen sind, aus einem hydraulischen Hilfsdruck-Versorgungs system mit einer Hydraulikpumpe mit einem Druck speicher, mit einem Druckausgleichs- und Druck mittel-Vorratsbehälter und mit einem Hilfs druck-Regelventil, sowie aus Radsensoren und elektro nischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Raddrehver haltens und zur Erzeugung von elektrischen Brems druck-Steuersignalen, mit denen zur Schlupfregelung in die Druckmittelleitungen eingefügte elektromagne tisch betätigbare Druckmittel-Einlaßventile und -Aus laßventile steuerbar sind, gekennzeich net durch ein jeweils in den Druckmittelweg (I, II) von der Druckkammer (8, 9) zu den angeschlos senen Radbremsen (31, 32, 33, 34) eingeschaltetes Trennventil (29, 30) und eine jeweils in den Druck mittelweg vom Trennventil (29, 30) zur Radbremse (31, 32, 33, 34) einmündende Einströmleitung (38, 39), in die jeweils ein Einströmventil (43, 44) eingeschaltet ist, das seinerseits über eine Versorgungsleitung (40) mit einem Hauptventil (21) mit der Hilfsdruckquelle (25, 26) in Verbindung steht und wobei an die Radbremsen (31, 32, 33, 34) eine Rücklaufleitung (37) angeschlossen ist, in die je weils ein Auslaßventil (35, 36) eingeschaltet ist, so daß für den Druckaufbau in den Radbremsen bei Betäti gung des Hauptzylinders (2) nur jeweils die Trenn ventile (29, 30) und im Regelfalle nur die Einström ventile (43, 44) und das Hauptventil (21) durchströmt sind.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das in die Einströmleitung (40) zwischen der Hilfsdruckquelle (25, 26, 49) und den Einströmventilen (43, 44) eingeschaltete Hauptventil als 3/2-Wege-Regelventil (21) ausgebildet ist, das über hydraulische Steuerleitungen (45, 46) ansteuer bar ist, die vom Druck in den Druckkammern (8, 9) des Hauptzylinders (2) beaufschlagt sind, wobei über das Hauptventil (21) eine Druckmittelverbindung zwischen den Einströmventilen (43, 44) einerseits und dem Druckmittel-Vorratsbehälter (20) andererseits her stellbar ist.

3. Bremsanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsab schnitt (46) der Einströmleitung (40), der das 3-Wege-Regelventil (21) mit den Einströmventilen (43, 44) verbindet, über Zweigleitungen (47, 48) mit den Bremskreisen (I, II) verbunden sind, wobei in die Zweigleitungen (47, 48) Rückschlagventile (41, 42) eingeschaltet sind, über die ein Druckabbau von den Radbremsen (31 bis 34) her über das 3-Wege-Regel ventil (21) zur Rücklaufleitung (27) und damit zum Behälter (20) hin möglich ist.

4. Bremsanlage nach den vorhergehenden Ansprüchen, da durch gekennzeichnet, daß das in den Druckmittelweg zwischen der Hilfsdruckquelle, vor zugsweise dem Speicher (25) einerseits und den Ein strömventilen (43, 44) andererseits eingeschaltete Hauptventil (21) als Wegeventil ohne festgelegte Schaltstellungen ausgebildet ist, dessen dritter An schluß über eine Rücklaufleitung (27) mit dem Druck mittel-Vorratsbehälter (20) in Verbindung steht.

5. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit dem Hauptventil (21) verbundenen hydrau lischen Speicher (25) ein Druckbegrenzungsventil (49) nachgeschaltet ist.