DE3630052A1 - Bremsanlage mit schlupfregelung - Google Patents
Bremsanlage mit schlupfregelungInfo
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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.
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 (5)
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.
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