DE3701018A1 - Schlupfgeregelte bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schlupfgeregelte Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem hydraulischen Kraftverstärker und einem dem Kraftverstärkers nachge­ schalteten Hauptzylinder, bei der der Druckraum des Kraftverstärkers mit einem von der Stellung eines pedal­ betätigbaren Bremsventils abhängigen Fremddruck beauf­ schlagbar ist und bei der ein mit dem dynamischen Druck beaufschlagbarer Hilfszylinder, beispielsweise ein Füll­ stufenzylinder, vorgesehen ist, mit dessen Hilfe den Bremskreisen des Hauptzylinders zusätzliches Druckmittel zuführbar ist.

Bekannte mehrkreisige Bremsanlagen, die nach dem Prinzip des dynamischen Einströmens in einen Bremskreis arbeiten und bei denen der dynamische Druck dem Druck entspricht, der auch auf den hydraulischen Verstärkerkolben einwirkt, haben den Nachteil, daß bei Ausfall dieses Kreises sowohl die Verstärkung als auch die Bremswirkung dieses Kreises verloren geht.

Man hat auch bereits Bremsanlagen vorgeschlagen (P 35 07 484.1), die einen mit dem Hauptzylinder verbun­ denen, pedalbetätigten Bremskraftverstärker mit einem Verstärkerkolben und einem Verstärkerraum aufweisen, in dem sich über ein Bremsventil ein der Fußkraft pro­ portionaler Hilfsdruck einstellt und die mit einem Füll­ stufenzylinder ausgestattet sind, der mit einer Stufen­ bohrung versehen ist, in der ein Zweistufenkolben ver­ schiebbar gelagert ist, wobei vor der großen Stufe des Zweistufenkolbens eine Druckkammer vorgesehen ist und vor der kleinen Stufe eine Füllkammer. Die Druckkammer ist dabei an den Verstärkerraum und die Füllkammer an die eine Arbeitskammer des Hauptzylinders angeschlossen, wobei in die Verbindungsleitung, die den Verstärkerraum mit der Druckkammer des Füllstufenzylinders verbindet, ein Rück­ schlagventil eingeschaltet ist und der Steuerschieber des Bremsventils mit einem Ventilkörper zusammenwirkt, über den das Bremsventil mit der Druckkammer verbunden ist. Diese bekannte Bremsanlage hat den Nachteil, daß sie einen verhältnismäßig großen Platzbedarf aufweist, da der Füllstufenzylinder als ein zusätzliches separates Aggre­ gat ausgebildet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage der in Frage stehenden Art zu schaffen, deren Füllzylinder mit einem beliebig großen Füllvolumen arbeiten kann, ohne daß seine Baulänge vergrößert oder im Wirkungsgrad begrenzt wird. Darüber hinaus sollen der Ein­ satzpunkt und der Endpunkt des Füllvorganges frei wählbar sein. Die Bremsanlage soll besonders einfach im Aufbau sein und ohne komplizierte zusätzliche Teile arbeiten und so ausgebildet sein, daß vorhandene Bremsanlagen mit hy­ draulischem Verstärker nachrüstbar sind.

Erfindungsgemäß wird dies durch einen Füllzylinder mit einer dreistufigen Bohrung erreicht, in dem ein Kolben mit drei Schultern längsverschiebbar gelagert ist, und die Kammer vor der großen Antriebsfläche über einen Druckmittelweg an den dynamischen Bremskreis und die Kam­ mer vor der Stirnfläche der kleinen Stufen über einen wei­ teren Druckmittelweg an einen statischen Bremskreis ange­ schlossen ist, wobei der zwischen der großen Schulter des Kolbens und der mittleren Stufe der Stufenbohrung gebil­ dete erste Ringraum über einen Druckmittelkanal, und ein Ventil mit dem zwischen der mittleren Schulter des Kol­ bens und der kleinen Stufe der Kolbenbohrung gebildeten zweiten Ringraum in Verbindung steht, der seinerseits an eine Rücklaufleitung angeschlossen ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung anhand der Abbildungen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor.

Und zwar zeigt

Fig. 1 den Leitungsplan einer schlupfgeregelten Bremsanlage mit an die Bremskreise ange­ schlossenem Füllstufenzylinder;

Fig. 2 den Füllstufenzylinder gemäß Fig. 1, je­ doch vergrößert und stark vereinfacht dar­ gestellt und

Fig. 3 ein die Wirkungsweise des Füllstufenzylin­ ders verdeutlichendes Diagramm.

Nach Fig. 1 besteht die erfindungsgemäße Bremsanlage im wesentlichen aus einem pedalbetätigten langgestreckten hydraulischen Bremsdruckgeber, der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet ist, aus einer Hilfsdruckquelle 2, einem Vorrats- und Druckausgleichsbehälter 3 und aus elektro- magnetisch betätigbaren 2/2-Wegeventilen 4 bis 6, über die die Radbremsen der Vorder- und Hinterräder VR, VL, HR und HL in drei hydraulisch getrennten Bremskreisen ange­ schlossen sind. Die Ventile 4 und 6 sind normalerweise, d. h. solange sie nicht erregt sind, auf Durchlaß geschal­ tet. Ferner ist eine von den Vorder- und von den Hinter­ radbremsen VR, VL, HR, HL zu dem Ausgleichsbehälter 3 führende Rücklaufleitung 72 vorhanden, die jedoch mit Hilfe von drei weiteren 2/2-Wegeventilen 7 bis 9 von den Radbremszylindern abgetrennt ist, solange die Ventile 7 bis 9 nicht erregt sind.

Der Bremsdruckgeber 1 setzt sich wiederum aus einem hy­ draulischen Bremskraftverstärker 11 und aus einer Haupt­ zylinderanordnung 12 zusammen.

An den Bremskraftverstärker 11 ist ein Bremskreis, näm­ lich der Hinterrad-Bremskreis 14 unter Zwischenschaltung des Füllzylinders 13 angeschlossen, während der Arbeits­ raum 16 der Hauptzylinderanordnung 12, die hier als Tandem-Hauptzylinder ausgebildet ist, über einen separa­ ten Bremskreis 18 mit dem Vorderrad VR und der Arbeits­ raum 15 über einen separaten Bremskreis 19 mit dem Vor­ derrad VL verbunden ist. Die Hauptzylinderkreise 18, 19 einer derartigen Anordnung werden als statische Druckmit­ telkreise, der Hinterachskreis 14 als dynamischer Druck­ mittelkreis bezeichnet, weil in diesem Kreis 14 der Druck von der Stellung eines über ein Hebelgestänge 17 pedal­ betätigten Regelventiles 20 bestimmt wird, welches je nach Verschiebung eines Ventilkolbens 21 mehr oder weni­ ger Druck aus der Hilfsenergiequelle 2 in den Verstärker­ raum 22 und von dort über den Verstärkerraum 22 in den Bremskreis 14 einströmen läßt.

Der bei Betätigung eines Bremspedals 23 im Verstärkerraum 22 aufgebaute bzw. durch das Regelventil 20 eingesteuerte Druck wirkt gleichzeitig auf den Verstärkerkolben 24 und über diesen auf den ersten oder Druckstangenkolben 25 der Hauptzylinderanordnung 12 und führt, wie ohne weiteres verständlich ist, zum Aufbau von Bremsdruck in den Ar­ beitsräumen 15, 16 der statischen Bremskreise 18, 19, die zu den Vorderrädern VR und VL führen. Dadurch daß der Stützkolben 29 und der Primärkolben 25 Zentralventile 27, 28 aufweisen, besteht in der Brems-Lösestellung eine Druckmittelverbindung zwischen den Anschlußstutzen 30, 31 des Vorratsbehälters 3 und den Arbeitsräumen 15, 16 des Hauptzylinders. In der den Schaft des Kolbens 25 umgrei­ fenden Ringkammer 32 der Hauptzylinderanordnung 12 herrscht ebenfalls Atmosphärendruck, weil diese Kammer 32 stets über die Nachlaufbohrung 33 mit dem Vorrats- und Druckausgleichsbehälter in Verbindung steht.

In den Bremsleitungen 18, 19 sind hydraulisch ansteuer­ bare, in eine Durchflußstellung schaltbare Rückschlag­ ventile 36, 37 eingeschaltet, deren gemeinsame Steuerlei­ tung 38 über das Hauptventil 35 an die Bremsleitung 14 der Bremsen der Hinterachse angeschlossen ist. Die Steu­ erleitung 38 ist außerdem über Rückschlagventile 39, 40 und Zweigleitungen 41, 42 mit den Bremsleitungen 18, 19 der Bremsen der Vorderräder verbunden. Schließlich ist an die Bremsleitung des HA-Bremskreises 14 über eine Zweiglei­ tung 43 noch die große Kammer 44 und an den Bremskreis 18 der einen Vorderrad-Bremse VR über die Zweigleitung 67 noch die kleine Kammer 65 des Füllzylinders 13 ange­ schlossen.

Der Füllzylinder 13 besteht aus einem Kolben 47 mit drei Schultern 62, 63, 64 und einem Servoventil 48. Das Servo­ ventil 48 ist wegabhängig federkraftgesteuert.

Die Antriebsfläche 49 des Kolbens 47 wird vom dynamisch geregelten Druck beaufschlagt. Die Stufe A 1-A 2 bildet das Steuervolumen für das Servoventil 48. Die Stufe A 3 mal dem Kolben-Hub stellt das Füllvolumen zur Verfügung. Der Einsatzpunkt und Endpunkt des Füllvorganges wird durch die Servo-Feder 50 eingestellt. Diese Punkte sind über den gesamten Arbeitsbereich des hydraulischen Verstärkers frei wählbar. Da der dynamische Druck im Verstärker dem statischen Druck im THZ immer vorläuft, ist der Einsatz­ punkt des Füllzylinders 13 so gewählt, daß die Zentral­ ventile 27, 28 in dem THZ 12 auf jeden Fall geschlossen sind. Somit wird ein Ablassen des Füllvolumens in den Behälter 3 sicher vermieden. Da das Füllvolumen im unteren Druckbereich benötigt wird weit unterhalb der Blockier­ grenze, wird die Federkonstante der Servofeder 50 gering gehalten.

Wird der Füllzylinder 13 betätigt, wirkt der geregelte Druck auf die Stufe A 1. Der Kolben 47 wird nach links be­ wegt. Dagegen wirkt der Radzylinder-Druck gegen die Stufe A 3 und über das Servo-Ventil 48 erzeugte Druck gegen die Stufe A 1-A 2. Der Kolbe 47 läuft so lang nach links (Pfeilrichtung E), bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat. Das Wirkflächengleichgewicht ist ohne Federn und Reibung = P Radzylinder × A 3 + P Servo × (A 1 - A 2) = p ge­ regelter Druck × A 1. Durch weiteres Vorspannen der Servo-Feder 50 erhöht sich der Druck in der Ringstufe A 1 - A 2.

In Fig. 3 ist die Wirkungsweise des Füllzylinders 13 in einem Diagramm näher dargestellt.

An Punkt 1 setzt die Volumenförderung des THZ ein (nach dem Schließen des Zentralventils 27, 28), an Punkt 2 be­ ginnt der Füllzylinder 13 zu füllen. An Punkt 3 ist der Füllvorgang beendet. Die Punkte 2 und 3 sind frei wählbar.

Wird der Füllzylinder 13 zurückgesteuert, ändert sich die Gleichgewichtsbedingung. Es wirken nur noch die Flächen A 1 × p geregelter Druck = A 3 × p Radzylinder. Die Steuer­ stufe A 1-A 2 saugt Volumen aus dem Behälter 3 über die Manschette 51 an. Die Radzylinder-Stufe darf nur über die Manschette 52 Volumen aus dem Behälter 3 nachsaugen. Da­ für sorgt ein Rückschlagventil 75 in der Leitung 67. Wenn während des Bremsens die Energieversorgung ausfällt, darf nicht der Radzylinder-Druck in den Füllzylinder entwei­ chen. Die Rückstellung des Kolbens 47 erfolgt mit Unter­ stützung der Federn 53 und 50. Das Servo-Ventil 48 be­ steht aus der Feder 50, dem Druckstück 54, der Kugel bzw. dem Schließglied 55 sowie dem Ventilsitz 56.

Nach Fig. 1 kann ein einziger Füllzylinder 13 vorgesehen sein mit unterschiedlichen Hüben für den Druckstangen- und Schwimmkreis-Kolben. Der Füllzylinder 13 kann aber auch zweimal vorgesehen werden (nicht näher dargestellt).

Ein Vorteil des separaten Füllzylinders 13 besteht darin, daß

• 1. die Baulänge des Tandem-Hauptzylinders 12 plus Verstärker 11 nicht vergrößert wird,
• 2. der Wirkungsgrad des Gesamtaggregats durch die sonst übliche Füllstufe nicht verschlechtert wird und daß
• 3. bei Ausfall der Energieversorgung die Füllstufe nicht vom Pedal mitge­ schleppt werden muß. Der Füllzylinder 13 arbeitet nur bei intakter Energieversorgung.

An jedem Rad VL, VR, HL, HR des mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage ausgerüsteten Fahrzeugs befindet sich ein Sensor, der z. B. als induktiver Meßwertaufnehmer ausge­ bildet ist und der Informationen über das Raddrehverhal­ ten in einen elektronischen Regler einspeist (nicht näher dargestellt). Dieser Regler enthält u. a. eine elektro­ nische Verknüpfungslogik in Form von festverdrahteten oder programmierbaren Schaltkreisen, wie Micropro­ zessoren, und erzeugt nach Auswertung der Sensorsignale Steuerbefehle, die an den Ausgängen des (nicht darge­ stellten) Reglers anstehen und über nicht gezeigte Si­ gnalleitungen zu den entsprechenden Magnetventilen 4-9 und 24 weitergeleitet werden.

Beim Einsetzen der Bremsschlupfregelung wird das Haupt­ ventil 35 umgeschaltet. Dadurch wird ein von dem Verstär­ kerraum 22 über die Steuer- bzw. Zweigleitungen 38, 41, 42 führender Druckmittelweg zu den Bremskreisen 18, 19 frei­ gegeben, so daß Druckmittel zu den Radbremsen VL, VR strö­ men kann.

Durch die dynamische Einsteuerung von Druckmittel aus dem Verstärkerraum 22 in die statischen Bremskreise 18, 19 der Vorderräder VR, VL, wird auch bei häufigem Druckabbau ein Abfluß von Druckmittel über die umgeschalteten Zen­ tralventile 27 und 28 und damit ein "Leerregeln" der Ar­ beitsräume 15, 16 ausgeschlossen, da gleichzeitig mit dem Umschalten des Hauptventils 35 auch die Ventile 36, 37 ge­ schaltet werden, so daß Druckmittel in die Bremskreise 18, 19 jedoch nicht bis in den Behälter 3 zurückströmen kann.

Bei einem Defekt im Hilfsenergieversorgungssystem 2, das im wesentlichen aus einer Druckmittelpumpe 57 mit dem zu­ gehörigen Rückschlagventil 58 und aus einem Druckmittel­ speicher 59 besteht, spricht die Druckwarnschaltung (DWS) 60 an, meldet diesen Zustand dem elektrischen Regler der Bremsanlage und führt, je nach Höhe des Restdruckes, zur Abschaltung der Bremsschlupfregelung.

• Auflistung der Einzelteile  1 Bremsdruckgeber
   2 Hilfsdruckquelle
   3 Vorrats- und Druckausgleichsbehälter
   4 2/2-Wegeventil
   5 2/2-Wegeventil
   6 2/2-Wegeventil
   7 2/2-Wegeventil
   8 2/2-Wegeventil
   9 2/2-Wegeventil
  10 Rücklaufleitung
  11 hydraulischer Bremskraftverstärker
  12 Hauptzylinderanordnung
  13 Füllzylinder, Füllstufenzylinder
  14 HA-Bremskreis, dynamischer Bremskreis
  15 Arbeitsraum
  16 Arbeitsraum
  17 Hebelgestänge
  18 Bremskreis VR, statischer Bremskreis
  19 Bremskreis VL, statischer Bremskreis
  20 Regelventil
  21 Ventilkolben
  22 Verstärkerraum
  23 Bremspedal
  24 Verstärkerkolben
  25 Druckstangenkolben
  26 Schwimmkolben
  27 Zentralventil
  28 Zentralventil
  29 Stützkolben
  30 Anschlußstutzen
  31 Anschlußstutzen
  32 Ringkammer
  33 Nachlaufbohrung
  34 Nachlaufbohrung
  35 Magnetventil, Hauptventil
  36 hydraulisch ansteuerbares, in eine Durchflußstellung schaltbares Rückschlagventil
  37 hydraulisch ansteuerbares, in eine Durchflußstellung schaltbares Rückschlagventil
  38 Steuerleitung
  39 Rückschlagventil
  40 Rückschlagventil
  41 Zweigleitung
  42 Zweigleitung
  43 Zweigleitung
  44 große Kammer
  45 Zweigleitung
  46 kleine Kammer
  47 Kolben
  48 Servoventil
  49 Antriebsfläche
  50 Servo-Feder, Schließfeder
  51 Manschette
  53 Feder
  54 Druckstück-Querglied
  55 Ventilkugel, Ventilschließglied
  56 Ventilsitz
  57 Druckmittelpumpe
  58 Rückschlagventil
  59 Druckmittelspeicher
  60 Druckwarnschaltung
  61 Stufenbohrung
  62 Kolben-Schulter
  63 Kolben-Schulter
  64 Kolben-Schulter
  65 Kammer
  66 Stirnfläche
  67 Druckmittelleitung
  68 Ringraum, erster Ringraum
  69 Kanal
  70 Kanal
  71 Ringraum, zweiter Ringraum
  72 Rücklaufleitung
  73 Ausnehmung
  74 Stützring
  75 Rückschlagventil

Claims (4)

1. Schlupfgeregelte Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit einem hydraulischen Kraftverstärker (11) und einem dem Kraftverstärker (11) nachgeschalteten Hauptzy­ linder (12), bei der der Druckraum (22) des Kraftverstär­ kers (11) mit einem von der Stellung eines pedalbetätig­ baren Bremsventils (20) abhängigen Fremddruck beauf­ schlagbar ist und bei der ein mit dem dynamischen Druck beaufschlagbarer Hilfszylinder, beispielsweise ein Füll­ stufenzylinder (13) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe den Bremskreisen (18, 19) des Hauptzylinders (12) zusätzliches Druckmittel zuführbar ist, gekennzeichnet durch einen Füllzylinder (13) mit einer dreistufigen Bohrung (61), in dem ein Kolben (47) mit drei Schultern (62, 63, 64) längsverschiebbar gelagert ist, und die Kammer (44) vor der großen Antriebsfläche (49) über einen Druck­ mittelweg (43) an den dynamischen Bremskreis (14) und die Kammer (65) vor der Stirnfläche (66) der kleinen Stufe (A 3) über einen weiteren Druckmittelweg (67) an einen statischen Bremskreis (18) angeschlossen ist, wobei der zwischen der großen Schulter (64) des Kolbens (47) und der mittleren Stufe (A 2) der Stufenbohrung (61) gebildete erste Ringraum (68) über einen Druckmittelkanal (69, 70) und ein Ventil (48) mit dem zwischen der mittleren Schul­ ter (63) des Kolbens (47) und der kleinen Stufe (A 3) der Stufenbohrung (61) gebildeten zweiten Ringraum (71) in Verbindung steht, der seinerseits an eine Rücklaufleitung (72) angeschlossen ist.

2. Schlupfgeregelte Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied (55) des den Druckmitteldurchfluß von Ringraum (68) der großen Stufe (A 1) zum Ringraum (71) der mittleren Stufe (A 2) steuernden Ventils (48) von einer Schließfeder (50) beaufschlagt ist, die sich einerseits am Gehäuse des Füllzylinders (13) und andererseits an einem Querglied oder Druckstück (54), das am Schließglied (48) anliegt, abstützt.

3. Schlupfgeregelte Bremsanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der drei Schul­ tern (62, 63, 64) aufweisende Kolben (47) des Füllzylinders (13) im Abschnitt zwischen der kleinen und der mittleren Stufe eine sich quer durch den Kolben (47) erstreckende Ausnehmung (73) aufweist, in die der die beiden Ringräume (68, 71) verbindende Kanal (69, 70) einmündet, wobei in der Ausnehmung (73) ein Querglied (54) oder Druckstück ange­ ordnet ist, dessen beide Enden seitlich aus der Ausneh­ mung (73) heraus und über die Außenkontur des Kolbens (47) hervorstehen, wobei an den beiden Enden des Quer­ glieds (54) ein den Kolben (47) umgreifender Ring (74) anliegt, an dem sich die Schließfeder (50) abstützt, so daß das Querglied (54) den Schließkörper (55) des Ventils (48) im Schließsinne beaufschlagt.

4. Schlupfgeregelte Bremsanlage nach den vorhergehenden An­ sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schulter (63) des Kolbens (47) des Füllzylinders (13) gegenüber der mittleren Stufe (A 2) der Stufenbohrung (61) über eine den Kolben (47) umschließende Manschette (51) abgedichtet ist, wobei die Manschette (51) während des Füllhubes ein Nachströmen von Druckmittel vom zweiten Ringraum (71) in den ersten Ringraum (68) gestattet, ein Rückströmen aus dem esten in den zweiten Ringraum jedoch ausschließt.