DE3726798A1

DE3726798A1 - Schlupfgeregelte bremsanlage

Info

Publication number: DE3726798A1
Application number: DE19873726798
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Reinartz; Helmut Steffes
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1987-08-12
Filing date: 1987-08-12
Publication date: 1989-02-23
Anticipated expiration: 2007-08-13
Also published as: DE3726798C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schlupfgeregelte Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Bremsanlage ist durch die DE-OS 36 01 914 beschrieben. Bei dieser Bremsanlage wird zu Beginn einer Schlupfregelung Druckmittel aus den Pumpen in die Ar beitsräume des Hauptzylinders gefördert, wodurch die Kolben bis in ihre Grundposition zurückgestellt werden. Dadurch öffnen die Zentralventile, so daß Druckmittel in den Vorratsbehälter abfließen kann und der Pumpendruck fußkraftproportional eingestellt ist. Diese Bremsanlage hat zwar den Vorteil, daß mit geringem Ventilaufwand eine Bremsschlupfregelanlage verwirklicht ist, hat aber den Nachteil, daß die Kolben während einer Regelung in ihre Grundposition zurückgestellt werden. Zwangsläufig wird dadurch auch das Pedal bis in die Grundpositionen verschoben, was von dem Fahrer als unangenehm empfunden wird.

Der Erfinder stellt sich daher die Aufgabe, eine ein fache Bremsanlage zu verwirklichen, bei der das Pedal nicht vollständig zurückgestellt wird. Der Ventilaufwand soll möglichst gering bleiben. Die Rückstellung soll so erfolgen, daß für eine Notbremsung stets ein ausreichendes Druckmittelvolumen im Hauptzylinder vorhanden ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Pumpendruck in Abhängigkeit von der Position der Hauptzylinderkolben bestimmt ist.

Vorzugsweise wird man vorsehen, daß bei kleinen Ver schiebewegen des Hauptzylinderkolbens der Pumpendruck dem erreichten Hauptzylinderdruck entspricht. Bei Ver schiebewegen über eine bestimmte Position hinaus kann in vorteilhafter Weise vorgesehen werden, daß der Pum pendruck größer ist als der erreichte Hauptzylinder druck.

Am einfachsten läßt sich dies durch ein Druckbegren zungsventil erreichen, das vom Hauptzylinderkolben über ein Federsystem mit einer Steuerkraft beaufschlagt wird.

Das Federsystem besteht vorzugsweise aus zwei Federn, die verschiedene Härten aufweisen, die nacheinander wirksam werden.

Wird eine Zweikreis-Bremsanlage vorgesehen, so wird der Hauptzylinder ein Tandemhauptzylinder sein, wobei in günstiger Weise das Federsystem am Schwimmkolben 5 ab gestützt ist.

In einigen Fällen kann es günstiger sein, das Feder system nicht am Schwimmkolben, sondern am Druckstangen kolben oder aber, falls dem Hauptzylinder ein Verstärker vorgeschaltet ist, an dessen bewegliche Wand abgestützt ist. Weiterhin können zwei Pumpen vorgesehen werden, die über je ein Druckbegrenzungsventil in den Vorratsbehälter pumpen, wobei das eine Druckbegrenzungsventil von dem Federsystem mit einer Steuerkraft, während das andere Druckbegrenzungsventil vom Druck am Eingang des ersten Druckbegrenzungsventils beaufschlagt ist.

Der Erfindungsgedanke soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher dargelegt werden. In der Er läuterung wird auf Figuren bezug genommen, wobei die

Fig. 1 die Bremsanlage teils in schematischer, teils in geschnittener Weise, die

Fig. 2a, b, c mögliche Ausführungen des Federsystems und die

Fig. 3 in Diagrammform die Abhängigkeit zwischen dem Pumpendruck und dem Verschiebeweg des Hauptzylinderkolbens darstellt.

Zunächst wird auf die Fig. 1 bezug genommen. Der Tandem hauptzylinder 1 besteht aus einem Gehäuse 2, in deren Bohrung 3 ein Druckstangenkolben 4 und ein Schwimmkolben 5 dichtend geführt sind. Die Kolben begrenzen die Ar beitsräume 6 und 7.

In der dargestellten Grundposition stehen die Arbeits räume 6 und 7 über offene Zentralventile 8 und 9 mit einem Vorratsbehälter 10 in Verbindung.

Die Zentralventile sind in den Arbeitskolben 4,5 ange ordnet, wobei ihre Schließglieder von einem Stößel, der an gehäusefesten Stiften 11, 12 angelegt ist, in Offen stellung gehalten wird.

An den Arbeitsräumen 6, 7 sind jeweils paarweise die Rad bremsen VR, VL, HR, HL über Bremsleitungen 13, 14 ange schlossen.

Beim Betätigen der Bremse durch Niedertreten eines nicht dargestellten Pedals wird der Druckstangenkolben 4 in die Bohrung 2 hineingeschoben. Das Zentralventil 8 schließt, und im Arbeitsraum 6 baut sich ein Druck auf. Dieser Druck wird auf den Schwimmkolben 5 übertragen, der ebenfalls in die Bohrung hineinverschoben wird, so daß das Zentralventil 9 schließt, und im Arbeitsraum 7 ebenfalls ein Druck aufgebaut wird. Dieser Druck setzt sich über die Bremsleitungen 13, 14 zu den Radbremsen fort. Dies ist die konventionelle Betätigung der Bremse.

Um den Radschlupf während einer Bremsung regulieren zu können und so insbesondere das Blockieren der Räder zu verhindern, ist jeder Radbremse ein Einlaßventil 15 und ein Auslaßventil 16 zugeordnet. Das Einlaßventil 15 ist in die Bremsleitung eingeschaltet und wird elektro magnetisch betätigt, wobei es im stromlosen Zustand offen ist. Das Auslaßventil 16 verbindet die Radbremse über eine Entlastungsleitung 17 mit dem Vorratsbehälter 10. Das Auslaßventil wird ebenfalls elektromagnetisch angesteuert und ist im stromlosen Zustand geschlossen.

Weiterhin sind jeder Druckleitung 13, 14 eine Pumpe 18 zugeordnet, die aus dem Vorratsbehälter 10 über Rück schlagventile 19 in die jeweilige Bremsleitung 13, 14 fördert.

Jeder Pumpe 18 ist ein Druckbegrenzungsventil 20, 21 zu geordnet, das den Pumpenausgang mit dem Vorratsbehälter 10 verbindet.

Das eine Druckbegrenzungsventil 21 wird von einem Feder system 22, das noch näher zu beschreiben ist, kraft beaufschlagt. Der Schaltpunkt des Druckbegrenzungs ventils 21 stellt sich entsprechend der Kraftübertragung im Federsystem 22 ein.

Das andere Begrenzungsventil 22 wird vom Druck an der Eingangsseite des Druckbegrenzungsventils 21 kraftbeauf schlagt, so daß beide Druckbegrenzungventile 20, 21 je weils den gleichen Schaltdruck aufweisen.

An dieser Stelle sei angemerkt, daß natürlich auch beide Begrenzungsventile von jeweils einem Federsystem beauf schlagt werden können.

Das Federsystem 22 stützt sich über einen Stößel 23 am Schwimmkolben 5 ab. Die Position des Schwimmkolbens 5 bestimmt somit die Vorspannung des Federsystems und die auf das Druckbegrenzungsventil übertragene Kraft.

Nunmehr kann die Funktion der Bremsanlage im Falle einer Bremsschlupfregelung beschrieben werden.

Das Drehverhalten der Räder wird während einer Bremsung von Sensoren überwacht. Stellt eine Auswertelektronik fest, daß eines der Räder droht zu blockieren, so wird zunächst das entsprechede Einlaßventil 15 geschaltet, wodurch der Druck in der entsprechenden Bremse trotz weiterer Druckerhöhung in der entsprechenden Drucklei tung 13 oder 14 konstant bleibt. Sollte das Halten des Drucks in der Radbremse nicht ausreichen, um eine Wie derbeschleunigung des Rades zu erreichen, so wird das Auslaßventil 16 geöffnet, so daß Druckmittel aus der Radbremse in den Vorratsbehälter 10 abströmen kann, wo durch eine Druckentlastung der Radbremse erfolgt. Stellt die Auswerteelektronik fest, daß das Rad in ausreichen der Weise wiederbeschleunigt ist, so werden die Ventile 15, 16 umgeschaltet, so daß die Radbremse erneut vom Druck beaufschlagt wird.

Auf diese Weise kann der Schlupf des Rades kontrolliert und reguliert werden.

Mit Beginn einer Schlupfregelung wird der Motor M ange schaltet, so daß die Pumpen 18 aus dem Vorratsbehälter fördern. Das Druckmittel gelangt über die Rückschlag ventile 19 in die Arbeitsräume 6 und 7 und bei geöff netem Ventil 15 zu den Radbremsen.

Es sind nun zwei Fälle zu unterscheiden.

Wenn zu Beginn der Schlupfregelung der Schaltpunkt der Druckbegrenzungsventile 20, 21 größer ist als der momentane Druck in den Arbeitsräumen 6 und 7, das ist der Hauptzylinderdruck, so sind die Druckbegrenzungs ventile 20, 21 geschlossen und das Druckmittel wird in die Arbeitsräume 6 und 7 gefördert. Dies führt dazu, daß die Kolben 5 und 4 in der Darstellung nach Fig. 1 nach rechts verschoben werden, wodurch auch das Federsystem 22 entlastet und in weiterer Folge der Schaltpunkt der Druckbegrenzungsventile 20, 21 gesenkt wird.

Entspricht der Schaltdruck der Druckbegrenzungsventile 20, 21 dem Druck im Hauptbremszylinder bzw. dem Pumpendruck, so wird das von den Pumpen geförderte Druckmittel über die Druckbegrenzungsventile 20, 21 in den Vorratsbehälter 10 gefördert.

Im zweiten Fall, der zu betrachten ist, liegt der Schaltpunkt der Ventile 20, 21 zu Beginn einer Regelung unterhalb des Hauptzylinderdrucks. Die Pumpen 18 fördern dann über die offenen Druckbegrenzungsventile 20, 21 in den Vorratsbehälter 10.

Das aus der Radbremse abgelassene Druckmittel wird daher aus dem Hauptzylinder ergänzt, indem die Arbeitskolben in der Darstellung gemäß der Fig. 1 nach links verscho ben werden. Dadurch werden die Druckbegrenzungsventile stärker belastet, bis der Schaltdruck der Druckbegren zungsventile dem Hauptzylinderdruck bzw. dem Pumpendruck entspricht.

Durch geeignete Ausgestaltung des Federsystems 22 läßt sich die Pedaldruckstellung im Falle einer Regelung beeinflussen.

Dazu wird auf die Fig. 2a bis 2c bezug genommen.

Die Figuren zeigen stets einen Stößel 23, der vom Schwimmkolben 5 verschoben wird (Beim Betätigen der Bremse in Darstellung nach Fig. 2a-c nach rechts).

Weiterhin erkennt man einen Abstützpunkt 24, der mit dem Druckbegrenzungsventil 21 verbunden ist. Die Reaktions kraft F auf diesen Abstützpunkt ist die Steuerkraft auf das Druckbegrenzungsventil 21. Weiterhin zeigt jede Aus führungsform zwei Federn 25 und 26, wobei die Feder 25 eine größere Federrate aufweist als die Feder 26.

Diese Federn sind entweder parallel (Fig. 2a) oder hin tereinander (Fig. 2b und 2c) angeordnet.

In der Fig. 2a ist die weiche Feder 26 zwischen dem Stößel 23 und dem Abstützpunkt 24 angeordnet und die harte Feder 25 zwischen dem Stößel 23 und einem Zwi schenteil 27, das über einen Anschlagring 28 am Stößel 23 an einer Verschiebung im Sinne einer Ausdehnung der Feder 25 verhindert ist. Abstützpunkt 24 und Zwischen teil 27 haben einen Abstand S voneinander.

In der dargestellten Position wirkt lediglich die Kraft der Feder 26 auf den Abstützpunkt, bis nach einem Ver schiebeweg S der Anschlagring 28 am Abstütztpunkt 24 anliegt und bei weiterer Verschiebung die Kraft der Feder 25 wirksam wird.

In der Ausführungsform nach Fig. 2b ist das Zwischenteil 27 zwischen den Federn angeordnet, wobei sich die Feder 25 (große Federrate) am Abstützpunkt 24 und am Zwischen teil 27 abstützt und die Feder 26 (kleine Federrate) am Zwischenteil 27 und am Stößel 23. Nach Überwindung der Strecke S zwischen einem Abstützpunkt am Stößel 23 und dem Zwischenteil 27 kann die Feder 26 nicht weiter kom primiert werden, so daß lediglich die Federkraft der Fe der 25 wirksam ist.

Eine kompakte Bauform ist in der Fig. 2c dargestellt, hier ist im Gegensatz zu Fig. 2b die weiche Feder 25 zwischen Abstützpunkt 24 und dem Zwischenteil 27 abge stützt und die harte Feder 25 zwischen dem Zwischenteil 27 und dem Stößel 23. Der Abstand zwischen dem Abstützpunkt 24 und dem Zwischenteil 27 ist s.

Durch das Federsystem gemäß den Fig. 2a bis 2c folgt ein bestimmter Zusammenhang zwischen dem Pumpendruck und dem Verschiebeweg des Schwimmkolbens 5. Dies ist in der Fig. 3 dargestellt.

Auf der X-Achse des Diagramms ist der Verschiebeweg des Schwimmkolbens 5 abgetragen. Der Verschiebeweg wird mit s _HZ bezeichnet. Auf der Y-Achse wird der Pumpendruck abgetragen. Der Pumpendruck ist mit p _p bezeichnet.

Der Zusammenhang zwischen dem Pumpendruck p _p und dem Verschiebeweg des Schwimmkolbens s _HZ wird durch die Kurve 29 beschrieben, die drei charakteristische Punkte A, B und C aufweist. Der Punkt A ist nach einem Verschiebeweg s (siehe Beschreibung Federsystem) er reicht, wobei die Kurvensteigung durch die Federrate der weichen Feder 25 bestimmt ist. Nach einem weiteren klei nen Verschiebungsweg ist der Punkt B erreicht, der vom Maximalpumpendruck bestimmt ist. Die steigende Kurve zwischen den Pumpen A und B wird durch die Federrate der harten Feder 26 bestimmt. Trotz weiterer Verschiebung des Schwimmkolbens 5 bis in den Punkt C, das ist der ma ximale Verschiebeweg, steigt der Pumpendruck nicht wei ter an, da sein Maximaldruck erreicht ist.

Zur Verdeutlichung der Funktionsweise des Bremsgeräts, ist in das Diagramm der Fig. 3 die Kurve 30 eingezeich net, die den Zusammenhang zwischen dem Hauptzylinder druck und dem Verschiebeweg der Hauptzylinderkolben be schreibt, der bei einer konventionellen Bremsbetätigung festzustellen ist. Diese Kurve ist strichpunktiert ge zeichnet. Wesentlich ist, daß diese Kurve im Bereich bis zum Punkt A in etwa gleichmäßig mit der Kurve 29 ver läuft.

Erfolgt nun eine Bremsung auf niedrigem Reibniveau, wo bei der Verschiebeweg des Schwimmkolbens zu Beginn der Schlupfregelung unterhalb des Punkts A liegt, so ent spricht der Schaltpunkt der Druckbegrenzungsventile in etwa dem Hauptzylinderdruck. Es sind allenfalls kleine Verschiebewege des Schwimmkolbens 5 notwendig, damit der Schaltpunkt der Druckbegrenzungsventile 20, 21 dem Haupt zylinderdruck, der fußkraftproportional ist, entspricht. Zu Beginn einer Schlupfregelung verbleiben somit die Kolben 5 und 6 in ihrer Position, und es wird Druckmit tel aus den Pumpen 18 zu den Radbremsen gefördert, das einen fußkraftproportionalen Druck aufweist. Überschüs siges Druckmittel wird über die Druckbegrenzungsventile 20, 21 zum Ausgleichsbehälter 10 gefördert.

Anders ist die Situation, wenn eine Bremsung auf hohem Reibwert erfolgt, und der Verschiebeweg der Kolben 4 und 5 zwischen den Pumpen A und C liegt. Nun ist der Schalt druck der Druckbegrenzungsventile 20, 21 wesentlich grö ßer als der Hauptzylinderdruck, so daß die Druckbegren zungsventile 20, 21 geschlossen sind, und Druckmittel aus den Pumpen über die Rückschlagventile 19 in die Arbeits räume 6 und 7 gefördert wird. Die Kolben werden zurück gestellt, d.h. gemäß der Darstellung in der Fig. 1 nach rechts verschoben. Die Verschiebung findet so lange statt, bis eine Position zwischen den Punkten A und B erreicht wird, wo der fußkraftproportionale Hauptzylin derdruck dem Schaltdruck der Druckbegrenzungsventile 20, 21 entspricht, so daß nun das Druckmittel nicht mehr in die Arbeitsräume 6, 7, sondern über die Druckbegren zungsventile 20, 21 in den Vorratsbehälter 10 gefördert wird.

Zu Beginn einer Regelung auf hohem Reibwert werden daher die Kolben 5 und 6 stets in eine Position zwischen den Punkten A und B zurückgestellt.

Die Punkte A und B können nun so bestimmt werden, daß im Hauptzylinderkolben ein ausreichendes Druckmittel vor handen ist, damit bei Ausfall der Pumpen 18 während einer Regelung noch eine Notbremsung möglich ist.

Es wird so erreicht, daß in sehr vielen Fällen das Pedal zu Beginn einer Schlupfregelung in der erreichten Po sition verbleibt (der Verschiebeweg ist kleiner als die Strecke s) oder aber in eine Position zurückgestellt wird, die von der Grundposition verschieden ist. Es wird auf jeden Fall vermieden, daß, wie im St.d.T. vorge schlagen wird, das Bremspedal vollständig zurückgestellt wird.

Bezugszeichenliste

1 Tandemhauptzylinder
2 Gehäuse
3 Bohrung
4 Druckstangenkolben
5 Schwimmkolben
6 Arbeitsraum
7 Arbeitsraum
8 Zentralventil
9 Zentralventil
10 Vorratsbehälter
11 gehäusefester Stift
12 gehäusefester Stift
13 Bremsleitung
14 Bremsleitung
15 Einlaßventil
16 Auslaßventil
17 Entlastungsleitung
18 Pumpe
19 Rückschlagventil
20 Druckbegrenzungsventil
21 Druckbegrenzungsventil
22 Federsystem
23 Stößel
24 Abstützpunkt
25 Feder (weich)
26 Feder (hart)
27 Zwischenteil
28 Anschlagring
29 Diagrammkurve
30 Diagrammkurve

Claims

1. Schlupfgeregelte Bremsanlage, bestehend aus einem Hauptzylinder (1), der vorzugsweise hilfskraftunterstützt betätigbar ist, aus einer Pumpe (18), die im Falle einer Schlupfregelung Druckmittel in den Hauptzylinder (1) fördert, mit den Radbremsen zugeordneten Ventilen (15, 16) zur Druckbe- und -entlastung der Radbremsen, da durch gekennzeichnet, daß der Pum pendruck in Abhängigkeit von der Position des Hauptzylinderkolbens (4, 5) bestimmt ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in Positionen des Kolbens, die zwischen der Grundposition und einer vorbestimmten Position liegen, der Pumpendruck in etwa dem Hauptzylinderdruck entspricht, der durch die Verschiebung des Kolbens (4, 5) in die jeweilige Position im Hauptzylinder (1) erreichbar ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in einer Position des Kolbens (4, 5), die über eine vorbestimmte Position hinaus (Verschiebeweg S) liegt, der Pumpendruck größer ist als der Hauptzylinderdruck, der durch die Verschiebung des Kolbens (4, 5) in die jeweilige Position im Hauptzylinder (1) erreichbar ist.

4. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (18) über ein Druckbegrenzungs ventil (20, 21) in den Vorratsbehälter (10) för dert.

5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schaltdruck des Druckbegrenzungsventils (20, 21) von der Position des Hauptzylinderkolbens (4, 5) bestimmt ist.

6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Druckbegren zungsventil (20, 21) über ein Federsystem (22) am Hauptzylinderkolben (4, 5) abgestützt ist.

7. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das Federsystem (22) mindestens zwei Federn (25, 26) aufweist.

8. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Federn parallel angeordnet sind und daß die Feder (25) mit der größeren Federrate beim Erreichen der Umschalt position des Hauptzylinderkolbens (Verschiebeweg S) in Wirkung tritt.

9. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Federn hinter einander angeordnet sind, und daß die Feder (26) mit der kleineren Federrate beim Erreichen der Umschaltposition des Hauptzylinderkolbens (Ver schiebeweg S) wirkungslos wird.

10. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder ein Tandemhauptzylinder (1) ist, der einen Druckstangenkolben (4) und einen Schwimmkolben (5) aufweist, die zwei Ar beitsräume (6, 7) begrenzen.

11. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Position des Schwimmkolbens (5) den Schaltdruck des Druckbe grenzungsventils (20, 21) bestimmt.

12. Bremsanlage nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß jedem Arbeitsraum (6, 7) eine Pumpe (18) zugeordnet ist.

13. Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß jede Pumpe (18) über ein Druckbegrenzungsventil (20, 21) an den Vorratsbehälter (10) angeschlossen ist, wobei das eine Druckbegrenzungsventil (21) vom Federsystem (22) und das andere Druckbegrenzungsventil (20) vom Eingangsdruck des Druckbegrenzungsventils (21) beaufschlagt ist.