DE3829645A1 - Hydraulische bremsanlage mit blockierschutzregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage mit Blockierschutzregelung, die für Kraftfahrzeuge, insbe­ sondere Straßenfahrzeuge vorgesehen ist und mit einem Hauptbremszylinder, an dessen Bremskreise über steuerbare Ventile die Radbremsen der geregelten Räder angeschlossen sind, mit einem Druckausgleichsbehälter, in den zur Brems­ druckreduzierung während einer Blockierschutzregelung Druckmittel aus den Radbremsen ableitbar ist, mit einem Hilfsdruckversorgungssystem, mit Sensoren und elektroni­ schen Schaltkreisen zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von Bremsdruckregelsignalen ausgerüstet ist.

Es ist bereits eine Vielfalt von Bremsanlagen dieser Art bekannt. Ein Hilfsdruckversorgungssystem ist bei solchen Anlagen grundsätzlich notwendig, um Druckmittel, das zur Blockierschutzregelung aus den Radbremsen abgeleitet wird, in die Arbeitskammern des Hauptzylinders zurückzuführen und dadurch ein "Leerregeln" des Hauptzylinders bei wiederhol­ tem Druckabbau zu verhindern.

Zur Hilfsdruckversorgung ist üblicherweise eine ein- oder mehrkreisige, elektrisch angetriebene oder an den Fahrzeug­ motor angeschlossene Hydraulikpumpe vorhanden, die entweder einen Druckspeicher lädt oder während der Blockierschutzre­ gelphasen Druckmittel in den Bremskreis oder direkt in den Hauptbremszylinder fördert. Der zur Erzeugung des Hilfs­ druckes bzw. zur Rückförderung des Druckmittels erforderli­ che Aufwand ist erheblich und beeinflußt wesentlich die Her­ stellungskosten des Blockierschutzregelsystems. Der relativ hohe Preis ist wiederum praktisch der einzige Grund, der einer noch breiteren Anwendung der Blockierschutzregelung im Wege steht.

Der Erfindung liegt nun die allgemeine Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage der beschriebenen Art zu vereinfachen und zu verbilligen, wobei Zugeständnisse an den Komfort, nicht jedoch an die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit der Anlage in Kauf genommen werden könnten.

Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit einer Brems­ anlage der beschriebenen Art gelöst werden kann, deren Be­ sonderheit darin besteht, daß zur Hilfsdruckversorgung an jedem Bremskreis am Ausgang des Hauptbremszylinders ein als Druckerzeuger dienender Druckübersetzer angeschlossen ist, dessen Ausgang über ein Rückschlagventil zu einem Druck­ speicher führt, der mit dem zugehörigen Bremskreis über ein in der Grund- oder Ruhestellung geschlossenes Steuerventil verbunden ist, das auf Durchlaß umschaltbar ist, sobald bei Vorschub des Hauptbremszylinderkolbens ein vorgegebener Grenzwert hinaus überschritten ist.

Die Verbilligung der Bremsanlage wird also erfindungsgemäß durch vollständigen Verzicht auf die bisher als notwendig erachtete, meist elektromotorisch angetriebene Hydraulik­ pumpe erreicht. Statt dessen wird bei den häufigen Brems­ vorgängen, die zum Normalbetrieb des Fahrzeugs gehören, je­ weils ein Teil der überschüssigen Bremsenergie mit Hilfe eines einfachen Druckübersetzers zum Laden eines einfachen Hydraulikspeichers abgezweigt. Dieser Hilfsdruck steht dann als Hilfsenergie bei geregelten Bremsvorgängen zur Verfü­ gung. Der Hilfsdruck wird aber auch bei den Regelvorgängen nur bei Bedarf eingeschaltet, nämlich nur dann, wenn der Kolbenvorschub infolge wiederholter Bremsdruckabbauphasen einen Grenzwert überschreitet. Beim Erreichen dieses Grenz­ wertes befindet sich in der Arbeitskammer des Hauptbremszy­ linders ein gerade noch ausreichendes Reservevolumen, das auch bei Energieausfall ein uneingeschränktes Abbremsen des Fahrzeugs, allerdings ohne Regelung, zulassen würde.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung wird der Grenzwert des Kolbenvorschubs erst erreicht, nachdem infolge von mehreren Druckabbauphasen oder einer Druckab­ bauphase mit besonders hohem Energieverbrauch eine vorgege­ bene Druckmittelmenge abgeflossen ist. Dabei kann der Vor­ schub des Hauptbremszylinderkolbens mit Hilfe eines wegab­ hängigen, von einer schrägen Rampe am Hauptzylinderkolben mechanisch betätigbaren Steuerventils feststellbar sein, das beim Überschreiten des Vorschubgrenzwertes einen Druck­ mittelweg von dem Druckspeicher in den zugehörigen Brems­ kreis freigibt.

Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist der Druckspeicher mit einem Überwachungsschalter ausgerüstet, der das teilweise oder vollständige Entleeren des Druck­ speichers signalisiert. Die Blockierschutzregelung ist zweckmäßigerweise gesperrt, so lange die Druckspeicherla­ dung unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt.

Schließlich ist es erfindungsgemäß nach einem Ausführungs­ beispiel noch vorgesehen, in dem Druckübertrager ein Über­ druckventil einzufügen, das das Überschreiten eines vorge­ gebenen maximalen Hilfsdruckes im Versorgungssystem verhin­ dert.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsbeispiele der Er­ findung gehen aus der folgenden Erläuertung anhand der bei­ gefügten Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfin­ dung hervor. Diese Abbildung zeigt schematisch vereinfacht die wesentlichen hydraulischen Komponenten einer Bremsanla­ ge der erfindungsgemäßen Art.

Die abgebildete Bremsanlage besitzt einen Tandem-Haupt­ bremszylinder 1, an dessen beide Bremskreise I, II jeweils die Räder einer Fahrzeug-Diagonalen angeschlossen sind. Im vorliegenden Beispiel führt der Bremskreis I zu dem linken Vorderrad VL und zu den rechten Hinterrad HR, der Brems­ kreis II zu den beiden anderen Rädern VR, HL. Zwischen dem Hauptbremszylinder 1 und den Radbremsen liegen Radventile 2, 2′, die nur symbolisch und nur als Ventilblock angedeutet sind. Zur Bremsdruckregelung sind bei Anlagen der darge­ stellten Art elektromagnetisch betätigbare Mehrwegeventile geeignet, die in der Ruhestellung einen ungehinderten Druckmittelfluß vom Hauptbremszylinder 1 zu den Radbremsen erlauben und die in der Bremsdruckabbauphase Druckmittel aus den Radbremsen in einen Druckausgleichsbehälter 4′, 4′′ ableiten, der zweckmäßigerweise mit einem Druckaus­ gleichs- und Vorratsbehälter 4 des Hauptbremszylinders 1 baulich vereinigt ist, so daß das abgeleitete Druckmittel zurück in die Bremskreise I, II bzw. Druckmittelkreise ge­ langen kann.

Zu jedem Bremskreis I, II gehört ein Hilfsdruckversorgungs­ system, das im wesentlichen aus einem Druckerzeuger 5, ei­ nem Druckspeicher 6 und einem wegabhängigen Steuerventil 7, 7′ besteht. Von den gleichen Komponenten des Hilfsdruck­ versorgungssystems des zweiten Bremskreises (II) ist zugun­ sten einer übersichtlichen Darstellung nur das Steuerventil 7′ und der zu dem Druckerzeuger 5′ führende Druckmittelan­ schluß (8′) an den Bremskreis II angedeutet.

Als Druckerzeuger 5 dient ein Druckübersetzer mit einem Stufenkolben 22, dessen größere Stirnfläche über eine hy­ draulische Anschlußleitung 8 von dem Druck im Bremskreis I bzw. in der Arbeitskammer 9 im Inneren des Hauptbremszylin­ ders 1 beaufschlagt wird. An eine Arbeitskammer 10 an der kleinen Fläche des Stufenkolbens 22 ist über ein Rück­ schlagventil 3 der Druckspeicher 6 und ein über das Steuer­ ventil 7 zum Hauptbremszylinder 1 und in den Bremskreis I führender Druckmittelweg 11 angeschlossen. In der Ru­ he- oder Grundstellung der Bremsanlage ist das Steuerventil 7 geschlossen. Es handelt sich um ein wegabhängig gesteuer­ tes Ventil, das mechanisch geöffnet wird, wenn der zu die­ sem Bremskreis I gehörende Schwimmkolben 12 bei Bremsbetä­ tigung (durch die Betätigungs- oder Pedalkraft F) über ei­ nen durch die Konstruktion und Justierung vorgegebenen Grenzwert hinaus vorgeschoben wird. Eine schräge Rampe 13 an dem Schwimmkolben 12 dient zur Verschiebung eines Stößels 14 des Steuerventils 7. Nach dem Öffnen des Steuer­ ventils 7 ist der Druckmittelweg 11 über das Ventil 7 und einen Kanal 15 im Inneren des Hauptbremszylinders 1 mit der Arbeitskammer 9 und damit mit dem Bremskreis I verbunden.

Im Druckerzeuger 5 ist noch ein Überdruckventil 16, nämlich ein vorgespanntes Rückschlagventil, installiert, das die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Druckspeicher 6 und in der Arbeitskammer 9 auf einen vorgegebenen Maximalwert be­ grenzt.

Der Druckspeicher 6, der hier als Federspeicher dargestellt ist, jedoch auch als Membranspeicher ausgebildet sein kann, verfügt über einen mechanisch betätigbaren elektrischen Schalter, der anspricht, sobald die Speicherladung einen Mindestwert unterschreitet. Das Ansprechen des Schalters 17 wird über einen elektronischen Schaltkreis 18, der natür­ lich Bestandteil der (nicht dargestellten) Gesamtelektronik der geregelten Bremsanlage sein kann, optisch (Lampe 19) signalisiert. Dieses Signal wird zweckmäßigerweise zum Aus­ schalten der Regelung ausgewertet, damit auch beim Versagen oder ordnungsgemäßen Entladen des Druckspeichers 6 zumin­ dest noch eine ungeregelte Bremsenbetätigung gewährleistet ist; derartige Sicherheitsmaßnahmen sind bekannt.

Die erfindungsgemäße Bremsanlage arbeitet folgendermaßen:

Bei jeder normalen Bremsung, bei der die Regelung nicht an­ spricht, wird ein Teil der durch die Fußkraft F vom Fahrer aufgebrachte Energie zum Laden des Druckspeichers 6 abge­ zweigt. Bei jeder Bremsbetätigung wird nämlich, außer dem Druckaufbau in den Radbremsen, ein im Vergleich zum Druck in der Arbeitskammer 9 z.B. 5- bis 10fach höherer Druck in der Arbeitskammer 10 an der kleineren Stirnfläche des Stu­ fenkolbens 22 im Inneren des Druckerzeugers 5 hervorgeru­ fen. Nach wenigen Bremsvorgängen ist der Druckspeicher 6 geladen; durch Bremsbetätigung im Stillstand des Fahrzeugs läßt sich das Gleiche erreichen.

Setzt die Blockierschutzregelung ein, wird über nicht ge­ zeigte Auslaßventile im Ventilblock 2, 2′ Druckmittel aus dem jeweiligen Bremskreis I oder II in den Druckausgleichs­ behälter 4′ oder 4′′ abgeleitet. Nach dem Lösen der Bremse fließt eine entsprechende Menge Druckmittel über Schnüffel­ löcher 20, 20′ (auch über 21) in die Bremskreise zurück. Für einige Regelbremsungen, je nach Auslegung der Bremsanlage, reicht das Volumen in den Arbeitskammern 9, 9′ aus, so daß die Hilfsdruckversorgung noch nicht benötigt wird. Über­ schreiten jedoch die unmittelbar aufeinanderfolgenden Druckabbauphasen ein bestimmtes Maß, wird der Kolben 12 im Hauptbremszylinder 1 so weit vorgeschoben, daß über die schräge Rampe 13 und den Stößel 14 das Steuerventil geöff­ net wird. Dadurch wird der Druckmittelweg vom Speicher 6 über den Weg 11, über das Ventil 7 und den Kanal 15 in die Kammer 9 freigegeben. Durch den Hilfsdruck wird der Kolben 12 zurückgestellt, bis die schräge Rampe 13 den Ventilstift oder Stößel 14 wieder freigibt und sich dadurch das Ventil 7 wieder schließt. Wird in besonders ungünstigen Situatio­ nen durch übermäßigen Energieverbrauch der Druckspeicher 6 über einen Grenzwert hinaus entleert, spricht der Schalter 17 an und signalisiert über die Lampe 19 diese Situation. Zweckmäßigerweise wird gleichzeitig die Regelung ausge­ schaltet, so daß kein weiterer Druckmittelabfluß aus den Radbremsen in den Druckausgleichsbehälter möglich ist.

Wie aus dem Vorstehenden zu entnehmen ist, läßt die erfin­ dungsgemäße Bremsanlage trotz der erheblichen Vereinfachun­ gen und Einsparungen infolge des Verzichtes auf hydrauli­ sche Pumpen eine praktisch uneingeschränkte Blockierschutz­ regelung zu. Der Fahrer ist außerdem in der Lage, durch Bremsbetätigung im Stillstand den Speicher aufzuladen, so daß auch nach völliger Entladung sehr schnell die Blockier­ schutzregelung wieder in Betrieb genommen werden kann.

Claims (6)

1. Hydraulische Bremsanlage mit Blockierschutzregelung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, mit einem Hauptbremszylinder, an dessen Bremskreise über steuerba­ re Ventile die Radbremsen der geregelten Räder ange­ schlossen sind, mit einem Druckausgleichsbehälter, in den zur Bremsdruckreduzierung während einer Blockier­ schutzregelung Druckmittel aus den Radbremsen ableitbar ist, mit einem Hilfsdruckversorgungssystem, mit Sensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Rad­ drehverhaltens und zur Erzeugung von Bremsdruckregelsi­ gnalen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hilfsdruckversorgung an jedem Bremskreis (I, II) am Aus­ gang des Hauptbremszylinders (1) ein als Druckerzeuger (5) dienender Druckübersetzer angeschlossen ist, dessen Ausgang über ein Rückschlagventil (3) zu einem Druck­ speicher (6) führt, der mit dem zugehörigen Bremskreis (I) über ein in der Grund- oder Ruhestellung geschlosse­ nes Steuerventil (7) verbunden ist, das auf Durchlaß um­ schaltbar ist, sobald bei Vorschub des Hauptbremszylin­ derkolbens (12) ein vorgegebener Grenzwert überschritten ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Grenzwert des Kolbenvorschubs erst erreichbar ist, nachdem in Folge von einer oder mehreren Druckabbauphasen innerhalb von Blockierschutz­ regelvorgängen eine vorgegebene Druckmittelmenge abge­ flossen ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vorschub des Hauptbremszylin­ derkolbens (12) mit Hilfe eines wegabhängigen, von einer schrägen Rampe (13) am Hauptzylinderkolben (12) mecha­ nisch betätigbaren Steuerventils (7) feststellbar ist, das beim Überschreiten des Vorschubgrenzwertes einen Druckmittelweg von dem Druckspeicher (6) in den zugehö­ rigen Bremskreis (I) freigibt.

4. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (6) mit einem Überwachungsschalter (17) ausgerüstet ist, der das teilweise oder vollständige Entleeren des Druckspei­ chers (6) signalisiert.

5. Bremsanlage einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Blockierschutzrege­ lung gesperrt ist, solange die Druckspeicherladung unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt.

6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckerzeuger (5) ein Überdruckventil (16) eingefügt ist, das das Überschreiten eines vorgegebenen maximalen Hilfsdruckes im Versorgungssystem verhindert.