DE3838439A1 - Blockiergeschuetzte hydraulische bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 charakterisiert ist.

Eine derartige Bremsanalage ist z.B. aus der DE-OS 30 01 914 bekannt. Durch Betätigen des Pedals wird Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder über das offene Einlaßventil in die Radbremszylinder verdrängt, wodurch die Bremsbacken zur Anlage an die Bremsscheibe bzw. Brems­ trommel kommen und das Fahrzeugrad abbremsen. Droht das Rad zu blockieren, so wird das Einlaßventil geschlossen und das Auslaßventil geöffnet, so daß zumindestens eine Teilmenge des Druckmittels aus dem Radbremszylinder in den Vorratsbehälter abgelassen wird. Auf diese Weise wird der Druck im Radbremszylinder gesenkt. Das Rad kann wieder be­ schleunigen. Ein erneuter Druckaufbau wird durch Umschal­ ten der Ein- und Auslaßventilwege in ihre ursprüngliche Position erreicht. Erneut gelangt Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder in die Radbremszylinder. Damit der Hauptbremszylinder nicht nach und nach entleert wird, för­ dert eine Pumpe aus dem Vorratsbehälter in den Hauptbrems­ zylinder. An die Pumpe werden hohe Anforderungen gestellt, da sie in einem großen Temperaturbereich arbeiten muß und ihr Ausfall zwangsläufig zur Stillegung der Schlupfregel­ anlage führt.

Es besteht daher die Überlegung, auf die Pumpe zu verzich­ ten. Aufgrund dieser Forderung wurde eine Bremsanlage kon­ zipiert, wie sie in der DE-OS 33 17 629 beschrieben ist. Die Bremsanlage weist einen umschaltbaren Verstärker auf, was bedeutet, daß nach einer Umschaltung die Verstärker­ kraft nicht zur Unterstützung der Pedalkraft bzw. der Steuerkraft eingesetzt wird, sondern diese gerade kompen­ siert. Der Hauptzylinder wird kraftentlastet, wodurch dessen Arbeitskolben in ihre Ausgangsposition zurückfahren und Druckmittel aus den Radbremsen ansaugen. Auf diese Weise kann eine Druckabsenkung in den Radbremsen hervor­ gerufen werden, wobei gleichzeitig die Bremsleitungen, die zu Rädern führen, deren Druck nicht gesenkt werden soll, gesperrt sind. Dies hat zur Folge, daß der Druck in den Radbremsen nicht unabhängig voneinander geregelt werden kann, sondern nur in Abhängigkeit vom Druck im Hauptbrems­ zylinder, der wiederum von dem Rad bestimmt wird, dessen Bremsdruck am weitesten abgesenkt werden muß.

Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, eine blockier­ geschützte hydraulische Bremsanlage zu schaffen, bei der mit geringem Aufwand Druckmittel in den Hauptbremszylinder nachgefüllt werden kann und wobei gleichzeitig sicherge­ stellt ist, daß der Druck in den einzelnen Radbremsen un­ abhängig voneinander eingestellt werden kann.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst.

Im Gegensatz zu der Bremsanlage gemäß der DE-OS 33 17 629 erfolgt die Umsteuerung des Verstärkers lediglich zum Auf­ füllen des Hauptbremszylinders. Dabei wird Druckmittel aus dem Vorratsbehälter angesaugt. In der Bremsanlage gemäß der genannten Offenlegungsschrift erfolgt die Umsteuerung nur zur Regelung des Radbremsdruckes.

Die Umschaltung des Verstärkers erfolgt daher auch nur dann, wenn das Volumen im Hauptbremszylinder erschöpft ist. Dies kann durch die Sensierung des Pedalweges fest­ gestellt werden. Denkbar ist auch eine Nachfüllung in de­ finierten Zeitabständen, wobei das Zeitintervall aus den Schaltzeiten für die Ein- und Auslaßventile abgeleitet wird.

Es kann auch vorgegeben werden, daß die Umschaltung nur dann erfolgt, wenn in keinem der angeschlossenen Radbrems­ zylinder ein Druckaufbau erfolgen soll und daher alle Ein­ laßventile geschlossen sind. Dann ist es auch denkbar, daß bei umgeschaltetem Verstärker die Radbremsen, bei denen eine Druckabsenkung erfolgen soll, beim geschlossenen Aus­ laßventil durch Öffnen des Einlaßventils an den Hauptzy­ linder angeschlossen werden. Auf diese Weise kann der Druck in den Radbremsen rasch abgesenkt und der Haupt­ bremszylinder ebenso rasch wieder aufgefüllt werden.

Nur in den Fällen, in denen es zu einer Erschöpfung des Hauptbremszylindervolumens kommt, ohne daß eine der oben beschriebenen Situationen auftritt, wird es notwendig wer­ den, bei umgeschaltetem Verstärker die Einlaßventile zu sperren, obwohl der Regelalgorithmus offene Ventile vor­ sieht.

Der Erfindungsgedanke soll nun anhand eines Ausführugsbei­ spiels näher erläutert werden. Dazu ist in der Figur eine Bremsanlage, zum Teil im Schnitt, zum Teil als hydrau­ lische Schaltung dargestellt.

Sie besteht aus einem Hauptbremszylinder 1, dem ein Unter­ druckverstärker 2 zugeordnet ist. Der Hauptzylinder 1 be­ steht aus einem Gehäuse 3, in dessen Längsbohrung 4 zwei Kolben dichtend gleiten. Es handelt sich um einen Schwimm­ kolben 5 und einen Druckstangenkolben 6. Am Druckstangen­ kolben 6 stützt sich der Stößel 7 des Unterdruckbrems­ kraftverstärkers 2 ab. Die Kolben 5 und 6 begrenzen mit ihren Stirnflächen je einen Arbeitsraum 8, 9. In den Kolben 5, 6 ist je ein Zentralventil 10, 11 eingefügt. In der dar­ gestellten Grundposition sind die Zentralventile offen, und es besteht eine Druckmittelverbindung zwischen dem Ar­ beitsraum 8 bzw. 9 und dem Druckmittelvorratsbehälter 12. Werden die Kolben 5, 6 in den Hauptzylinder hineingescho­ ben, so schließen die Zentralventile 10, 11, so daß in den Arbeitsräumen 8, 9 ein Druck aufgebaut werden kann.

An die Arbeitskammern 8, 9 ist je ein Bremskreis I, II ange­ schlossen, die weiter unten näher beschrieben werden sollen.

Dem Hauptbremszylinder 1 ist ein Unterdruckbremskraftver­ stärker 2 vorgeschaltet. Der Unterdruckbremskraftvertstär­ ker 2 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 13 in ei­ ner darin aufgehängten Wand 14. Die Wand 14 trennt zwei Kammern in dem Gehäuse 13 voneinander ab, nämlich die Ver­ stärkerkammer 15 und die Unterdruckkammer 16. Weiterhin ist ein Bremsventil 17 vorgesehen, das in einem Ventilge­ häuse 18 untergebracht ist, wobei das Ventilgehäuse 18 an der Wand 14 befestigt ist. Der Schaltkörper des Ventils 17 wird von einem Pedal 19 betätigt und kann im wesentlichen zwei Schaltpositionen einnnehmen. In der Grundposition be­ steht eine Druckmittelverbindung zwischen den Kammern 15 und 16, wobei die Kammer 16 von der Atmosphäre abgetrennt ist. Mit Betätigen des Pedals 19 wird zunächst die Verbin­ dung zwischen den Kammern 15 und 16 unterbrochen und eine Verbindung der Kammer 15 zur Atmosphäre hergestellt. Da die Kammer 16 an einer Vakuumquelle anliegt, drängt die einströmende Luft die Wand 14 auf den Hauptzylinder zu und der am Ventilgehäuse 18 abgestützte Stößel 7 betätigt den Hauptzylinder. Dem Unterdruckbremskraftverstärker 2 zuge­ ordnet ist noch ein Wegschalter 20 sowie ein Umschaltven­ til 21, deren Funktion weiter unten erläutert werden soll.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht jeder Brems­ kreis aus zwei Radbremsen. Am Bremskreis I ist das vordere rechte Rad (VR) und das hintere linke Rad (HL) angeschlos­ sen. Nicht dargestellt ist der Bremskreis II mit den ver­ bleibenden Rädern des Fahrzeuges. Es handelt sich um eine sogenannte Diagonalaufteilung, die hier für die Beispiels­ darstellung gewählt worden ist. Prinzipiell kann jede an­ dere Aufteilung gewählt werden. Jeder Radbremse ist ein Einlaßventil 22 und ein Auslaßventil 23 zugeordnet. Die Einlaßventile sind in die Zweigleitungen der Bremsleitung 24 eingesetzt, während die Auslaßventile 23 in den Zweig­ leitungen der Entlastungsleitung 25 zum Vorratsbehälter 12 eingefügt sind. Sensoren S 1 und S 2 überwachen das Drehver­ halten der Räder. Sie geben ihre Signale an eine elektro­ nische Auswertung 26, die nach feststehenden Algorithmen Schaltsignale 1 bis A 4 an die Ein- und Auslaßventile lie­ fern. Ein weiteres Schaltsignal A erreicht das Umschalt­ ventil 21.

Mit dem Umschaltventil 21 werden die Druckanschlüsse des Unterdruckbremskraftverstärkers 2 kontrolliert. In der Grundstellung dieses Ventils ist die Kammer 16 an eine Va­ kuumquelle und eine Vorkammer 27 vor dem Ventil 17 an die Atmosphäre angeschlossen. Erhält das Ventil 21 ein Um­ schaltsignal, so wechselt es seine Schaltposition, wodurch die Anschlüsse gerade vertauscht sind. Kammer 16 ist mit der Atmosphäre verbunden, während die Vorkammer 27 am Va­ kuumanschluß liegt.

Die Kammer 27 ist um die Pedalstange 28 herum angeordnet und weist außer dem Außenanschluß zum Ventil 21 lediglich einen Anschluß zum Ventil 17 auf. Wird das Ventil 17 mit­ tels des Pedals 19 betätigt, besteht eine Druckmittelver­ bindung zwischen der Verstärkerkammer 15 und der Zwischen­ kammer 27, die je nach Schaltstellung des Ventils 21 an die Atmosphäre oder eine Vakuumquelle angeschlossen ist.

Die Bremsanlage arbeitet nach dem folgenden Schema.

Bei nichtbetätigter Bremse befinden sich alle Teile in den Positionen, die in der Figur dargestellt ist. Die Ventile weisen die gezeigten Schaltstellungen auf. Die Bremse wird durch Niedertreten des Pedals 19 betätigt. Die Pedalkräf­ te, werden unterstützt durch den Druck in der Kammer 15 auf die Wand 14 auf den Hauptzylinder bzw. auf den Druck­ stangenkolben 6. Das Druckmittel aus den Arbeitskammern 8, 9 wird in die Bremskreise I und II verdrängt und gelangt über die offenen Ventile 22 zu den Radbremsen. Die Brems­ beläge werden an die Bremsscheibe bzw. Bremstrommel ange­ drückt, so daß eine Bremswirkung erzielt wird. Dabei wird das Drehverhalten der Räder laufend überwacht, so daß so­ fort festgestellt werden kann, falls eines der Räder droht zu blockieren. In diesem Fall wird das zugehörige Ventil 22 geschlossen und das Ventil 23 geöffnet, wodurch Druck­ mittel aus der blockiergefährdeten Radbremse in den Vor­ ratsbehälter 12 gelangt. Der Druck in der Radbremse sinkt, das Rad kann ausreichend wiederbeschleunigen. Zum erneuten Druckaufbau schalten die Ventile 22, 23 um, und es wird er­ neut Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder in die Rad­ bremse geführt. Durch sukzessives Umschalten der Ventile 22, 23 kann ein optimaler Schlupfwert am Rad eingestellt werden. Dabei wird das Volumen im Hauptbremszylinder sich nach und nach erschöpfen. Um das zu verhindern, ist vorge­ sehen, daß der Unterdruckbremskraftverstärker 2 umgeschal­ tet werden kann. Dazu erhält das Schaltventil 21 ein Schaltsignal von der Elektronikeinheit 26, wodurch die Druckanschlüsse vertauscht werden. Nun herrscht in der Kammer 16 der Atmosphärendruck, während in der Kammer 15 der Druck der Unterdruckquelle ansteht. Dadurch wird die bewegliche Wand 14 in ihre Grundposition zurückgedrängt, wobei sie den Druckstangenkolben 6 und infolge auch den Schwimmkolben 5 mitnimmt. Dabei wird Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 12 über die Zentralventile 10, 11 bzw. den Dichtmanschetten 27, 28, die hier die Funktion von Rück­ schlagverteilern übernehmen, angesaugt. Der Hauptbrems­ zylinder wird wieder gefüllt.

Wann ein derartiger Ansaugmodus einsetzt, kann den ver­ schiedensten Kriterien unterworfen werden.

Möglichkeit 1. Ein Schaltsignal wird immer dann an das Schaltventil 21 gegeben, wenn alle Einlaßventile 22 ge­ schlossen sind.

Möglichkeit 2. Der Hauptzylinder wird dann aufgefüllt, wenn mittels des Schalters 20 angezeigt ist, daß die be­ wegliche Wand 14 sich gemäß der Figur so weit links befin­ det, daß nur noch ein Restvolumen im Hauptbremszylinder vorhanden ist. Sollten sich in diesem Fall nicht alle Ein­ laßventile 22 in ihrer Sperrstellung befinden, wird ein Zwangssignal an die noch offenen Ventile gegeben, so daß in den angeschlossenen Radbremsen der Druck zumindestens gehalten wird.

Möglichkeit 3. Muß an einem der Räder während der Ansaug­ phase eine Druckabsenkung eingeleitet werden, so kann zum Druckabbau das Ventil 22 geöffnet werden, so daß das Druckmittel aus der Radbremse nicht in den Vorratsbehälter 12 abgelassen wird, sondern direkt in den Hauptbremszylin­ der zurückgefördert wird.

Möglichkeit 4. Die Nachsaugphase kann in festen Zeitab­ ständen erfolgen.

Möglichkeit 5. Prinzipiell können auch die Schaltzeiten der Ventile 22, 23 ausgewertet werden. Die Schaltzeiten geben einen direkten Hinweis auf die Druckmittelflußmenge. Dies wiederum läßt Rückschlüsse auf die Druckmittelmenge zu, die noch im Hauptzylinder ist. Sobald ein Mindestwert erreicht ist, setzt die Nachförderung von Druckmittel ein. Diese Art der Auswertung hat den Vorteil, daß auf einen zusätzlichen Schalter 20 verzichtet werden kann.

Bezugszeichenliste:

 1 Hauptbremszylinder
 2 Unterdruckbremskraftverstärker
 3 Hauptzylindergehäuse
 4 Bohrung
 5 Schwimmkolben
 6 Druckstangenkolben
 7 Stößel
 8 Arbeitskammer
 9 Arbeitskammer
10 Zentralventil
11 Zentralventil
12 Vorratsbehälter
13 Unterdruckbremskraftverstärkergehäuse
14 bewegliche Wand
15 Verstärkerkammer
16 Unterdruckkammer
17 Bremsentil
18 Ventilgehäuse
19 Pedal
20 Wegschalter
21 Schaltventil
22 Einlaßventil
23 Auslaßventil
24 Bremsleitung
25 Entlastungsleitung
26 elektronische Auswerteinheit
27 Vorkammer
28, 29 Dichtmanschetten

Claims (8)

1. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Verstärker, insbesondere Un­ terdruckverstärker, einem Hauptbremszylinder, an dessen Arbeitsraum mindestens ein Radbremszylinder über eine Bremsleitung angeschlossen ist, wobei in die Bremsleitung ein Einlaßventil geschaltet ist, sowie mit einem Vorratsbehälter, der einerseits über ein Rückschlagventil an den Arbeitsraum und anderer­ seits über eine Entlastungsleitung mit dem Radbrems­ zylinder verbunden ist, wobei in die Entlastungslei­ tung ein Auslaßventil eingeschaltet ist, des wei­ teren mit Sensoren zum Erfassen des Drehverhaltens der Kraftfahrzeugräder und einer Elektronikeinheit zum Auswerten der Signale und zum Erzeugen von Schaltsignalen für die Ein- und Auslaßventile, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verstär­ ker (2) derart schaltbar ist, daß die Verstärker­ kraft gegen die Steuerkraft (Fußkraft F) wirkt, und daß die Umschaltung erfolgt, wenn das Druckmittel­ volumen in der Arbeitskammer (9, 10) des Hauptzylin­ ders ein Mindestvolumen erreicht.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Pedalweg mittels eines Schalters (20) überwacht ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schalter (20) von der Ver­ stärkerwand (14) betätigt ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckanschlüsse des Ver­ stärkers (2) mittels eines 4/2-Wegeventils (21) ver­ tauschbar sind.

5. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umschaltung des Verstärkers (2) in definierten Zeitabständen erfolgt.

6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zeitintervall aus den Schaltzeiten für die Ein- und Auslaßventile (22, 23) abgeleitet ist.

7. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verstärker (2) nur dann um­ geschaltet ist, wenn für alle angeschlossenen Rad­ bremsen eine Druckhalte- oder Druckabsenkphase vor­ gesehen ist.

8. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei umgeschaltetem Verstärker (2) und beabsichtigter Druckabsenkung in einer Rad­ bremse das zugehörige Einlaßventil geöffnet und das zugehörige Auslaßventil geschlossen ist.