DE3838571A1 - Blockiergeschuetzte bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine blockiergeschützte Bremsanlage mit einem Hauptzylinder, in dem eine Hydraulikflüssigkeit unter Druck setzbar ist, einer Verbindungsleitung zwischen dem Haupt­ zylinder und einem Bremszylinder an der Bremse eines blockier­ geschützt bremsbaren Rades, und mit einem Ablaßventil, das in einer weiteren Verbindungsleitung zwischen dem Bremszylinder und einem Reservoir für Hydraulikflüssigkeit angeordnet ist und bei einer Blockierschutzregelung öffnet, um den Druck der Hy­ draulikflüssigkeit im Bremszylinder abzubauen.

Aufbau und Funktion derartiger ABS-Anlagen für Vier- und Zwei­ radfahrzeuge sind dem Fachmann bekannt. Bei ihnen wird das Drehverhalten der Räder laufend mittels Sensoren überwacht und dann, wenn der Schlupf und/oder die Drehverzögerung des Rades einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten und somit eine Blockiergefahr des Rades anzeigen, wird das normalerweise offe­ ne Sperrventil zwischen den Hauptzylinder und dem Bremszylinder geschlossen und das Ablaßventil geöffnet, damit kurzzeitig der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Bremszylinder abgebaut werden kann, um das Rad wieder in einen günstigen Bereich der Reibbei­ wert-Schlupf-Kurve zu beschleunigen.

Bei Beginn einer Bremsung, wenn also der Fahrer über das Brems­ pedal den Druck der Hydraulikflüssigkeit im Hauptzylinder er­ höht, ist ein möglichst verzögerungsfreier Druckaufbau im Bremszylinder erwünscht, damit sofort mit der Bremsbetätigung auch eine Bremswirkung einsetzt. Hierzu muß der Strömungswider­ stand in der hydraulischen Verbindungsleitung zwischen dem Hauptzylinder und dem Bremszylinder möglichst gering sein.

Bei einer ABS-Regelung, also einer Bremsung mit in sehr kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgenden Druckerhöhungen und Druckab­ senkungen im Bremszylinder, ist es hingegen erwünscht, den Druck im Bremszylinder gedrosselt zu erhöhen. Ein zu schneller Druckaufbau, d.h. ein Druckaufbau mit zu steilem Zeit-Gradien­ ten, hat unter anderem den Nachteil, daß während einer ABS-Re­ gelung der Druck im Bremszylinder mit zu starken Ausschlägen nach oben und unten um den optimalen Druckwert pendelt, wodurch die Regelung verschlechtert und letztlich Bremsweg verschenkt wird. Bei einem gedrosselten Druckaufbau im Bremszylinder ist es hingegen möglich, bei einer ABS-Regelung den Verlauf des Bremsdruckes ohne das unerwünschte "Überschießen" optimal an den gewünschten Kurvenverlauf anzupassen.

Es sind bereits blockiergeschützte Bremsanlagen bekannt, bei denen bei einer ABS-Regelung einer Änderung des Druckaufbaugra­ dienten erfolgt. Hierzu werden im Stand der Technik jedoch auf­ wendige und/oder störanfällige Mittel vorgeschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine blockierge­ schützte Bremsanlage der eingangs genannten Art derart weiter­ zubilden, daß in einfacher, kostengünstiger und zuverlässiger Weise bei einer Bremsung mit Blockierschutzregelung ein gedros­ selter Druckaufbau erfolgt, während bei einer Bremsung ohne Blockierschutzregelung ein schneller, ungedrosselter Druckauf­ bau am Bremszylinder möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Verbindungsleitung zwischen dem Hauptzylinder und dem Bremszy­ linder ein Ventil angeordnet ist, das bei einer Blockierschutz­ regelung einen größeren Strömungswiderstand für die Hydraulik­ flüssigkeit aufweist als bei einer Bremsung ohne Blockierschutz­ regelung.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß das einen unterschiedlichen Strömungswiderstand erzeu­ gende Ventil rein mechanisch funktioniert. Hierzu weist es ei­ nen Schwimmkolben auf, der auf einer Seite vom Druck der Hy­ draulikflüssigkeit im Hauptzylinder und auf der anderen Seite vom Druck der Hydraulikflüssigkeit im Bremszylinder beauf­ schlagt ist. Der Schwimmkolben ist in dem Ventil verschiebbar und der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Hauptzylinder kann, falls er groß genug ist, bewirken, daß ein Ventilkörper gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, wodurch der Strömungswiderstand für die Hydraulikflüssigkeit zwischen dem Hauptzylinder und dem Bremszylinder erhöht wird.

Dieser erfindungsgemäßen Lösung der obengenannten Aufgabe liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Verhältnis der Drucke der Hy­ draulikflüssigkeit im Hauptzylinder und im Bremszylinder unter­ schiedlich ist, je nachdem, ob eine "Normalbremsung" (also eine Bremsung ohne ABS-Regelung) oder eine Bremsung mit ABS-Regelung durchgeführt wird. Bei einer ABS-Regelung wird bekanntlich Druck am Bremszylinder abgelassen, so daß das Verhältnis des Hydraulikdruckes im Hauptzylinder zum Druck im Bremszylinder größer ist als ohne ABS-Regelung. Bei der vorstehend beschrie­ benen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventils mit einem beidseitig druckbeaufschlagten Schwimmkolben wird die Verände­ rung des Druckverhältnisses zwischen Haupt- und Bremszylinder bei einer ABS-Regelung im Vergleich zu einer Bremsung ohne ABS-Regelung dazu ausgenutzt, mittels des Schwimmkolbens ein Ventil zumindest teilweise zu schließen, damit bei einer ABS-Regelung der Strömungsquerschnitt im Ventil verringert und damit der Strömungswiderstand erhöht wird.

Diese rein mechanische Lösung des Problems hat gegenüber einer ebenfalls denkbaren Lösung unter Verwendung einer elektroni­ schen Steuerung (bei der ein Ventil elektromagnetisch zwangs­ gesteuert wird, wenn ein Rad Blockiertendenz zeigt) den Vor­ teil geringer Kosten und hoher Funktionszuverlässigkeit.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäße Brems­ anlage ist vorgesehen, daß in einer Verbindungsleitung zwischen dem Bremszylinder und dem Zylinder des Ventils ein Rückschlag­ ventil vorgesehen ist. Bevorzugt weist das Rückschlagventil ei­ nen gedrosselten Bypass auf, d.h. der Strömungsweg durch das Rückschlagventil ist permanent durch einen gedrosselten Neben­ schluß überbrückt. Dieser Bypass hat den Vorteil, daß Änderun­ gen des Ventilzustandes nicht ruckartig erfolgen, was den Fah­ rer irritieren könnte, sondern sanft. Das Rückschlagventil kann allerdings auch definiert undicht sein, d.h. der Ventilsitz kann eine definierte Ausnehmung haben, die von der Kugel nicht abgedichtet wird. Die Lösung hat den Vorteil, daß bei jeder "Normalbremsung" (ohne ABS-Regelung) diese Drosselstelle frei­ gespült wird und die Drossel deshalb nicht verstopfen kann. Die Drossel kann zum Beispiel als definierte Undichtigkeit in Form einer Dreieckskerbe im Ventilsitz ausgebildet sein.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Die Figur zeigt schematisch eine blockiergeschützte Bremsan­ lage.

In einem Brems-Hauptzylinder 10 bekannter Bauart wird mittels eines Bremspedals 12 bei einer Bremsung der Druck einer Hydrau­ likflüssigkeit erhöht.

Eine Leitung 14, 14′, 14′′ verbindet den Hauptzylinder 10 mit dem Bremszylinder 18 eines blockiergeschützt bremsbaren Rades 16.

Im Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit zwischen dem Hauptzy­ linder 10 und dem Bremszylinder 18 ist ein erfindungsgemäßes Ventil 20 angeordnet. Vom Hauptzylinder 10 aus gesehen, liegt im Strömungsweg hinter dem Ventil 20 ein als solches bekanntes Sperrventil 22, welches für eine ABS-Regelung erforderlich ist.

Das Sperrventil 22 ist normalerweise offen und schließt nur während einer Druckablaßphase im Verlaufe einer ABS-Regelung in bekannter Weise.

Vom Bremszylinder 18 führt eine weitere Hydraulikleitung 14′′, 24 zu einem als solches ebenfalls bekannten Ablaßventil 26. Das Ablaßventil 26 ist normalerweise geschlossen und öffnet nur im Verlaufe einer ABS-Regelung während einer Druckabbauphase, in der das Sperrventil 22 geschlossen ist.

Diese Zusammenhänge sind dem Fachmann bekannt.

Weiterhin führt eine hydraulische Verbindungsleitung 14′′, 15 vom Bremszylinder 18 zum Ventil 20. In dieser Verbindungslei­ tung 14′′, 15 ist ein Rückschlagventil 25 angeordnet.

Im hydraulischen Strömungsweg zwischen dem Bremszylinder 18 und dem Ventil 20 ist der Strömungsweg durch das Rückschlagventil 25, welches bei Überdruck auf Seiten des Ventils 20 schließt, durch einen gedrosselten Bypass 27 überbrückt.

Vom Ablaßventil 26 führt in bekannter Weise eine Leitung 24′ zu einem Reservoir 28 für Hydraulikflüssigkeit. In ebenfalls be­ kannter Weise wird mittels einer Pumpe 30 Hydraulikflüssigkeit aus dem Reservoir 28 über eine Leitung 34 zum Hauptzylinder 10 rückgefördert. Die Pumpe 30 wird von einem Motor 32 betrieben. In der Hydraulikleitung zwischen dem Reservoir 28 und dem Hauptzylinder 10 ist vor bzw. hinter der Pumpe 30 jeweils ein Rückschlagventil 36 bzw. 38 angeordnet.

Eine ABS-Steuerung 40 erhält in bekannter Weise von einem Sen­ sor 42 Meßsignale bezüglich des Drehverhaltens des Rades 16. Über elektrische Leitungen 44, 46 steuert die Steuerung 40 un­ ter anderem das Sperrventil 22 und das Ablaßventil 26.

Das Ventil 20 weist einen Schwimmkolben 50 auf, der in einem Zylinder 60 des Ventils axial verschiebbar ist. Mit dem Schwimmkolben 50 ist ein Stößel 58 verbunden, der eine Kugel 54 beaufschlagt. Von Seiten des Hauptzylinders 10 wirkt auf die Kugel 54 eine Feder 56. Auf den Schwimmkolben 50 wirkt also in der Figur von links der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Hauptzylinder 10, während von rechts im wesentlichen der Druck im Bremszylinder 18 auf den Schwimmkolben 50 wirkt.

Wird die am Schwimmkolben 50 wirkende Druckdifferenz unter Be­ rücksichtigung der Kraft der Federn größer als ein vorgegebener Wert, so wird die Kugel 54 aus der in der Figur gezeigten Stel­ lung gegen einen Ventilsitz 52 gedrückt. In dieser Stellung ist der Strömungsquerschnitt für die Hydraulikflüssigkeit vom Hauptzylinder 10 über die Leitung 14 in die Leitung 14′, d.h. zum Bremszylinder 18, stark reduziert. Die Reduzierung des Strömungsquerschnittes und damit eine Erhöhung des Strömungswi­ derstandes für die Hydraulikflüssigkeit wird durch eine Drossel 55 definiert. Statt der in der Figur schematisch angedeuteten Drossel 55 kann auch im Ventilsitz 52 ein relativ enger Strö­ mungskanal für die Hydraulikflüssigkeit ausgebildet sein.

Der Schwimmkolben 50 bewegt sich im Zylinder 60 bis gegen einen Anschlag 57. Bremszylinderseitig des Anschlages 57 ist ein axial verschiebbarer Kolben 66 angeordnet, der von einer Feder 64 nach links gedrückt wird und ein Reservoir 62 für Hydraulik­ flüssigkeit im Zylinder 60 begrenzt. Der Kolben 66 trägt eine Dichtung 67. Da der Kolben 66 im Zylinder 60 verschiebbar ist, wird der im Reservoir 62 herrschende Hydraulikdruck, der dem im Bremszylinder 18 entspricht, direkt auf die ihm zugekehrte Seite des Schwimmkolbens 50 übertragen.

Die Funktion der vorstehend beschriebenen Bremsanlage ist wie folgt:

Betätigt der Fahrer das Bremspedal 12, so wird im Hauptzylinder der Druck in der Hydraulikflüssigkeit erhöht. Die Druckerhöhung wird ungedrosselt und praktisch unverzögert über die Leitung 14, das Ventil 20, die Leitung 14′, das geöffnete Sperrventil 22, und die Leitung 14′′ zum Bremszylinder 18 übertragen. Dabei ist das Ventil 20 geöffnet, d.h. die Kugel 54 befindet sich in der in der Figur dargestellten Stellung, in der sie vom Ventil­ sitz 52 entfernt ist.

Wenn keine ABS-Regelung stattfindet, also die ABS-Steuerung 40 kein Druckabbausignal erzeugt, bleibt das Ventil 20 geöffnet. Der Strömungsweg zwischen Hauptzylinder 10 und Bremszylinder 18 weist somit einen geringen Strömungswiderstand auf.

Wird hingegen eine ABS-Regelung eingeleitet, so schließt die ABS-Steuerung 40 über die Leitung 46 das Sperrventil 22. Wird gleichzeitig das Ablaßventil 26 geöffnet, sinkt der Druck im Bremszylinder 18 ab, während der Druck im Hauptzylinder 10 wei­ ter seinen erhöhten Wert beibehält, da der Fahrer die Bremsung nicht abbricht. Auch im Reservoir 62 fällt der Druck ab, so daß der Schwimmkolben 50 gegen den Anschlag 57 und die Kugel 54 ge­ gen den Ventilsitz 52 gedrückt werden. Die Federn 56, 64 und die hydraulisch wirksamen Flächen sind so bemessen, daß die Ku­ gel 54 während der nachfolgenden ABS-Regelung in der Schließstel­ lung verbleibt. Es ist also nunmehr zwischen dem Hauptzylinder 10 und dem Bremszylinder 18 ein durch die Drossel 55 definier­ ter erhöhter Strömungswiderstand wirksam. Wird im nachfolgenden Regelzyklus für eine Druckerhöhung das Ablaßventil 26 von der Steuerung 40 geschlossen und das Sperrventil 22 geöffnet, so ist der gedrosselte Strömungsquerschnitt wirksam, so daß der Druckaufbau im Bremszylinder 18 ebenfalls gedrosselt ist, wie erwünscht.

Der Bypass 27 ist nicht zwingend erforderlich. Falls kein Bypass vorgesehen ist, reagiert das Ventil 20 nur bei Betäti­ gung des Druckablaßventils 26. In einer Druckhaltephase (Ventil 22 schließt, Ventil 26 bleibt geschlossen), während eines An­ bremsvorganges ohne anschließenden Druckablaß würde das Ventil 20 offen bleiben. Bei einem anschließenden Wiederöffnen des Ventils 22 könnte es wegen der nun herrschenden Druckdifferenz zwischen Hauptzylinder 10 und Bremszylinder 18 zu einem starken "Überschießen" des Druckes kommen. Dieses Überschießen macht sich auch akustisch bemerkbar, könnte also den Fahrer irritie­ ren, und beeinflußt auch die Qualität der ABS-Regelung negativ. Der Bypass 27 bewirkt, daß während eines Anbremsvorganges die Druckhaltephase nicht mehr in der vorstehenden beschriebenen Weise exakt gegeben ist. Eine solche Druckhaltephase ist dann allerdings auch nicht mehr erforderlich. Falls es bereits wäh­ rend des Anbremsvorganges zu einem "Überschießen" des Druckes gekommen sein sollte (dies ist durchaus wahrscheinlich, da der Bremsdruckaufbau vollkommen ungedrosselt erfolgt), spielt die Bypassdrossel 27 keine Rolle, da die Ventile 22 und 26 prak­ tisch gleichzeitig betätigt werden.

Wird das Ventil 22 jedoch geschlossen (um den Druck zu halten), weil z.B. eine Straßenunebenheit den Radgeschwindigkeitsverlauf beeinflußt, wird durch Verschieben des Kolbens 66 und Verklei­ nerung des Reservoirs 62 über die Drossel 27 der Druck im Rad­ zylinder 18 so lange erhöht, bis der Kolben 66 mit einem an ihm befestigten Vorsprung 70 gegen den Boden 71 des Zylinders 60 stößt. Die Bypassdrossel 27 ist so ausgelegt, daß sie nur eine relativ langsame Drucksteigerung zuläßt, z.B. 100 bar/sec.

Claims (4)

1. Blockiergeschützte Bremsanlage mit einem Hauptzylinder (10), in dem eine Hydraulikflüssigkeit unter Druck setzbar ist, einer Verbindungsleitung (14, 14′, 14′′) zwischen dem Hauptzy­ linder (10) und einem Bremszylinder (18) an der Bremse eines blockiergeschützt bremsbaren Rades (16), und mit einem Ablaß­ ventil (26), das in einer weiteren Verbindungsleitung (24, 24′) zwischen dem Bremszylinder (18) und einem Reservoir (28) für Hydraulikflüssigkeit angeordnet ist und bei einer Blockier­ schutzregelung öffnet, um den Druck der Hydraulikflüssigkeit im Bremszylinder (18) abzubauen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (14, 14′, 14′′) zwischen dem Hauptzylinder (16) und dem Bremszylinder (18) ein Ventil (20) angeordnet ist, das bei einer Blockierschutzregelung einen größeren Strömungswiderstand für die Hydraulikflüssigkeit auf­ weist als bei einer Bremsung ohne Blockierschutzregelung.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (20) einen in einem Zylinder (60) verschiebbaren Schwimmkolben (50) aufweist, der auf einer Seite vom Druck der Hydraulikflüssigkeit im Hauptzylinder (10) und auf der anderen Seite vom Druck der Hydraulikflüssigkeit im Bremszylinder (18) beaufschlagt wird.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Verbindungsleitung (14′′, 15) zwischen dem Bremszy­ linder (18) und dem Zylinder (50) des Ventils (20) ein Rück­ schlagventil (25) vorgesehen ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (25) einen gedrosselten Bypass (27) aufweist.