DE3936217A1 - Fahrzeugbremsanlage mit blockierschutzvorrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugbremsanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Durch die DE-OS 37 06 663 ist eine Fahr­ zeugbremsanlage gemäß der Gattung des Hauptanspruchs bekannt. Einem Hinterradbremsdruckübersetzer dieser Fahrzeugbremsanlage ist eine elektrisch steuerbare Umschalteinrichtung zugeordnet, die in Form eines sogenannten 3/2-Magnetventils ausgebildet ist. Nachteilig bei einem solchen 3/2-Magnetventil ist die technische Kompliziertheit und der technische Aufwand für zwei Ventilsitze sowie zwei mitein­ ander verkoppelte Schließelemente, die von einem gemeinsamen Anker eines Elektromagnets zu betätigen sind.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß für die Umschalt­ einrichtung ein einfacher ausgebildetes Magnetventil verwendbar ist. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Fahrzeugbremsanlge möglich. Die Weiterbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2 hat die Vorteile, daß der Bedarf an Bauraum und der Aufwand für die Anordnung von Verbindungs­ kanälen gering sind. Das Ausführungsbeispiel mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 3 ergibt eine einfache Bauform dieses Ventils.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fahrzeugbremsanlage 2 hat einen Bremsdruckgeber 3, hintere Rad­ bremsen 4, 5, vordere Radbremsen 6, 7, eine Blockierschutzvor­ richtung 8 für die hinteren Radbremsen 4, 5, eine Blockierschutzvor­ richtung 9 für die vorderen Radbremsen 6, 7, einen Hinterradbrems­ druckübersetzer 10, eine Umschalteinrichtung 11 und ein Steuergerät 12.

Der Bremsdruckgeber 3 ist beispielsweise als ein zweikreisiger Tandemhauptbremszylinder ausgebildet und mit Bremskreisanschlüssen I und II versehen. Dem Tandemhauptbremszylinder 3 kann ein nicht dar­ gestellter Bremskraftverstärker aus dem Stand der Technik zugeordnet sein. Zur Betätigung des Tandemhauptbremszylinders 3 ist ein Brems­ pedal 13 vorgesehen, das über einen Stößel 14 auf den Tandemhaupt­ bremszylinder 3 einwirkt. Dem Bremspedal 13 ist des weiteren ein Schalter 15 zugeordnet, der eine Betätigung des Bremspedals 13 dem Steuergerät 12 meldet.

Die Blockierschutzvorrichtung 8 enthält beispielsweise für beide hinteren Radbremsen 4 und 5 gemeinsam eine Blockierschutzventilan­ ordnung 16, eine Rückförderpumpe 17 und einen Niederdruckspeicher 18. An die Blockierschutzventilanordnung 16 sind die erwähnten hinteren Radbremsen 4 und 5, ein Einlaßventil 19 der Rückförder­ pumpe 17 sowie der Niederdruckspeicher 18 und schließlich ein Aus­ laßventil 20 der Rückförderpumpe 17 und auch der Hinterachsbrems­ druckübersetzer 10 und seine Umschaltventilanordnung 11 ange­ schlossen. Hierbei besteht die Blockierschutzventilanordnung 16 aus einem ersten elektrisch steuerbaren 2/2-Ventil 21, das normalerweise geschlossen ist, und aus einem zweiten elektrisch steuerbaren 2/2-Ventil 22, das ebenfalls normalerweise geschlossen ist. Dabei ist ein Eingang 23 des 2/2-Ventils 21 mit einem Ausgang 25 des Hinterradbremsdruckübersetzers 10 und dem Ausgang 20 der Rückförder­ pumpe 17 verbunden. Ein Ausgang 24 dieses 2/2-Ventils 21 ist mit den Radbremsen 4 und 5, einem Eingang 26 des 2/2-Ventils 22 und zusätz­ lich noch mit der Umschalteinrichtung 11 verbunden. Ein Ausgang 27 des 2/2-Ventils 22 ist in der bereits angedeuteten Weise mit dem Niederdruckspeicher 18 und dem Einlaßventil 19 der Rückförderpumpe 17 verbunden.

Die Umschalteinrichtung 11 ist als ein 2/2-Ventil ausgebildet, das normalerweise offen ist zum Verbinden der hinteren Radbremsen 4 und 5 mit dem Bremskreisanschluß I des Bremsdruckgebers 3.

Der Hinterradbremsdruckübersetzer 10 hat einen Stufenzylinder 28 mit einem ersten Zylinder 29 und einem zweiten Zylinder 30, einen Stufenkolben 31, der im Bereich des ersten Zylinders 29 einen ersten Kolben 32 und im Bereich des zweiten Zylinders 30 einen zweiten Kolben 33 bildet. Relativ zu dem ersten Zylinder 29 und dem zweiten Zylinder 30 ist der Stufenkolben 31 mittels Dichtungen 34 und 35 abgedichtet. Die Dichtung 34, der erste Kolben 32 und der erste Zylinder 29 umgrenzen einen ersten Raum 36. Die Dichtung 35, der zweite Kolben 33 und der zweite Zylinder 30 umgrenzen einen zweiten Raum 37, der einen kleineren Durchmesser als der Raum 36 hat und über eine Entlüftungsöffnung 38 mit der Umgebung kommuniziert. Zwischen beiden Dichtungen 34 und 35 umfaßt der erste Zylinder 29 einen dritten Raum 39, der einen ringförmigen Querschnitt aufweist. Dieser ringförmige Querschnitt ist vorgegeben durch die unterschied­ lichen Durchmesser des ersten Kolbens 32 und des zweiten Kolbens 33.

Der erste Raum 36 weist einen Eingang 40 auf, der permanent über den Bremskreisanschluß I mit der Bremdruckquelle 3 verbunden ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste Raum 36 mit einem mit dem Eingang 40 kommunizierenden Anschluß 41 versehen. Über den An­ schluß 41 ist unter Zuhilfenahme des ersten Raums 36 und dessen Ein­ gang 40 die Umschalteinrichtung 11 permanent mit dem Bremsdruckgeber 3 verbunden.

Von dem dritten Raum 39 geht der Ausgang 25 aus. Eine Stufenkolben­ rückstellfeder 42 ist so in den dritten Raum 39 eingebaut, daß bei einer Verschiebung des Stufenkolbens infolge der Kraft der Stufen­ kolbenrückstellfeder der erste Raum 36 sein kleinstes Volumen und der dritte Raum 39 sein größtmöglichstes Volumen aufweisen kann.

Ein 2/2-Ventil 43 ist in den Stufenkolben 31 eingebaut. Zu diesem Zweck hat der Stufenkolben 31 eine Ventilkammer 44, an die sich in Richtung zum ersten Raum 36 ein Ventilsitz 45 und schließlich eine Öffnung 46 anschließen. Die Öffnung 46 mündet in den erwähnten ersten Raum 36. Ein beispielsweise kugelförmiges Schließelement 47 ist dem Ventilsitz 45 zugeordnet. Eine in die Ventilkammer 44 einge­ baute Schließfeder 48 belastet das Schließelement 47 in Richtung des Ventilsitzes 45. Gegenüberliegend zum Schließelement 47 wird die Schließfeder 48 von einem Verschlußstopfen 49 gehalten. Über wenigstens einen Kanal 50 kommuniziert die Ventilkammer 44 mit dem dritten Raum 39 und dem Ausgang 25. Zwischen einer Stirnwand 51, die benachbart zum ersten Kolben 32 den ersten Raum 36 begrenzt, und dem Schließelement 47 ist ein Öffnungsstößel 52 angeordnet. Die Länge des Öffnungsstößels 52 ist so bemessen, daß dann, wenn der erste Kolben 32 an der Stirnwand 51 anliegt, das Schließelement 47 von seinem Ventilsitz 45 abgehoben ist und dadurch eine Verbindung von dem Eingang 40 des Hinterradbremsdruckübersetzers 10 zu seinem Aus­ gang 25 schafft.

Das Steuergerät 12 ist an Raddrehungssensoren 53 und 54 ange­ schlossen, die den Radbremsen 4 und 5 zugeordnet sind zum Erfassen des Drehverhaltens von mittels dieser Radbremsen bremsbaren nicht dargestellten Hinterrädern. Das Steuergerät 12 ist eingerichtet zur Auswertung von aus den Raddrehungssensoren 53 und 54 stammenden Rad­ drehungssignalen, kann also das Drehverhalten der zugeordneten Räder erfassen und in Abhängigkeit davon auf die Blockierschutzventilan­ ordnung 16 und die Rückförderpumpe 17 einwirken.

Den vorderen Radbremsen 6 und 7 ist am Bremsdruckgeber 3 der Brems­ kreisanschluß II zugeordnet. Zwischen dem Bremskreisanschluß II und den Radbremsen 6 und 7 befindet sich die Blockierschutzvorrichtung 9, die beispielsweise eine Blockierschutzventilanordnung 55 auf­ weisen kann. Diese Blockierschutzventilanordnung 55 kann beispiels­ weise in nicht gezeichneter Weise aus zwei elektrisch steuerbaren 2/2-Ventilen bestehen oder, so wie dies in der DE-OS 37 06 663 offen­ bart ist, als ein sogenanntes 3/3-Magnetventil ausgebildet sein. Sinngemäß ist der Blockierschutzventilanordnung 55 eine Rückförder­ pumpe 17a vom Typ der Rückförderpumpe 17 zugeordnet. Beide Rück­ förderpumpen 17, 17a können in einer in der DE-OS 37 06 663 beschriebenen Weise vereinigt und von einem Exzenter antreibbar sein. Zur Steuerung der Blockierschutzventilanordnung 55, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, können ebenfalls wieder Rad­ drehungssensoren 56 und 57 eingesetzt werden, die Raddrehungssignale dem Steuergerät 12 zuführen.

Funktion der Fahrzeugbremsanlage

Es sei zunächst angenommen, daß entweder das Steuergerät 12 nicht mit Spannung versorgt wird, oder daß das Steuergerät 12 durch an sich bekannte Selbstüberprüfung festgestellt hat, daß es selbst oder die Blockierschutzventilanordnungen 16 und 55 sowie die wenigstens eine Rückförderpumpe 17 nicht funktionstüchtig sind. Dann wirkt das Steuergerät 12 nicht auf das 2/2-Ventil 21 und nicht auf die Um­ schalteinrichtung 11 ein. Infolgedessen bleibt die Umschaltein­ richtung 11 in ihrer Grundstellung und durchlässig für Druckmittel, das durch Betätigung des Bremspedals 13 aus dem Bremsdruckgeber 3 herausdrückbar und in die Radbremsen 4 und 5 leitbar ist. Hierbei bleibt das 2/2-Ventil 21 in seiner Grundstellung und also geschlos­ sen. Demzufolge wirkt in den Radbremsen 4 und 5 derjenige Brems­ druck, den der Bremsdruckgeber 3 an den Bremskreisanschluß I gibt. Erkennbar findet zwischen dem Bremsdruckgeber 3 und den Radbremsen 4 und 5 keine Druckübersetzung statt. Infolgedessen stehen mittels der Radbremsen 4 und 5 erzeugbare Bremskräfte in einem vorgewählten ersten Verhältnis zu Bremskräften, die mittels desselben Brems­ druckes innerhalb der vorderen Radbremsen 6 und 7 erzeugbar sind. Durch geeignete Abstimmung der vorderen zu den hinteren Bremskräften ist ein dieser Art ausgerüstetes Fahrzeug bei kräftigen Bremsungen ausreichend beherrschbar.

Stellt anläßlich der Selbstüberprüfung das Steuergerät 12 fest, daß alle elektrisch steuerbaren Bestandteile der Fahrzeugbremsanlage funktionstüchtig sind, so stellt es sich ein auf Bereitschaft für Blockierschutzbetrieb. Eine Betätigung des Bremspedals 13 bewirkt auch eine Betätigung des Schalters 15. Der Schalter 15 zeigt dem Steuergerät 12 an, daß der Fahrer eine Bremsung einleitet. Darauf­ hin öffnet das Steuergerät 12 einerseits das 2/2-Ventil 21, das dadurch als Bremsdruckaufbauventil wirkt, und schließt andererseits die Umschalteinrichtung 11. Dies hat zur Folge, daß eine direkte Verbindung zwischen den Radbremsen 4 und 5 und den Bremsdruckgeber 3 beendet wird, und daß stattdessen zwischen den Bremsdruckgeber 3 und die Radbremsen 4 und 5 der Hinterradbremsdruckübersetzer 10 einge­ schaltet wird. Durch Betätigung des Bremspedals 13 von dem Brems­ druckgeber 3 abgegebener Druck bewirkt deshalb zunächst in beiden Räumen 36 und 39 einen Druckanstieg, der infolge Drucklosigkeit des zweiten Raumes 37 zu einer Verschiebung des Stufenkolbens 31 gegen die Kraft der Stufenkolbenrückstellfeder 42 führt. Dabei entfernt sich der erste Kolben 32 von der Stirnwand 51, wodurch ein vom Öffnungsstößel 52 zwischen dem Ventilsitz 45 und seinem Schließ­ element 47 offen gehaltener Durchlaß verschwindet. Schließlich setzt sich das Schließelement 47 abdichtend auf den Ventilsitz 45 infolge der Kraft der Schließfeder 48. Bei weiterer Bewegung des Stufen­ kolbens 31 kann sich der Öffnungsstößel 52, sofern er mit dem Schließelement 47 fest verbunden ist, ebenfalls von der Stirnwand 51 entfernen. Dadurch besteht zwischen vorderen und hinteren Brems­ kräften ein zweites Verhältnis durch Hinterradbremsdruckübersetzung. Die Höhe der Hinterradbremsdruckübersetzung ist wählbar durch Aus­ wahl der Durchmesser des ersten Kolbens 32 und des zweiten Kolbens 33. Wie in der DE-OS 37 06 663 erläutert, wird diese Abstimmung bei­ spielsweise so gewählt, daß bei stärker werdenden Bremsungen zuerst Hinterräder zum Blockieren neigen. Schließlich wird über die Rad­ drehungssensoren 53 und 54 im Steuergerät 12 Blockierschutzbetrieb ausgelöst.

Zur Verminderung von gegebenenfalls auftretender Radblockiergefahr läßt das Steuergerät 12 das 2/2-Ventil 21 in seine Grundstellung zurückkehren, so daß die Radbremsen 4 und 5 von dem Hinterradbrems­ druckübersetzer 10 getrennt werden. Ein Bremsdruckausstieg in den Radbremsen wird dadurch verhindert. Wenn es vom Steuergerät 12 als notwendig erkannt wird, daß die Radbremsdrücke in den Radbremsen 4 und 5 abzusenken sind, so öffnet es das 2/2-Ventil 22, das ein Druckabsenkventil ist, zum Niederdruckspeicher 18 und zum Eingang 19 der Rückförderpumpe 17. Gleichzeitig wird die Rückförderpume 17 eingeschaltet, so daß der Niederdruckspeicher 18 entleerbar wird. Von der Rückförderpumpe 17 durch ihren Ausgang 20 gefördertes Druck­ mittel steht dann am Eingang 23 des zum Bremsdruckerhöhen bestimmten 2/2-Ventils 21 zur Verfügung. Die dort nicht benötigten Druckmittel­ mengen strömen in den Hinterradbremsdruckbegrenzer 10. Hierbei weicht der Stufenkolben 31 aus und verdrängt aus seinem ersten Raum 36 Druckmittel in Richtung des Bremsdruckgebers 3.

Erkennt das Steuergerät 12, daß die Radblockiergefahr beseitigt ist, dann schließt es das als Bremsdruckabsenkventil wirkende 2/2-Ventil 22 und öffnet das druckerhöhend wirkende 2/2-Ventil 21, so daß der Hinterradbremsdruckübersetzer 10 durch das 2/2-Ventil 21 hindurch Bremsdrücke in den Radbremsen 4 und 5 erhöhen kann.

Bisher nicht erwähnt wurde ein als Einwegventil ausgebildetes Rad­ bremseentlastungsventil 58, das zur willkürlichen Entlastung der Radbremsen 4 und 5 durch Loslassen des Bremspedals 13 geeignet ist, wenn aus irgendeinem Grund das 2/2-Ventil 21 und die Umschaltein­ richtung 11 geschlossen sind. Das Radbremseentlastungsventil 58 bildet also einen aus Sicherheitsgründen vorgesehen, aber nur in einer Richtung wirkenden Bypass um das 2/2-Ventil 21 und die Umschalteinrichtung 11.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide hinteren Radbremsen 4 und 5 einem einzigen Bremskreis, der bei I beginnt, zugeordnet. Und die Bremsdrücke beider Radbremsen 4 und 5 sind immer gleich hoch. Davon abweichend kann man jedoch jeder der Radbremsen 4 und 5 eine eigene Blockierschutzventilanordnung 16 zuordnen. Dies erhöht zwar den Preis der Fahrzeugbremsanlage, kann aber je nach Fahrzeug­ typ zu kürzeren Bremswegen und besserer Beherrschbarkeit des Fahr­ zeugs führen.

Abweichend von der Zuordnung von zwei hinteren Radbremsen 4 und 5 zu einem bei I beginnenden Bremskreis kann auch eine Zuordnung der hinteren Radbremsen 4 und 5 zu zwei Bremskreisen vom Fachmann durch­ geführt werden. In diesem Fall werden für jeden Bremskreis ein eigener Hinterradbremsdruckübersetzer 10 und eine eigene Umschalt­ einrichtung 11 gewählt. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, beide Hinterradbremsdruckübersetzer und beide Umschalteinrichtungen zu integrieren.

Ein Vergleich mit der Fahrzeugbremsanlage gemäß der DE-OS 37 06 663 ergibt, daß durch eine neuartige Ausbildung der Blockierschutz­ ventilanordnung 16 und durch Anordnung eines hydraulisch-mechanisch gesteuerten Ventils 43 in der erfindungsgemäßen Weise eine einfacher ausgebildete Umschalteinrichtung 11 anwendbar ist.

Claims (3)

1. Fahrzeugbremsanlage mit einem Bremsdruckgeber, mit vorderen und hinteren Radbremsen, mit wenigstens einer zwischen dem Bremsdruck­ geber und den Radbremsen angeordneten Blockierschutzvorrichtung, die wenigstens eine elektrisch steuerbare Blockierschutzventilanordnung zum Absenken und Erhöhen von Bremsdrücken in den Radbremsen und wenigstens eine mit der Blockierschutzventilanordnung verbundene Rückförderpumpe aufweist, mit wenigstens einem aus dem Bremsdruck­ geber versorgbaren Hinterradbremsdruckübersetzer, der einen Stufen­ zylinder, einen Stufenkolben, eine Stufenkolbenrückstellfeder und vom Stufenkolben begrenzt einen ersten Raum mit zylindrischem Quer­ schnitt, einen zweiten Raum mit einem gegenüber dem ersten Raum kleineren zylindrischen Querschnitt, einen dritten Raum, der einen Ringquerschnitt hat und zwischen dem ersten und dem zweiten Raum liegt, einen Eingang, der aus dem Bremsdruckgeber versorgbar ist, und einen mit der Blockierschutzventilanordnung verbundenen Ausgang besitzt, und mit einer elektrisch steuerbaren Umschalteinrichtung sowie einem elektrischen Steuergerät, das die Blockierschutzventil­ anordnung und die Rückförderpumpe in Abhängigkeit vom Drehverhalten wenigstens eines zugeordneten Rades steuert und beim Einleiten von Bremsungen dann, wenn die wenigsten eine Blockierschutzvorrichtung sich in funktionstüchtigem Zustand befindet, den Hinterradbrems­ druckübersetzer zum Einsatz bringt, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die zum Hinterradbremsdruckübersetzer (10) gehörende Blockierschutzventilanordnung (16) ein an den Ausgang (25) des Hinterradbremsdruckübersetzers (10) angeschlossenes Bremsdrucker­ höhungsventil (21), das in seiner Grundstellung geschlossen ist, und ein an die hintere Radbremse angeschlossenes Bremsdruckabsenkventil (22) aufweist,
• b) daß der Ausgang (25) des Hinterradbremsdruckübersetzers (10) mit dem dritten Raum (39), der den Ringquerschnitt aufweist, verbunden ist,
• c) daß der Eingang (40) des Hinterradbremsdruckübersetzers (10) mit dem Bremsdruckgeber (3) permanent verbunden ist,
• d) daß die Umschalteinrichtung (11) ein elektrisch steuerbares 2/2-Ventil aufweist, das in der Grundstellung geöffnet und zwischen dem Bremsdruckgeber (3) und der wenigstens einen hinteren Radbremse (4, 5) angeordnet ist,
• e) daß zwischen dem Eingang (40) und dem Ausgang (25) des Hinterrad­ bremsdruckübersetzers (10) ein vom Stufenkolben (31) steuerbares 2/2-Ventil (43) angeordnet ist, das in der Grundstellung des Stufen­ kolbens (31) geöffnet und durch Verschieben des Stufenkolbens (31) schließbar ist,
• f) und daß das Steuergerät (12) derart eingerichtet ist, daß es bei funktionstüchtiger Blockierschutzvorrichtung (8, 9) beim Einleiten einer Bremsung das Bremsdruckerhöhungsventil (21) öffnet und das 2/2-Ventil der Umschalteinrichtung (11) schließt.

2. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Stufenkolben (31) steuerbare 2/2-Ventil (43) in diesen Stufenkolben (31) eingebaut ist.

3. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das 2/2-Ventil (43) als ein mit einer Schließfeder (47) ausge­ stattetes Sitzventil ausgebildet ist, und daß zwischen einem Schließelement (47) und einer einlaßseitigen Stirnwand (51) des Stufenzylinders (28) ein Öffnungsstößel (52) angeordnet ist, der sich durch eine zu einem Ventilsitz (45) führende Öffnung (46) er­ streckt.