DE4104069A1

DE4104069A1 - Hydraulische bremsanlagen mit einrichtungen sowohl zur regelung des bremsschlupfes als auch des antriebsschlupfes

Info

Publication number: DE4104069A1
Application number: DE4104069A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl Ing Burgdorf
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1991-02-11
Filing date: 1991-02-11
Publication date: 1992-08-13
Anticipated expiration: 2011-02-12
Also published as: FR2672555A1; GB2252600B; GB2252600A; US5195809A; DE4104069C2; GB9201418D0; FR2672555B1; JPH0558263A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage, die sowohl in der Lage ist, den Bremsschlupf als auch den Antriebs schlupf zu regeln.

Stand der Technik:

Es sind Systeme bekannt, bei denen in der Bremsleitung zwi schen dem Hauptbremszylinder und der Radbremse ein Trennven til vorgesehen ist. Zum Absenken des Drucks in der Radbremse wird von einer Pumpe Druckmittel aus der Radbremse in einen Hochdruckspeicher gefördert. Zum erneuten Druckaufbau wird das gespeicherte Druckmedium an die Radbremse zurückgegeben.

Es sind weiterhin Systeme bekannt, bei denen eine Pumpe in der Bremsleitung angeordnet ist. Je nachdem in welche Rich tung die Pumpe fördert, kann der Druck in der Radbremse ge senkt oder erhöht werden.

Weiterhin ist es bekannt, Anlagen, die eine Bremsschlupfre gelung durchführen, also das Blockieren eines Rades verhin dern, auch dazu ausgenutzt werden können, ein Durchdrehen der Räder beim Anfahren zu verhindern.

Ziel der Erfindung:

Die Erfindung soll den den folgenden Bedingungen genügen:

- Der Hauptzylinder soll während einer Bremsschlupfregelung vom Bremskreis getrennt sein.
- Das System soll mit einer Pumpe auskommen, die sowohl im Falle einer Bremsschlupfregelung als auch im Falle einer Antriebsschlupfregelung arbeitet.
- Der Bremskreis soll geschlossen sein, damit trotz Ausfall eines Ventils im Bremskreis weiterhin ein Bremsdruck auf gebaut werden kann.
- Der Hochdruckspeicher soll möglichst klein sein.

Die Ziele bzw. Bedingungen werden durch eine Bremsanlage er füllt, die die Merkmale aufweist die im Hauptanspruch aufge listet sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unter ansprüchen beschrieben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung ist in der Figur dargestellt, die im folgenden be schrieben werden soll.

Die Bremsanlage besteht aus einem Hauptbremszylinder 1, an den über eine Bremsleitung 2 Radbremsen 3 angeschlossen sind. Die Bremsleitung setzt sich aus Teilstücken 2′ bis 2′′′′ zusammen. Diese Aufteilung wurde gewählt, um die Bremsanlage besser beschreiben zu können. Parallel zur Bremsleitung 2 ist eine Nebenbremsleitung 4 vorgesehen.

Das erste Bremsleitungsstück 2′ erstreckt sich vom Haupt bremszylinder bis zu einem Trennventil 5. Vom Trennventil führt das zweite Bremsleitungsstück 2′′ zur Pumpe 7. Das Bremsleitungsstück schließt an ein erstes Saugventil 8 der Pumpe an. Dieses Saugventil ist dadurch ausgezeichnet, daß es einen möglichst kleinen Öffnungsdruck aufweist. Er liegt bei ca. 0,2 bar. Über ein Druckventil 9 schließt das Brems leitungsstück 2′′′ an die Pumpe an. Es führt zu einem Rück schlagventil 10, das zur Pumpe hin sperrt. Von diesem Rück schlagventil führt das letzte Teilstück 2′′′′ zu den ange schlossenen Radbremsen 3. Im Ausführungsbeispiel spaltet sich das Bremsleitungsstück in zwei Teiläste auf, in denen je ein Einlaßventil 11 eingesetzt ist. In der Grundstellung der Ventile ist die Bremsleitung geöffnet, in der Schalt stellung gesperrt. Die Einlaßventile werden im allgemeinen elektromagnetisch betätigt.

Wie schon erwähnt, sind die Radbremsen über eine Nebenbrems leitung 4 unmittelbar mit dem Hauptbremszylinder verbunden. In den Zweigästen zu jeder Radbremse befindet sich je ein Rückschlagventil 12, das zur Radbremse hin sperrt. In dem gemeinsamen Teilstück der Nebenbremsleitung ist ein ASR-Ven til eingefügt, das ebenfalls zwei Stellungen aufweist. In der Grundstellung ist es geöffnet, in der Schaltstellung ge sperrt. ASR steht für Antriebsschlupfregelung. Dieses Ventil ist nur notwendig, wenn es sich bei den Rädern zu den Rad bremsen 3 um angetriebene Räder handelt. Seine Aufgabe wird weiter unten erläutert.

Die Radbremsen 3 stehen weiterhin über eine Rücklaufleitung 14 mit der Pumpe 7 in Verbindung. In den Zweigleitungen der Rücklaufleitung zu den jeweiligen Radbremsen befindet sich je ein Auslaßventil 15, das in seiner Grundstellung die je weilige Zweigleitung sperrt und in seiner Schaltstellung die jeweilige Leitung freigibt. Die Auslaßventile werden im all gemeinen elektromagnetisch betätigt. Die Rücklaufleitung 14 schließt über ein zweites Saugventil an die Pumpe 7 an. Das zweite Saugventil ist dadurch ausgezeichnet, daß sein Öff nungsdruck größer als 1 bar ist. Der Mindestdruck in der Rücklaufleitung 14 und damit in der Radbremse 3 ist somit 1 bar.

An die Rücklaufleitung 14 schließt ein Niederdruckspeicher 17 an, der Druckmittel aufnimmt, das nicht sofort wegen ei ner begrenzten Förderkapazität der Pumpe weitergefördert werden kann.

Vom Bremsleitungsstück 2′′′ zweigt eine Druckleitung 18 zu einem Hochdruckspeicher 19 ab. Weiterhin ist eine Entnahme leitung 20 vorgesehen, die vom Bremsleitungsstück 2′′′′ im Bereich zwischen dem Rückschlagventil 10 und dem Einlaßven til 11 abzweigt. Sie führt zum Hauptbremszylinder 1, wobei in ihr ein entsperrbares Rückschlagventil 21 eingefügt ist, das zum Hauptbremszylinder hin sperrt.

Der Hochdruckspeicher 19 ist wie folgt aufgebaut. Ein Spei cherkolben 25 wird von einer vorgespannten Feder 26 belastet und begrenzt mit seiner einen Seite den Speicherraum 27.

Der Speicherkolben 25 betätigt sowohl das Trennventil 5 als auch das entsperrbare Rückschlagventil 41. In der Grundstel lung des Speicherkolbens 25 (der Speicherraum 27 weist sein kleinstes Volumen auf) liegt er an einem Stößel 28, der mit dem Schließkörper 29 des Trennventils 5 derart zusammen wirkt, daß der Schließkörper 29 von seinem Dichtsitz ent fernt gehalten ist. Das Trennventil ist geöffnet. Wird der Hochdruckspeicher gefüllt, so gibt der Speicherkolben 25 den Stößel 28 frei, so daß sich der Schließkörper 29 auf seinen Dichtsitz aufsetzen kann und die Bremsleitung 2 sperrt. Wenn der Speicher während einer Bremsschlupfregelung gefüllt wird, verschiebt sich der Speicherkolben 25 entgegen der Kraft der Speicherfeder 26. In einer bestimmten Position ge langt der Speicherkolben 25 in Anlage an einen weiteren Stößel 30, der mit dem Schließkörper 31 des entsperrbaren Rückschlagventils 21 zusammen arbeitet. Der Stößel 30 hebt den Schließkörper 31 von seinem Ventilsitz, so daß die Ent nahmeleitung 20 geöffnet wird.

Die Pumpe 7 läßt sich wie folgt beschreiben:
Sie besteht aus einem Kolben 40, der von einem Exzenter 41 angetrieben wird. Der Kolben 40 begrenzt den Pumpenraum 45. Der Pumpenkolben ist mit zwei Dichtungen 42 und 43 ausge rüstet, wobei der Bereich zwischen den Dichtungen stets über eine Leitung 44 mit dem Niederdruckspeicher 17 verbunden ist. Der Pumpenraum 45 weist drei Anschlüsse auf, nämlich zu den beiden Saugventilen 8 und 9 und zum Druckventil 9. Es soll sich um eine selbstansaugende Pumpe handeln, wobei durch entsprechende Mittel sichergestellt ist, daß der Kol ben 40 stets in Anlage am Exzenter 41 verbleibt. Der Kolben 40 soll zwangsweise der Bewegung des Exzenters 41 folgen.

Der Vollständigkeithalber sei angemerkt, daß in der Figur nur ein Bremskreis dargestellt ist. Üblicherweise wird aber ein Hauptzylinder in Tandemausführung eingesetzt, wobei an jede Kammer dieses Hauptzylinders jeweils ein Bremskreis in der dargestellten Art angeschlossen ist. Das ASR-Ventil 13 ist, wie schon gesagt, nur in dem Kreis notwendig, in dem sich die angetriebenen Räder befinden.

Funktionsschema der Anlage:
Man kann drei Funktionen der Anlage unterscheiden, nämlich
die Normalbremsung,
die bremsschlupfgeregelte Bremsung und
die antriebsschlupfgeregelte Bremsung.

Die Grundsituation der Anlage ist durch die Figur darge stellt. Die Einlaßventile sind geöffnet, die Auslaßventile geschlossen und das ASR-Ventil 13 geöffnet. Die Pumpe 7 wird nicht angetrieben, der Speicher 19 befindet sich in seiner Grundstellung, so daß das Trennventil 5 geöffnet und das entsperrbare Rückschlagventil 21 geschlossen ist.

Normalbremsung:

Betätigt nun der Fahrer das Pedal, so wird aus dem Haupt bremszylinder 1 über das offene Trennventil dem ersten Saug ventil 8, dem Pumpenraum 45, dem Druckventil 9, dem Rück schlagventil 10 und den offenen Einlaßventilen 11 Druckmit tel in die Radbremsen 3 gefördert. Dabei wird im Bremskreis ein Druck, der Bremsdruck, aufgebaut. Dieser führt zu einer Radverzögerung und in Folge zu einer Fahrzeugverzögerung. Wird das Pedal wieder gelöst, so fließt Druckmittel über die Bremsnebenleitung 4, also über die sich öffnenden Rück schlagventile 12 und dem ASR-Ventil 13, zurück zum Haupt bremszylinder.

Die Vorspannung der Feder 26 im Hochdruckspeicher 19 wird auf einen Bremskreisdruck ausgelegt, der kleiner ist als der Druck, der in jedem Fall zum Blockieren der Räder führen würde.

Wird dieser Grenzdruck überschritten, so wird der Speicher kolben 25 ein wenig verschoben, so daß das Trennventil 5 sperrt. Ein weiterer Druckaufbau erfolgt nun über das ent sperrbare Rückschlagventil 21, das in Richtung auf die Rad bremsen öffnet. Das Rückschlagventil 10 verhindert, daß noch mehr Druckmittel in den Hochdruckspeicher 19 gelangt.

Während einer Bremsung wird das Drehverhalten der Räder mit tels Sensoren, die hier nicht dargestellt sind, überwacht. Die Sensorsignale werden von einer Steuereinheit, die eben falls nicht dargestellt ist, ausgewertet. Wird auf Grund des Algorithmusses, der in der Steuereinheit vorgesehen ist festgestellt, daß eines der Räder zu blockieren droht, so beginnt die bremsschlupfgeregelte Bremsung.

Bremsschlupfgeregelte Bremsung:

Die Steuereinheit sendet zunächst ein Signal an das jeweili ge Einlaßventil 11, das in seine Sperrstellung schaltet. Gleichzeitig wird durch ein entsprechendes Steuersignal der Steuereinheit das jeweilige Auslaßventil geöffnet. Weiterhin veranlaßt die Steuerschaltung, daß der Pumpenantrieb einge schaltet wird, so daß sie ihre Förderung aufnimmt. Das ASR-Ventil bleibt offen.

Aus den Radbremsen 3 fließt Druckmittel zunächst in den Nie derdruckspeicher 17, wodurch der Bremsdruck gesenkt wird. Die Pumpe saugt über das zweite Saugventil 16 Druckmittel ab und fördert dies in den Speicherraum 27 des Hochdruckspei chers 19. Dessen Speicherkolben wird verschoben, so daß das Trennventil 5 schließt. Eine erneute Druckerhöhung in den Radbremsen wird dadurch erreicht, daß das zugehörige Auslaß ventil 15 schließt und das zugehörige Einlaßventil 11 öff net. Dadurch fließt Druckmittel aus dem Hochdruckspeicher zurück in die Radbremse. Mittels der Rückschlagventile 12 wird der Druck in der Radbremse begrenzt auf den Hauptzylin derdruck, so daß der Fahrer jederzeit durch Lösen des Pedals die Bremsung unterbrechen, bzw. den Bremsdruck senken kann. Der Öffnungsdruck von 1 bar des zweiten Saugventils 16 be wirkt, daß stets ein kleiner Restdruck in der Radbremse ver bleibt, der notwendig ist, um die Spannelemente gerade noch in Anlage an die Bremsscheibe, bzw. an die Bremsbacken zu halten. Wegen des erhöhten Öffnungsdruckes des zweiten Saug ventils kann sich im Pumpenraum 45 ein Vakuum bilden, was normalerweise nicht erwünscht ist, da Luft in das System einströmen kann. Die Doppeldichtung 42, 43 kann diese Gefahr aber sicher unterbinden.

In bestimmten Situationen, zum Beispiel bei rasch wechseln den Reibverhältnissen auf der Straße kann es vorkommen, daß der Hochdruckspeicher nicht in der Lage ist das Druckmittel volumen der Radbremse vollständig aufzunehmen. Er erreicht eine Position, in der das Rückschlagventil 21 entsperrt wird. Weiteres Druckmittel wird dann über die Entnahmelei tung 20 zurück in den Hauptbremszylinder gefördert. Nur in diesen selten vorkommenden Fällen, kommt es zu einer Rück wirkung der Regelung auf den Hauptbremszylinder und damit auf das Pedal. Die Auslegung hat aber den Vorteil, daß der Hochdruckspeicher mit einem kleinen Aufnahmevolumen ausge stattet werden kann, so daß der Speicher in seiner Baugröße nicht zu voluminös wird.

Die Bremsschlupfregelung ist beendet, wenn die Steuerheit mittels der Sensoren feststellt, daß die Räder ohne Blockiergefahr laufen. Sie ist auch dann beendet, wenn der Bremsdruck durch Lösen des Pedals über die Rückschlagventile 12 abgebaut wird.

Antriebsschlupfregelung:

Eine Antriebsschlupfregelung wird zum Beispiel dann notwen dig, wenn beim Anfahren an die Räder ein erhöhtes Drehmoment geliefert wird, das nicht durch die Reibung zwischen Reifen und Fahrbahn übertragen werden kann. In diesem Fall drohen die Räder durchzudrehen. Man kann das überschüssige Drehmo ment durch einen Bremsdruck kompensieren. In der Antriebs schlupfregelung soll daher ein Bremsdruck aufgebaut werden und zwar unabhängig von einer Pedalbetätigung.

Auch die Durchdrehtendenz kann von der Steuereinheit mittels der Radsensoren festgestellt werden. Tritt dieser Fall ein, so wird die Pumpe 7 eingeschaltet und das ASR-Ventil 13 ge schlossen. Die Pumpe saugt aus dem Vorratsbehälter 50, der in bekannter Weise an den Hauptbremszylinder 1 anschließt, Druckmittel an. Dies ist möglich, weil das Trennventil 5 ge öffnet ist und das erste Saugventil nur einen geringen Öff nungsdruck aufweist. Weiterhin ist die Pumpe, wie schon er läutert, selbstansaugend ausgelegt. Das angesaugte Druckmit tel wird über das Druckventil 9 zu den Radbremsen gefördert und erzeugt dort einen Bremsdruck. Dieser Bremsdruck kann durch Öffnen und Schließen der Ein- und Auslaßventile in gleicher Weise moduliert werden, wie im Falle der Brems schlupfregelung. Befindet sich genügend Druckmittel im Bremskreis, so wird der Hochdruckspeicher gefüllt und das Trennventil geschlossen. Ein Druckabbau über dem Rückschlag ventil 12 kann nicht erfolgen, da das ASR-Ventil 13 ge schlossen ist.

Die Antriebsschlupfregelung wird beendet, sobald die Durch drehtendenz der Antriebsräder nicht mehr auftritt, was von der Steuereinheit festgestellt werden kann.

Bezugszeichenliste:

1 Hauptbremszylinder
2 Bremsleitung (in mehreren Teilstücken)
3 Radbremsen
4 Nebenbremsleitung
5 Trennventil
7 Pumpe
8 erstes Saugventil
9 Druckventil
10 Rückschlagventil
11 Einlaßventil
12 Rückschlagventil
13 ASR-Ventil
14 Rücklaufleitung
15 Auslaßventil
16 zweites Saugventil
17 Niederdruckspeicher
18 Druckleitung
19 Hochdruckspeicher
20 Entnahmeleitung
21 entsperrbares Rückschlagventil
25 Speicherkolben
26 Speicherfeder
27 Speicherraum
28 erster Stößel
29 Schließkörper des Trennventils
30 zweiter Stößel
31 Schließkörper des entsperrbaren Rückschlagventils
40 Pumpenkolben
41 Exzenter
42 erste Dichtung
43 zweite Dichtung
44 Leitung
45 Pumpenraum
50 Vorratsbehälter

Claims

1. Bremsanlage mit Einrichtungen sowohl zur Regelung des Bremsschlupfes als auch des Antriebsschlupfes bestehend aus

einem Hauptbremszylinder (1), an den ein oder mehrere Radbremsen (3) angeschlossen sind.
In die Bremsleitung eingefügt ist eine Druckmittel pumpe (7), die mit einem ersten Saugventil (8) an den Hauptbremszylinder und mit einem Druckventil (9) an die Radbremsen anschließt.
Zwischen dem Hauptbremszylinder und der Pumpe ist ein Trennventil (5) angeordnet.
Die Druckseite der Pumpe schließt an einen Hoch druckspeicher (11), wobei bei gefülltem Hochdruck speicher das Trennventil die Bremsleitung sperrt.
Die Radbremsen stehen über eine Bremsnebenleitung (4), in das ein ASR-Ventil (13) eingefügt ist, mit dem Hauptbremszylinder direkt in Verbindung. Die Radbremsen stehen über eine Rücklaufleitung (14), in der ein zweites Saugventil (16) eingefügt ist, mit der Pumpe in Verbindung, wobei das zweite Saug ventil einen Öffnungsdruck von größer als 1 bar aufweist.
Den Radbremsen sind Ein- und Auslaßventile zugeord net, wobei die Einlaßventile in der Bremsleitung und die Auslaßventile in der Rücklaufleitung ange ordnet sind.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1 mit den weiteren Merkmalen, daß der Auslaß der Pumpe über eine Druckleitung (20) mit dem Hauptbremszylinder (1) in Verbindung steht, wobei in die Leitung (20) ein entsperrbares Rückschlagventil (31) eingefügt ist, das bei gefülltem Hochdruckspeicher (19) die Entnahmeleitung (20) freigibt.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2 mit den weiteren Merk malen, daß die Pumpe selbstansaugend ausgelegt ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3 mit den weiteren Merkmalen, daß der Kolben der Pumpe mit zwei Dichtungen (42, 43) versehen ist, wobei der Bereich zwischen den Dichtungen über eine Leitung (44) mit einem Niederdruckspeicher (17) an der Rücklaufleitung (14) verbunden ist.

5. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den weiteren Merkmalen, daß in den Nebenbremsleitungen zu den Radbremsen (3) je ein Rückschlagventil (12) angeord net ist, das zum Hauptbremszylinder hin öffnet.