DE4200968A1 - Blockiergeschuetzte hydaulische bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine blockiergeschützte hy­ draulische Bremsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Bremsanlage ist aus der WO 90/00 127 bekannt. Das dort beschriebene Bremsgerät geht von folgender Proble­ matik aus.

Fahrzeugräder, deren Radbremsen mit einem zu hohen Druck be­ aufschlagt werden, blockieren. Dies hat zur Folge, daß das Fahrzeug in einen instabilen, oft von dem Fahrer nicht mehr zu beherrschenden Fahrzustand gelangt. Fahrzeuge werden da­ her mit sogenannten Bremsschlupfregelanlagen ausgerüstet, die Sensoren beinhalten, die das Raddrehverhalten erfassen und über eine Steuerelektronik einen Bremsdruckmodulator steuern, der den Bremsdruck unabhängig von der auf gebrachten Pedalkraft so einstellt, daß die Räder sich mit einem opti­ malen Schlupf drehen.

Ein Modulator kann in verschiedenster Weise ausgebildet sein. Eine Möglichkeit besteht darin, mittels des Modulators eine Gegenkraft zur Fußkraft aufzubauen, so daß die effek­ tive Kraft, die den Hauptzylinder betätigt, reduziert ist. Bei dieser Ausgestaltung besteht eine weitere Möglichkeit darin, den häufig vorgesehenen Fußkraftverstärker (im allge­ meinen Bremskraftverstärker genannt) derart auszubilden, daß er nicht nur in der Lage ist, die aufgebrachte Fußkraft zu verstärken, sondern auch in der Lage ist, eine Gegenkraft zur Fußkraft aufzubauen. Da Verstärker und Pedal miteinander gekoppelt sind, hat ein Umschalten des Verstärkers zur Fol­ ge, daß das Pedal gegen die Fußkraft in Richtung auf die Grundposition zurückgeschoben wird. Dies wird von einigen Fahrern als unangenehm empfunden.

In der oben genannten Schrift wurde daher schon eine Ent­ kopplungseinrichtung vorgeschlagen. Während einer Brems­ schlupfregelung wird das Pedal hydraulisch verriegelt und als Ansteuerkraft für den Verstärker eine Feder zugeschal­ tet, die die Fußkraft ersetzt.

Diese einfache Ausgestaltung hat nun wiederum den Nachteil, daß das Pedal während einer Regelung in der Position ver­ bleibt, die es zu Beginn der Regelung inne hatte. Vorteil­ hafter ist es, das Pedal in einer stets gleichen Position zu verriegeln.

Im Hauptanspruch wird daher eine Weiterbildung der Anlage gemäß der WO 90/00 127 vorgeschlagen, die den genannten Vor­ teil realisiert.

In den Unteransprüchen werden weitere Ausgestaltungen der grundlegenden Idee genannt.

Zur Verdeutlichung wird im folgenden anhand von 5 Figuren die Erfindungsidee näher beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt in prinzipeller Darstellung den Stand der Technik. Die Bremsanlage besteht aus einem Hauptzylinder 1, der mittels eines Pedals 2 betätigt wird. In dem Kraftfluß zwischen Pedal 2 und Hauptzylinder 1 ist ein pneumatischer Verstärker 3 geschaltet, der von bekannter Bauart ist und im einzelnen nicht näher erläutert werden braucht. Die Pedal­ stange 4 zwischen dem Pedal 2 und dem pneumatischen Verstär­ ker 3 ist geteilt. Sie enthält ein Speicherelement 10, das weiter unten beschrieben werden soll.

Der Hauptzylinder 1 ist in Tandemausführung dargestellt und enthält zwei Arbeitskammern. Die Arbeitskammern sind mit je einem Bremskreis I, II verbunden, die aus Bremsleitungen 5, 6 und den angeschlossenen Radbremsen 7 bestehen. Jeder Rad­ bremse 7 ist ein Trennventil 8 zugeordnet, mit der die Rad­ bremsen 7 individuell mit dem Hauptzylinder 1 verbunden oder von ihm getrennt werden kann. Auf diese Weise kann der Bremsdruck in einer Radbremse unabhängig von dem Bremsdruck in den anderen Radbremsen eingestellt werden.

Dem pneumatischen Verstärker 3 ist eine Ventileinheit 9 zu­ geordnet, die hier symbolisch angedeutet ist.

Der pneumatische Verstärker weist eine Trennwand auf, die zwei Kammern voneinander trennt. Diese Trennwand ist mit dem Hauptzylinder 1 verbunden. Wird die vom Hauptzylinder abge­ wandte Kammer mit Druck beaufschlagt, während die andere Kammer drucklos bleibt, so erzeugt der Verstärker 3 eine die Fußkraft unterstützende Kraft auf den Hauptzylinder. Werden die Druckanschlüsse für die Kammern vertauscht, so erzeugt der Verstärker eine Kraft, die dazu führt, daß der Hauptzy­ linder 1 entlastet wird. Die erzeugte Kraft wirkt gegen die Pedalkraft.

Es wurde eine symbolische Darstellung gewählt, da für das beschriebene Prinzip mehrere Ausführungsmöglichkeiten denk­ bar sind. Wichtig ist, daß die Ventileinheit 9 über eine nicht dargestellte Steuerelektronik betätigt wird, die ins­ besondere die Signale von nicht dargestellten Sensoren aus­ wertet, die das Drehverhalten der Räder erfassen.

Wie schon erläutert, ist die Pedalstange 4 geteilt, zwischen den Pedalstangenteilen ist eine gefesselte Feder 11 vorge­ sehen, die unter Vorspannung steht. Diese Feder bildet ein Speicherelement 10. Auf den Teil der Pedalstange, die mit dem Pedal 2 verbunden ist, wirkt ein Verriegelungselement 12, das an der Fahrzeugkarosserie 13 angeordnet ist.

Die Vorspannung der Feder 10 ist so groß gewählt, daß sie bei Betätigungskräften, die bei trockener Fahrbahn nicht zum Blockieren der Räder führen, nicht zusammengedrückt werden kann. Bei normalen Bremsungen ist daher die Feder 11 nicht wirksam.

Bei einer Bremsschlupfregelung tritt das Verriegelungsele­ ment 12 in Aktion, so daß der Teil der Pedalstange, der mit dem Pedal 2 verbunden ist, karosseriefest gehalten wird, während die von dem Verstärker 3 entwickelte Rückstellkraft gegen die Feder 11 wirkt und diese zusammendrückt.

Die Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des Verriege­ lungselements 12 und zwar in Form einer hydraulischen Sper­ re.

Der Pedalstangenteil 4, der mit dem Pedal 2 verbunden ist, ist zweigeteilt. Er besteht aus einem ersten Teil 21, der mit dem Speicherelement 10 verbunden ist und einem zweiten Teil 22, der mit dem Pedal 2 verbunden ist. Der erste Teil 21 ist mit einem Kolben 23 verbunden, der dichtend in einem Gehäuse 23′ geführt ist, wobei das Gehäuse 23′ karosserie­ fest ausgebildet ist. Der Kolben 23 unterteilt das Gehäuse 23′ in eine erste Kammer 24 und eine zweite Kammer 25. Diese Kammern stehen über ein Rückschlagventil 26 miteinander in Verbindung, das zur ersten Kammer 24 hin öffnet. Das Rück­ schlagventil 26 kann im Kolben 23 ausgebildet sein. Weiter­ hin existiert eine Verbindung 27 zwischen den Kammern, die von einem Ventil 28 kontrolliert wird. Im Ausführungsbei­ spiel ist der Ventilkörper 29 an der Pedalstange 22 ausge­ bildet.

Dazu ist das Ende der Stange 22 als Ventilkegel ausgebildet. Weiterhin ist eine Mitnahmeinrichtung vorgesehen, die über einen Haken 30 verfügt, der mit dem Kolben 23 verbunden ist und in eine Nut 31 an der Pedalstange 22 eingreift.

Das Verriegelungselement 12 arbeitet wie folgt. Wird das Pe­ dal betätigt, so setzt sich der kegelförmige Kopf der Stange 22 auf die Bohrung 27, so daß das Ventil 28 geschlossen ist. Die beiden Kammern 24 und 25 sind voneinander getrennt.

Bei einer weiteren Betätigung des Pedals wird der Kolben 22 verschoben. Dabei erweitert sich das Volumen der ersten Kam­ mer 24, während das Volumen der zweiten Kammer 25 verklei­ nert wird. Über das Rückschlagventil 26 strömt Druckmittel von der zweiten Kammer 25 zur ersten Kammer 24. Daraus folgt, daß das Pedal in Betätigungsrichtung ungehindert be­ tätigt werden kann. Wird aber vom hydraulischen Verstärker 3 eine Gegenkraft aufgebaut, so versucht diese Gegenkraft das Pedal in Löserichtung zu bewegen. Bei einer derartige Bewe­ gung würde Druckmittel von der ersten Kammer 24 zur zweiten Kammer 25 strömen. Dies wird aber durch das Rückschlagventil 26 verhindert. Da weiterhin eine Fußkraft auf die Stange 22 wirkt ist auch das Ventil 28 geschlossen. Eine Bewegung des Kolbens 22 gegen die Pedalkraft ist daher nicht möglich; das Pedal ist damit verriegelt.

Wird aber das Pedal gelöst, das heißt nicht länger von einer Fußkraft beaufschlagt, dann wird das Ventil 28 geöffnet, das heißt der Kanal 27 freigegeben, so daß nun die beiden Kam­ mern 24, 25 wieder miteinander verbunden sind. Die Verriege­ lung ist aufgelöst. Über die Mitnahmeeinrichtung 30, 31 wird gleichzeitig der Kolben 22 mitgenommen und damit in seine Grundstellung gebracht.

Die Fig. 3 basiert auf einer Verriegelungseinrichtung gemäß der Fig. 2, wobei allerdings eine andere Einbausituation vorgesehen ist. Die Verriegelungseinrichtung 12 ist nun nicht mehr zwischen dem Speicherelement 10 und dem Pedal vorgesehen, sondern zwischen dem Hauptzylinder 1 und der Kraftausgangsstange 50 des pneumatischen Verstärkers 3.

Der Hauptzylinder 1 weist ein Gehäuse 40 auf, in dessen Boh­ rung der Hauptzylinderkolben 41 dichtend geführt ist. An das Hauptzylindergehäuse 40 ist das Gehäuse 42 des pneumatischen Verstärkers 3 angeschraubt.

Das Hauptzylindergehäuse 40 weist einen hülsenartigen Fort­ satz 43 auf, der in das Gehäuse 42 des pneumatischen Ver­ stärkers 3 hineinragt. In dieser Hülse 43 ist der Kolben 23 dichtend geführt. Es entsteht ein erster Raum 24 zwischen den Kolben 23 und der Abschlußwand der Hülse 43. Durch diese Wand ist die Stange 50 hindurchgeführt.

Auf der anderen Seite des Kolbens 23 ist der zweite Raum 25 ausgebildet, der über einen Gehäusekanal 44 mit dem Vorrats­ behälter 45 des Hauptzylinders 1 verbunden ist.

Zwischen dem Arbeitskolben 41 und dem Kolben 23 ist das Speicherelement 10 vorgesehen. Es befindet sich im zweiten Raum 25.

Der Kolben verfügt über ein Rückschlagventil 26 und einem Kanal 27, der von einem Ventil 28 verschlossen wird. Der Ventilkörper des Ventils 28 wird durch die kegelförmig aus­ gestaltete Spitze der Stange 50 gebildet.

Die Stange 50 ist mit der Trennwand 46 im pneumatischen Ver­ stärker 3 verbunden.

Die Elemente, die zum pneumatischen Verstärker gehören, sind zum Teil nur symbolisch angedeutet, da die Bauweise eines derartigen Verstärkers bekannt ist.

Bei dieser Ausführungsform wird zur Bremsschlupfregelung nicht der Verstärker umgesteuert, sondern aus einer Druck­ quelle vorzugsweise aus einer Pumpe Druckmittel in den Hauptzylinder gefördert. Derartige Systeme sind unter dem Begriff "Rückförderprinzip" bekannt.

Sowohl bei der Ausführung nach Fig. 2 als auch der nach Fig. 3 kann mittels der Lehren nach Fig. 4 und 5, die im fol­ genden beschrieben werden, erreicht werden, daß der Kolben 23 und damit das Pedal, nur teilweise zurückgestellt wird.

Gemäß Fig. 4 ist dazu der Ventilkörper des Rückschlagven­ tils 26 mit einem Stößel 50 versehen, der mit einem Halte­ teil 51 für die Feder 11 des Speicherelements 10 zusammen­ wirkt.

Die Feder 11 ist einerseits am Kolben 23 und andererseits am Halteteil 51 abgestützt, wobei das Halteteil an der Aus­ gangsstange befestigt ist. Dies kann zum Beispiel der Haupt­ zylinderkolben 41 gemäß der Fig. 3 sein. Gemäß der Ausfüh­ rung nach Fig. 1 bzw. 2 ist dies die Stange, die den pneu­ matischen Verstärker 3 betätigt. Zwischen dem Kolben 23 und dem Halteteil 51 liegt ein Anschlag 52, der die Ausdehnung der Feder 11, begrenzt und damit eine Vorspannung hervorruft.

Der Stößel 50 befindet sich nun in einem definierten Abstand S zum Halteteil 51. Während einer Bremsschlupfregelung wird eine rückstellende Kraft auf das Halteteil 51 ausgeübt, wo­ durch die Feder 11 zusammengedrückt wird. Der Kolben 23 bleibt zunächst in seiner Position, da kein Druckmittelaus­ tausch zwischen der zweiten Kammer 25 und der ersten Kammer 24 stattfindet.

Bei sehr hohen Rückstellkräften wird die Feder 11 soweit zu­ sammengedrückt, daß der Haltekörper 51 den Ventilstößel 50 verschiebt und das Rückschlagventil 26 öffnet. Damit wird eine Verbindung zwischen der zweiten Kammer 25 und der ersten Kammer 24 hergestellt, so daß der Kolben 23 und damit das Pedal zurückgestellt wird. Mit dieser Bewegung wird aber gleichzeitig die rückstellende Kraft reduziert, so daß die Feder 11 wieder entspannt und das Rückschlagventil 26 schließt. Der Kolben 23 ist erneut hydraulisch blockiert. Im Endeffekt stellt sich eine definierte Position des Kolbens 23 ein, der mit der maximalen Rückstellkraft harmoniert.

Gemäß der Fig. 5 wird nicht das Rückschlagventil 26 manipu­ liert, sondern das Ventil 28. Dazu ist der Ventilkörper 60, der den Kanal 27 schließt, nicht unmittelbar an der Kraft­ eingangstange 50 ausgebildet, sondern über eine leichte vor­ gespannte Feder 61 mit dieser gekoppelt. Wird nun die Kraft­ eingangstange 50 verschoben, so wird der Ventilkörper 60 mitverschoben und auf den Ventilsitz aufgesetzt, so daß das Ventil 28 schließt. Da die zweite Kammer in jedem Fall drucklos bleibt, sind keine Kräfte vorhanden, die eine Öffnung des Ventils 28 bewirken würden. Die Vorspannung der Fe­ der 61 kann daher relativ schwach gewählt werden.

Am Haltekörper 51 für die Feder 11 ist nun eine Nase 62 vor­ gesehen, die mit dem Ventilkörper 60 korrespondiert. Zwi­ schen den beiden Teilen ist wiederum ein Abstand S vorgese­ hen, entsprechend dem Abstand gemäß der Fig. 4.

Wird nun während einer Bremsschlupfregelung eine Rückstell­ kraft erzeugt, so ist zunächst der Kolben 23 hydraulisch blockiert. Sobald die Feder 11 um die Strecke S zusammenge­ drückt ist, öffnet die Nase 62 das Ventil 28, indem der Ven­ tilkörper 60 gegen die Kraft der Feder 61 verschoben wird. Es findet nun ein Druckausgleich zwischen den Kammern 24 und 25 statt, so daß eine teilweise Rückstellung des Kolbens 23 und damit des Pedals erfolgt.

Claims (4)

1. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage mit einem pe­ dalbetätigten Hauptzylinder, wobei im Kraftfluß zwischen Hauptzylinder und Pedal ein Speicherelement angeordnet ist sowie ein Sperrelement zum Fixieren des Pedals, wobei das Sperrelement mit Beginn einer Bremsschlupfregelung das Pedal fixiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (12) gelöst wird, sobald das Speicherelement (10) einen festgelegten Energiebetrag aufnimmt.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sperrelement (12) aus einem mit dem Pedal gekoppelten Kolben (23) besteht, der mit seinen Stirnseiten je einen Raum begrenzt, wobei die Räume (24, 25) über ein Sperrventil (28) und ein Rückschlagventil (26) miteinander verbunden sind.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Speicherelement (10) aus einer gefesselten und vorgespannten Feder (11) besteht, wobei das Rückschlagventil geöffnet wird, sobald die Feder (11) um eine bestimmte Strecke zusammengedrückt ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sperrventil (28) von einem Kol­ ben, der mit dem Pedal gekoppelt ist, betätigt wird, und der Ventilkörper (60) relativ zum Kolben beweglich ist, wobei bei einer bestimmten Zusammendrückung der Speicher­ feder (11) der Ventilkörper (60) gegen den Kolben ver­ schoben wird, so daß das Sperrventil (28) öffnet.