DE4309244A1 - Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung - Google Patents

Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Bremsanlagen mit elektrisch steuerbaren Hydraulikventilen, die eine individuelle Rege­ lung des Bremsdruckes in den Vorderradbremsen zulassen, mit einem Motorpumpenaggregat zur Rückförderung des Druck­ mittels, das in den Bremsdruckabbauphasen aus den Radbrem­ sen abgeleitet wurde, oder zur Hilfsdruckversorgung, mit Sensoren zur Ermittlung von Regelgrößen und mit einem elektronischen Regler zur Verarbeitung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Ventil-Steuersignalen.
Elektronisch geregelte Bremsanlagen dieser Art mit offenem oder geschlossenem Hydrauliksystem sind in zahlreichen Va­ rianten bekannt und auf dem Markt eingeführt. Es werden große Anstrengungen unternommen, um den Herstellungsauf­ wand zu verringern, die Regelgüte zu erhöhen und die Zu­ verlässigkeit der Bremsanlagen noch zu steigern. Die An­ zahl der benötigten, elektrisch oder elektromagnetisch steuerbaren Hydraulikventile, mit denen der Bremsdruck in den einzelnen Radbremsen geregelt wird, wirkt sich wesent­ lich auf den Herstellungsaufwand des gesamten Systems aus.
Für eine vollwertige Blockierschutzregelung mit einer zweikreisigen hydraulischen Bremsanlage und diagonaler Aufteilung der Bremskreise werden beispielsweise vier Ein­ laß-/Auslaßventilpaare bzw. acht 2/2-Wegeventile verwen­ det. Sind beide Hinterradbremsen an demselben hydrauli­ schen Bremskreis angeschlossen, genügen sechs Ventile, weil es zweckmäßig ist, den Hinterradbremsdruck in Abhän­ gigkeit von dem Rad mit der geringeren Straßenhaftung auf das gleiche Niveau einzuregeln.
Zur zusätzlichen Antriebsschlupfregelung durch Bremsenein­ griff sind zwei weitere elektrisch steuerbare Hydraulik­ ventile erforderlich, um im ASR-Betrieb den Hauptzylinder abzutrennen bzw. um einen Druckabbau über den in dieser Betriebsphase drucklosen Hauptzylinder zu verhindern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelungssystem vorzuschlagen, das ohne Einschränkung der Regelgüte mit einer geringeren Anzahl von elektrisch steu­ erbaren Hydraulikventilen auskommt.
Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch die im An­ spruch 1 beschriebene Weiterbildung einer Bremsanlage der eingangs genannten Art gelöst werden kann. Erfindungsgemäß werden die Vorderräder weiterhin, wie bei bekannten Anla­ gen, durch je ein Einlaß-/Auslaßventilpaar, unabhängig voneinander und von dem Bremsdruck in den Hinterradbrem­ sen, geregelt. Für die Bremsdruckregelung in den Hinter­ radbremsen wird dagegen nur noch ein elektrisch steuerba­ res Ventil in Verbindung mit zwei (oder einem kombinier­ ten) hydraulisch gesteuerten Plunger-Trennventilen benö­ tigt.
Im Vergleich zu den bekannten Anlagen mit diagonaler Bremskraftaufteilung, die acht Hydraulikventile enthalten, ist die Einsparung erheblich, zumal sich bei Verringerung der Ventil-Anzahl auch der Aufwand an elektronischen Kom­ ponenten, d. h. an Endstufen, Überwachungsschaltkreisen und dergl., verringert. Die Höhe der Einsparung hängt na­ türlich von dem jeweiligen System ab, für das die Erfin­ dung eingesetzt wird.
Einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Unteransprüchen beschrieben. So kann zur Einstellung des Druckes, mit dem die Plun­ ger-Trennventile gesteuert werden, ein 3/2-Wegeventil oder ein noch einfacheres 2/2-Wegeventil in Verbindung mit ei­ ner Drosselstelle verwendet werden.
Eine weitere Ausführungsart der Erfindung besteht darin, daß die beiden Plunger-Trennventile baulich zu einem Kom­ biventil vereinigt werden.
Durch Einfügen von Drosselstellen in den von dem Hauptzy­ linder zu der Eingangskammer des Plunger-Trennventils füh­ renden Druckmittelweg wird erfindungsgemäß eine Umschal­ tung des Druckaufbaugradienten auf einen geringeren Wert nach dem Einsetzen eines Regelungsvorgangs ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bremsanlage be­ steht darin, daß sie in gleicher Weise wie die bekannten Anlagen durch zusätzliche Ventile zu einer Anlage mit Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung erweitert wer­ den kann. Die Einsteuerung von Druck in die Radbremsen, um das Zurückrollen des Fahrzeugs am Berg zu verhindern, (sogen. "Hill-Holder"-Funktion) ist ebenfalls möglich.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der beigefügten Abbildung von Ausfüh­ rungsbeispielen der Erfindung hervor. Es zeigen
Fig. 1 in schematischer Vereinfachung die wichtigsten hydraulischen Komponenten einer Bremsanlage nach der Erfindung,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsart des Plunger-Trennven­ tils für eine Bremsanlage nach der Erfindung und
Fig. 3 eine andere Ausführungsart einer Ventilanordnung zur Steuerung der Plunger-Trennventile.
Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die er­ findungsgemäße Bremsanlage im wesentlichen aus einem zwei­ kreisigen hydraulischen Bremsdruckgeber 1, nämlich einem Tandem-Hauptzylinder 2 mit vorgeschaltetem Unter­ druck-Bremskraftverstärker 3, aus mehreren elektrisch steuerbaren Hydraulikventilen 4-8, zwei Plunger-Trenn­ ventilen 9, 10 und aus einer ebenfalls zweikreisigen Hy­ draulikpumpe 11, 12, die einen gemeinsamen elektrischen An­ triebsmotor M besitzt. Außerdem ist pro Bremskreis 1, 11 noch ein Niederdruckspeicher 13, 14 vorhanden, der bekannt­ lich zur Überbrückung der Anlaufphasen der Hydraulikpumpen 11, 12 dient.
Es handelt sich um eine Bremsanlage mit diagonaler Auftei­ lung der Bremskreise. An dem Bremskreis I sind das linke Vorderrad VL und das rechte Hinterrad HR, an dem Brems­ kreis 11 das rechte Vorderrad VR und das linke Hinterrad HL angeschlossen. Der Bremsdruck in den beiden Vorderrä­ dern VL, VR wird in bekannter Weise individuell über die als Einlaß-/Auslaßventilpaare 4, 5; 6, 7 ausgebildeten Hy­ draulikventile geregelt.
Das als 3/2-Wegeventil 8 ausgebildete Hydraulikventil dient zur gleichphasigen Steuerung des Bremsdruckes in den Hinterradbremsen RHR, RHL mit Hilfe der Plunger-Trennventi­ le 9, 10. In der Ruhelage des Ventils 8, das es bei ungere­ gelten Bremsvorgängen einnimmt, wird der in einem der bei­ den Bremskreise, hier in dem Bremskreis 11, herrschende Druck über das Ventil 8 an einen Steuereingang SE1 bzw. SE2 der Ventile 9 bzw. 10 gelegt.
Die Plunger-Trennventile 9, 10 enthalten jeweils einen Plungerkolben 15, 16 und einen Steuerkolben 17, 18. Plun­ ger- und Steuerkolben 15, 17; 16, 18 sind jeweils über eine axial verschiebbar gelagerte Druckstange 19, 20 miteinander mechanisch gekoppelt. Die Plungerkolben 15, 16 begrenzen einerseits Plungerräume 21, 22, an die die Radbremsen RHR, RHL der Hinterräder HR, HL über die Ausgänge B′, C′ an­ geschlossen sind, und andererseits Einlaßräume 23, 24, die über die Anschlüsse B, C mit den Bremskreisen 1, 11 des Tan­ dem-Hauptzylinders 2 verbunden sind. In jeden Plungerkol­ ben 15, 16 ist außerdem ein Rückschlagventil 25, 26 einge­ fügt, das sich zum Hauptzylinder 2 hin öffnet und das außerdem in einer Endposition des Plungerkolbens 15, 16 durch einen Stößel 40, 41 in der offenen Position gehalten wird.
Die Steuerkolben 17, 18 begrenzen einerseits Steuerkammern 27, 28, die über ihre Eingänge SE1, SE2 und über das 3/2-We­ geventil 8 mit dem Hauptzylinder 2 in Verbindung stehen. Die zweite Fläche der Steuerkolben 27, 28 begrenzen Einlaß­ kammern, die über Drosselstellen 29, 30 ebenfalls mit dem Hauptzylinder 2, hier mit dem Bremskreis I, in Verbindung stehen.
Die dargestellte Bremsanlage funktioniert wir folgt:
Bei Bremsbetätigung wird zunächst über das Hinter­ achs-Steuer-Ventil 8 Druckmittel in die Steuerkammern 27, 28 der Plunger-Trennventile 9, 10 eingespeist. Die Ge­ genflächen der Steuerkolben 17, 18 werden über die An­ schlüsse A,D ebenfalls mit Druck aus dem Hauptzylinder 2 beaufschlagt. Auf die Plungerkolben 15, 16, die über ihre Eingänge B,C an die Bremskreise 1, 11 des Hauptzylinders 2 angeschlossen sind, wird ebenfalls der Hauptzylinderdruck übertragen. Die Plungerkolben 15, 16 und die Steuerkolben 17, 18 nehmen ihre Grundstellung ein, in denen ihre mit den Stößeln 40, 41 versehenen Rückschlagventile 25, 26 einen Durchfluß durch den Plungerkolben hindurch zur Plungerkam­ mer 21, 22 und von dort über die Anschlüsse B′, C′ zu den Hinterradbremsen RHR, RHL gewährleisten.
Zur Regelung des Bremsdruckes in den Hinterradbremsen RHR, RHL wird das Ventil 8 angesteuert. Der Druckmittelweg von dem Hauptzylinder 2 - hier über den Bremskreis II - zu den Steuerkammern 27, 28 der Plunger-Trennventile 9, 10 wird unterbrochen. Durch die Umschaltung des Ventils 8 und Freigabe des Druckmittelwegs in den Niederdruckbereich, der hier durch die Saugseite der Hydraulikpumpe 12 und den An­ schluß des Niederdruckspeichers 14 kenntlich ist, wird der Druck in den Steuerkammern 27, 28 abgebaut. Die dadurch hervorgerufene Kolbenbewegung der Steuerkolben 17, 18 wird über die Druckstößel 19, 20 auf den Plungerkolben 15, 16 übertragen. Die Rückschlagventile 25, 26 schließen. Die Volumenerweiterung der Plungerräume 21, 22 ruft den ge­ wünschten Druckabbau in den Hinterradbremsen RHR, RHL her­ vor.
Ein erneuter Druckaufbau in den Hinterradbremsen wird durch Zurückschalten des Ventils 8 eingeleitet. Der Gra­ dient des Druckanstiegs in dieser Phase wird durch die Drosselstellen 29, 30 begrenzt. Bei der erfindungsgemäßen Anlage erfolgt somit nach dem Einsetzen der Hinter­ achs-Bremsdruckregelung eine Umschaltung auf einen flache­ ren Bremsdruckanstiegsgradienten. Dies ist ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Bremsanlage.
Der Bremsdruck in den Vorderradbremsen wird in herkömmli­ cher Weise mit Hilfe der Einlaß-/Auslaßventile 4-7 gere­ gelt. Diese Regelung ist unabhängig von der Bremsdruckre­ gelung in den Hinteradbremsen. Auf eine detaillierte Be­ schreibung dieser Regelung wurde daher hier verzichtet.
Das Plunger-Trennventil oder Kombiventil 33 nach Fig. 2 stellt eine konstruktive Vereinigung der Ventile 9, 10 nach Fig. 1 dar. Anstelle der beiden Steuerkolben 17, 18 im Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 1 genügt nunmehr ein gemeinsa­ mer Steuerkolben 34, der über eine axial verschiebbar ge­ lagerte Druckstange 35 seine Bewegung auf einen Plunger­ kolben 36 und über eine weitere Druckstange 37 auf den zweiten Plungerkolben 38 dieses Ventils überträgt. Die Ar­ beitsweise einer Bremsanlage, die mit dem Ventil 33 an­ stelle der Ventile 9, 10 ausgerüstet ist, ist die gleiche wie die Arbeitsweise der Ausführungsart nach Fig. 1. Die gleiche Bezeichnung der Anschlüsse (A, B, C, B′, C′, SE1) - An­ schlüsse D, SE2 entfallen - soll diese Übereinstimmung zum Ausdruck bringen.
Fig. 3 veranschaulicht, daß anstelle des Ventils 8 nach Fig. 1 auch eine Ventilanordnung mit einem noch einfache­ ren 2/2-Wegeventil 42 in Verbindung mit einer in das Lei­ tungssystem eingefügten Drosselstelle 39 gewählt werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist bzw. sind die Steuerkammer(n) 27, 28, 27′ über die Drosselstelle 39 direkt an den Hauptzylinder 2 angeschlossen. Zum Abbau des Steu­ erdruckes in den Steuerkammern wird das Ventil 42 ange­ steuert bzw. zeitweise auf Durchlaß geschaltet. Eine Rück­ wirkung dieses Druckabbaus auf die Regelung des Brems­ drucks in der Vorderradbremse, die zu dem gleichen Brems­ kreis (Bremskreis II nach Fig. 1) gehört, wird durch die Drosselstelle 39 verhindert oder im ausreichenden Maße verringert.
Es wurden hier nur die wichtigsten hydraulischen Komponen­ ten und die hydraulische Schaltung einer Bremsanlage nach der Erfindung wiedergegeben und beschrieben. Die zu einer geregelten Bremsanlage der erfindungsgemäßen Art gehören­ den Radsensoren und die Elektronik zur Verarbeitung der Radsensoren und zur Erzeugung der Ventil-Steuersignale ist der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.

Claims (9)

1. Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebs­ schlupfregelung, mit einem Hauptzylinder, mit elek­ trisch steuerbaren Hydraulikventilen, die eine indivi­ duelle Regelung des Bremsdruckes in den Vorderradbrem­ sen zulassen, mit einem Motorpumpenaggregat zur Rück­ förderung des Druckmittels, das in den Bremsdruckabbau­ phasen aus den Radbremsen abgeleitet wurde, oder zur Hilfsdruckversorgung, mit Sensoren zur Ermittlung von Regelgrößen und mit einem elektronischen Regler zur Verarbeitung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Ventil-Steuersignalen, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hinterradbremsen (RHR, RHL) an den Hauptzylinder (2) über hydraulisch steuerbare Plun­ ger-Trennventile (9, 10, 33) angeschlossen sind, die je­ weils einen Plungerkolben (15, 16, 36, 38), der einen an einem der Hinterradbremsen (RHR, RHL) angeschlossenen Plungerraum (21, 22) und einen an den Hauptzylinder (2) angeschlossenen Einlaßraum (23, 24) begrenzt, und einen mechanisch mit dem Plungerkolben (15, 16) gekoppelten Steuerkolben (17, 18, 34) enthalten, der eine an den Hauptzylinder (2) angeschlossene Eingangskammer (31, 32) und eine Steuerkammer (27, 28, 27′) begrenzt, die über ein elektrisch steuerbares Hydraulikventil (8) an den Hauptzylinder (2) bzw. an einen Niederdruckbereich an­ geschlossen ist.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch Ableiten von Druckmittel mit Hilfe des Hydraulikventils (8) aus der Steuerkammer (27, 28) des Plunger-Trennventils (9, 10, 33) der Steuer­ kolben (17, 18, 34) und der Plungerkolben (15, 16, 36, 38) verschoben werden und dadurch das Volumen des Plunger­ raums (21, 22) vergrößert wird.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Plungerkolben (15, 16, 36, 38) ein zum Hauptzylinder (2) hin öffnendes Rückschlagventil (25, 26) eingefügt ist, das in der Ru­ helage des Plunger-Trennventils (9, 10, 33), d. h. außer­ halb der Bremsdruckregelphasen, durch einen Stößel (40, 41) geöffnet ist.
4. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anschluß der Eingangskammer (31, 32) des Plunger-Trenn­ ventils (9, 10, 33) an den Hauptzylinder (2) eine Dros­ selstelle (29, 30) eingefügt ist.
5. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Anschluß der Steuerkammer (27, 28) des Plun­ ger-Trennventils (9, 10, 33) an den Hauptzylinder (2) eingefügte Hydraulikventil (8) in Form eines 3/2-Wege­ ventils ausgebildet ist, das in seiner Ruhestellung die Steuerkammer (27, 28) mit dem Hauptzylinder (2), in sei­ ner zweiten Position die Steuerkammer (27, 28) mit einem Niederdruckbereich (14) verbindet.
6. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Hydraulikventils eine Steuerventilanordnung (39, 42) in dem von dem Hauptzylinder (2) zu der Steuerkammer (27, 28, 27′) führenden Druckmittelweg eingefügt ist, und daß diese Steuerventilanordnung aus einer Drosselstelle (39) sowie aus einem elektrisch steuerbaren 2/2-Wege­ ventil (42) besteht, das in der Ruhelage geschlossen ist und nach Umschaltung einen Druckmittelweg von der Steuerkammer (27, 28) des Plunger-Trennventils (9, 10, 33) zu einem Niederdruckbereich öffnet.
7. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hinterradbremse (RHR, RHL) über ein separates Plun­ ger-Trennventil (9, 10), die Steuerkammern beider Plun­ ger-Trennventile jedoch über ein gemeinsames Hydraulik­ ventil (8) bzw. über eine gemeinsame Steuerventilanord­ nung (39, 42) an den Hauptzylinder (2) angeschlossen sind.
8. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Plunger-Trennventile beider Hinterradbremsen (RHR, RHL) baulich zu einem Kombiventil (33) vereinigt sind, wobei für die beiden Hinterräder separate Plungerkolben (36, 38), die durch einen gemeinsamen Steuerkolben (17) verschoben werden, vorgesehen sind.
9. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei hy­ draulisch getrennte Bremskreise (1, 11) vorhanden sind, denen die Räder in diagonaler Bremskreisaufteilung zu­ geordnet sind, wobei die Steuerkammern (27, 28) der Plunger-Trennventile (9, 10) an den einen (II), ,die Ein­ laßkammern (31, 32) der Plunger-Trennventile an den an­ deren Bremskreis (I) angeschlossen sind.
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