DE3247497A1 - Hydraulische zweikreisbremsanlage - Google Patents

Hydraulische zweikreisbremsanlage

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DE3247497A1
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Juan 6083 Walldorf Belart
Jochen 6050 Offenbach Burgdorf
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Description

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Hydraulische Zweikreisbremsanlage
Die Erfindung besieht sich auf eine hydraulische zweikreisbremsanlage mit Schlupfregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der an voneinander hydraulisch getrennten Bremskreisen über elektromagnetisch betätigbare Mehrstellungsvenitile Radbremsen angeschlossen sind, bei der die Bremskreise einerseits durch einen Tandemhauptzylinder unter Druck setzbar und andererseits mit einem elektromotorisch antreibbaren., zweikreisigen Pumpaggregat verbindbar sind»
Eine hydraulische Bremsanlage mit den vorstehenden Merkmales ist beispielsweise aus der Druckschrift "Bosch-Teschnische Berichte", Band 7, (1980), Heft 2 bekannt.
Das in dieser Druckschrift beschriebene Bremssystem besteht im wesentlichen aus einem Tandemhauptzylinder mit einem vorgeschalteten Vakuumbremskraftverstärker wobei, e.ine erste Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders gemeinsam die Radbremszylinder an der Hinterachse eines Kraftfahrzeuges unter Druck setzt, während die zweite Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders zur Druckversorgung der Radbremsen an der Vorderachse des Kraftfahrzeuges dient. In der Verbindung zwischen der ersten Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders und den Radbremsen der Hinterachse des Kraftfahrzeuges ist ein elektromagnetisches, durch eine SchlupfÜberwachungselektronik steuerbares Ventil vorgesehen, das bei Nichterregung einen freien Durchgang zur ersten Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders herstellt, in einer zweiten
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Stellung diese Verbindung unterbricht und in einer dritten Stellung eine Position einnimmt, in der die erste Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders von den Radbremsen der Hinterachse des Kraftfahrzeuges getrennt ist und eine Druckmittelentnahme aus den durch die erste Arbeitskammer versorgten Radbremsen erfolgt.
Die Radbremsen an der Vorderachse des Kraftfahrzeuges werden aus der zweiten Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders mit Druck versorgt, wobei in jeder Verbindung zwischen der zweiten Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders und einer Radbremse an der Vorderachse des Kraftfahrzeuges ein elektromagnetisch betätigbares Mehrwegeventil angeordnet ist/ das hinsichtlich seiner Funktion dem elektromagnetisch betätigbaren Ventil in der Verbindung zwischen der ersten Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders und den Radbremsen an der Hinterachse des Kraftfahrzeuges entspricht. Durch eine derartige Zusammenschaltung entsteht ein Mehrkreisbrernssystem, bei dem die Radbremsen an der Hinterachse des Kraftfahrzeuges hinsichtlich des Schlupfes gemeinsam geregelt werden, während die Radbremsen der Vorderachse individuell steuerbar sind.
Ein Umschalten eines der elektromagnetisch betätigbaren Ventile hat gleichzeitig zur Folge, daß ein elektromotorisch angetriebenes, zweikreisiges Pumpaggregat anläuft, das während der schlupfregelung in der Druckaufbauphase einen entsprechenden Hilfsdruck an die Radbremsen liefert.
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Bei der beschriebenen Bremsanlage ist as als nachteilig anzusehen, daß in den Druckaufbauphasen während der Schlupfregelung stets der Ausgangsdruck des Pumpaggregates in den Radbremszylinder!! wirfesam wird. Dies kann ohne weiteres dazu führen? das der Bremsdruck während der Regelung sehr schnell ansteigt, so daß in einer entsprechend kurzen Zeit ein erneuter Blockierzustand eintreten kann. Dies hat zur Folge, daß sich während der schlupfregelung relativ große Druckunterschiede einstellen» Ferner gelangen die Ausgangsdrücke des zweikreisigen Pumpaggregates.unmittelbar in die Arbeitskammern des Tandemhauptzylinders, so daß während der Schlupfregelung ein starkes Pulsieren am Bremspedal fühlbar ist, das unter Umständen dazu beitragen kann, den Fahrzeugführer in einer ohnehin kritischen Bremssituation vom Verkehrsgeschehen abzulenken»
Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine hydraulische Mehrkreisbremsanlage mit Schlupfregelung mit den eingangs genannten Merkmalen zu schaffen, bei der der Betrieb des Pumpaggregates keinen Einfluß auf die Stellung des Bremspedals hat.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelost, daß 'die beiden Ausgänge des Pumpaggregates am vom Hauptzylinderdruck gesteuerten, normalerweise gesperrten Bremsventilen angeschlossen sind und daß in den Verbindungen zwischen dem Tandemhauptzylinder und den Radbremsen durch vom Ausgangsdruck der Bremsventile sperrbare Trennventile angeordnet sind« Bei einer derartigen Ausgestaltung ergibt
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sich in vorteilhafter Weise, daß der Bremsdruck in der Anbremsphase zunächst über die geöffneten Trennventile zu den Radbremsen gelangt, wobei am Hauptzylinder ein weg- oder druckabhängig schaltendes Schaltorgan vorgesehen ist, das den Antrieb des Pumpaggregates in Betrieb nimmt. Sobald vom Pumpaggregat ein entsprechender Druck erzeugt wird, schließen die Trennventile, so daß die Verbindungen zwischen dem Tandemhauptzylinder und den Radbremsen gesperrt sind. Mit Hilfe der Bremsventile werden nunmehr die Aüsgangsdrücke des Pumpaggregates in Abhängigkeit von den Drücken in den Arbeitskammern des Tandemhauptzylinders moduliert, so daß während der Bremsschlupfregelung der vom Pumpeaggregat zur Verfugung gestellte Druck nicht unmittelbar zu den Radbremsen gelangt, sondern einen Verlauf aufweist, der von der jeweiligen Betätigungskraft abhängig ist. Sollte die aus dem Pumpaggregat und dem Elektromotor bestehende Energieversorgung infolge einer Störung ausfallen, so bleiben die Trennventile geöffnet, so daß die Radbremsen unmittelbar durch den Tandemhauptzylinder betätigbar s.ind. Vorzugweise ist die Aufteilung der Bremskreise so gewählt, daß eines der Bremsventile die Druckzufuhr zu Radbremsen de Hinterachse und ein anderes Bremsventil die Druckzufuhr zu Radbremsen der Vorderachse steuert. Die beschriebene Bremsanlage erfüllt ihre Funktion in entsprechender Weise, wenn dem Tandemhauptzylinder ein Vakuumbremskraftverstärker vorgeschaltet ist. Dadurch ist es in einfacher und vorteilhafter Weise möglich, die vorgeschlagene Bremsanlage nachträglich mit bereits bestehenden hydropneumatischen Bremsanlagen zu vereinigen.
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Die Bremsventile und die Trennventile der erfindungsgemäßen Bremsanlage sind vorzugsweise als Sitzventile ausgebildet, wobei jedes Trennventil einen mit einer Axialbohrung versehenen Ventilkolben aufweist. Eine Stirnfläche des Ventilkolbens ist in eine drucklose Kammer verschiebbar, Während an der anderen Stirnfläche des Ventilkolbens ein auf einen Ventilsitz vorgespanntes Ventilschließglied angeformt ist und durch das Ventilschließglied ein mit einem Pumpenausgang verbundener Ringraum abschließbar ist. Ferner ist es konstruktiv besonders einfa~ch, koaxial zum Ventilkolben einen vorn Druck des Hauptzylinders beaufschlagbaren Kolben anzuordnen, durch den die Axialbohrung des Ventilkolbens verschließbar und anschließend der am Ventilkolben angeformte Ventilsitz von seinem Sitz abhebbar ist« In vorteilhafter Weise sind zwischen den Ventilkolben und den Kolben der Bremsventile normalerweise drucklose Räume gebildet, die jeweils mit einem Schließkolben eines Trennventils hydraulisch verbunden sind»
EjLn Äusführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert«
In der Zeichnung ist mit 1 ein Tandemhauptsylinder bezeichnet, dem ein Vakuumbremskraftverstärker 2 vorgeschaltet ist, der seinerseits über ein Bremspedal 3 betätigbar ist. Der Tandemhauptzylinder 1 steht über Druckleitungen 4,5 mit einem drucklosen Nachlaufbehälter 6 in Verbindung» Der Tandemhauptzylinder 1 verfügt ferner über
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zwei Gehäuseanschlüsse 7,8, an denen Druckleitungen 9,10 angeschlossen sind. Die Druckleitung 9 steht mit einem Trennventil 11 in hydraulischer Verbindung, während die Druckleitung 10 mit einem Trennventil 12 hydraulisch verbunden ist.
Das Trennventil 11 verfügt über einen Eingangsraum 13, in dem ein axial verschiebbarer Kolben 14 untergebracht ist, dessen in der Darstellung linkes Ende als Ventilschließglied 15 ausgebildet ist. Koaxial zum Kolben 14 ist im Gehäuse 16 des Trennventils 11 eine Bohrung 17 ausgebildet, die in den Eingangsraum 13 mündet und an dieser Mündung eine durch das Ventilschließglied 15 verschließbaren Ventilsitz 18 bildet.
Der Kolben 14 ist als Stufenkolben ausgebildet und ragt unter Abdichtung in einen Raum 19, der ständig drucklos ist. Die größere Kolbenstufe 20 des Kolbens 14 ist in einer Zylinderbohrung 21 geführt, wobei die in der Darstellung rechte Stirnfläche der größeren Kolbenstufe 20 einen Raum 22 begrenzt. Von der Bohrung 17 führt eine Druckleitung 23 zu einem elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wege-Ventil 24, das bei Nichterregung einen freien hydraulischen Durchgang aufweist und seinerseits über eine Druckleitung 25 an Radbremsen 26,27 an der Hinterachse eines Kraftfahrzeuges angeschlossen ist.
Das Trennventil 12 ist wie das Trennventil 11 aufgebaut und verfügt über ein Gehäuse 28, einen Eingangsraum 29 und einen Kolben 30, der an dem in der Darstellung rechten Ende ein Ventilschließglied 31 trägt und mit einer
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größeren Kolbenstüfe 32 in einer Zylinderbohrung 33 geführt ist. Das Trennventil 12 verfügt ferner über einen Raum 34/ der ständig drucklos ist„und über einen Raum 35, der von der Stirnfläche der gröseren Kolbenstufe 32 begrenzt ist« Das Trennventil 12 weist ferner eine Bohrung 36 auf, die in den Eingangsraum 29 mündet und einen dem Ventilschließglied 3L gegenüberliegenden Ventilsitz 37 bildet. Von der Bohrung 36 führt eine Druckleitung 38 zu elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wege-Ventilen 39,40, die in der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage eine hydraulische Verbindung zu Radbremsen 41,42 an der Vorderachse des Kraftfahrzeuges herstellen«
Weitere Bestandteile der in der Zeichnung dargestellten Bremsanlage sind Bremsventile 43 1 44,? denen über Druckleitungen 45/46 der an den Gehäuseanschlüssen 7,8 des Tandemhauptzylinders herrschende Druck zugeführt wird. Das Bremsventil 43 verfügt über eine Eingangskammer 47, in der ein Kolben 48 axial verschiebbar geführt und durch eine Druckfeder 49 belastet ist„ Das in der Darstellung rechte Ende des Kolbens 48 ragt in einen Steuerraum 50 und ist als Ventilschließglied 51 ausgebildet. Der Steuerraum 50 wird andererseits von einer Bohrung 52 begrenzte die sich radial nach außen erweitert und einen Ventilsitz 53 bildet» Am Ventilsitz 53 ist ein Ventilschließglied 54 anlegbar,, das Bestandteil eines mit einer Axialbohrung 55 versehenen Kolbens 56 ist, der durch eine Druckfeder 57 gegen den Ventilsitz 53 vorgespannt ist. Das in der Darstellung rechte Ende des Kolbens 56 ragt unter Abdichtung in einen Raum 58, in dem ständig atmosphärischer Druck hergestellt ist»
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Die Bremsventile 43, 44 sind identisch aufgebaut, wobei eine Eingangskammer 59 des Bremsventils 44 über die Druckleitungen 46,9 eine Verbindung zum Gehäuseanschluß 8 des Tandemhauptzylinders 1 hat. In die Eingangskammer 59 des Trennventils 44 ragt ein Kolben 60, der durch eine Druckfeder 61 belastet ist. Das in der Darstellung rechte Ende des Kolbens 60 ragt unter Abdichtung in einen Steuerraum 62 und ist ebenfalls als Ventilschließglied 63 ausgebildet. In den Steuerraum 62 ragt ferner ein mit einem Ventilschließglied 64 versehener Kolben 65, der über eine Axialbohrung 66 verfügt und mit seinem in der Darstellung rechten Ende in einen ständig drucklosen Raum 67 ragt. Das Ventilschließglied 64 des Kolbens 65 wirkt ebenfalls mit einem Ventilsitz 68 des Trennventils 44 zusammen und ist durch eine Druckfeder 69 gegen den Ventilsitz 68 vorgespannt.
Von den Steuerräumen 50,62 der Bremsventile 63,44 führen Druckleitungen 70,71 zu den Räumen 22,35 der Trennventile 11,12. Von den Druckleitungen 70,71 bestehen ferner Verbindungen 72,73 zu den elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wege-Ventilen 39,40,24, wobei in die Verbindungen 72,73 Rückschlagventile 74,75 eingeschaltet sind.
In der in der Zeichnung dargestellten Bremsanlage ist zur Bereitstellung einer hydraulischen Fremdenergie ein zweikreisiges Pumpenaggregat 76,77 vorgesehen/ das durch einen Elektromotor 78 antreibbar ist. Beispielsweise wird der Elektromotor 78 in Betrieb genommen, wenn das Bremspedal 3 einen einstellbaren Weg ausgeführt hat. Dem
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zweikreisigen Pumpaggregat 76,77 sind Ufoerdruckventile 79,-80 parallelgeschaltet,, die die Ausgangsdrücke des Pumpenaggregates 76,77 begrenzen» Die Saugseiten des pumpaggregates 76,77 sind am drucklosen Nachlaufbehälter 6 angeschlossen, während die Druckseiten über Leitungen 81,82 mit den Bremsventilen 43,44 verbunden sind» Ferner sind an -den Saugseiten des Pumpaggregates 76,77 Druckspeicher 83,84 angeschlossen, die ihrerseits über Druckleitungen 85,86 mit elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wege-Ventilen 87,88,89 verbunden sind. Die elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wege-Ventile 87,88,89 sind bei Nichterregu-ng gesperrt, so daß'das den Radbremsen 41,42,26,27 zugeführte Druckmittel nicht entweichen kann.
Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschrieben Bremsanlage näher erläutert, wobei vom Bremslosezustand ausgegangen wird, in dem keine Betätigungskraft auf das Bremspedal 3 ausgeübt wird und alle beweglichen Teile die aus der Zeichnung ersichtliche Position einnehmen. Wird eine Betätigungskraft auf das Bremspedal 3 ausgeübt, so findet unter Unterstützung des Vakuumbremskraftverstärkers ein Druckaufbau in den Arbeitskammern des Tandemhauptzylinders 1 statt. Dieser Druck gelangt über die Gehäuseanschlüsse 7,8 und die Druckleitungen 9,10 zu den Trennventilen 11,12, die zunächst geöffnet sind» über die Druckleitungen 23,38 gelangt der im Tandemhauptzylinder erzeugte Druck somit zu den Radbremsen 26,27,41,42. Der im Tandemhauptzylinder 1 vorherrschende Druck gelangt ferner über die Druckleitungen 45,46 zu den Eingangskammern 47,59 der Bremsventile 43,44, so daß die Kolben
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48,60 gegen die Kraft der Druckfedern 49,61 in der Darstellung nach rechts verschoben werden, wodurch sich die an den Kolben 48,60 angeformten Ventilschließglieder
51.63 an den Mündungen der Axialbohrungen 55,66 der Kolben 56,65 anlegen und die Steuerräume 50,62 vom drucklosen Nachlaufbehälter 6 abtrennen.
Bei Bremsbetätigung wird gleichzeitig der Elektromotor in Betrieb gesetzt, wodurch das zweikreisige Pumpenaggregat 76,77 einen hydraulischen Druck erzeugt, der über die Druckleitungen 81,82 den Bremsventilen 43,44 zugeführt wird. Dabei erfolgt eine Druckbegrenzung der Ausgangsdrücke des Pumpenaggregats 76,77 durch die Überdruckventile 79,80, die oberhalb einstellbarer Druckwerte das vom Pumpenaggregat 76,77 geförderte Druckmittel zurück zum drucklosen Rücklaufbehälter 6 leiten. Bei einer Erhöhung der Betätigungskraft auf das Bremspedal 3 wird schließlich in den Eingangskammern 47,49 ein Druck erreicht werden, bei dem die Kolben 56,65 gegen die Kräfte der Druckfedern 57,69 in der Darstellung nach rechts verschoben werden, so daß die Ventiischließglieder
54.64 von den Ventilsitzen 53,68. abheben und unter Druck stehendes Druckmittel in die Steuerräume 50,62 gelangt. Der auf diese Weise in den Steuerräumen 50,62 eingestellte Druck ist der auf das Bremspedal ausgeübten Betätigungskraft proportional und gelangt über die Druckleitungen 70,71 zu den Räumen 22,35 der Trennventile 11,12/ so daß sich die Kolben 14,30 der Trennventile 11,12 in der Darstellung nach links verschieben und die Ventilschließglieder 15,31 an den Ventilsitzen 18,37 zur Anlage kommen. In dieser Schaltposition sind die Ver-
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bindungen zwischen dein Tandemhauptzylinder 1 und den Radbremsen 26,27,41,42 unterbrochen. Die Druckbeaufschlagung der Radbremsen erfolgt nunmehr durch die hydraulisch betätigten Bremsventile 43,44, die den in den Steuerräumen 50,62 eingestellten Druck über die Verbindungen 72,73 den Radbremsen 26,27,41,42 zuleiten.
Erkennt eine nicht dargestellte SchlupfÜberwachungselektronik einen kritischen Zustand an einem oder mehreren Fahrzegrädern, so werden die den Fahrzeugrädern zugeordneten 2/2-Wege~Ventile 39,40,24 umgeschaltet, so daß der Druck in den Radbremsen 41,42,26,27 konstant bleibt. Ist es zur Abwendung eines Blockierzustandes notwendig, den Druck in einer oder mehreren der Radbremsen 26,27,41,42 zu senken, so v/erden ebenfalls die elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wege-Ventile 87,38,83 umgeschaltet, so daß Druckmittel aus den Radbremsen 26,27,41,42 entnommen wird und in die Druckleitungen 85,86 strömt„ Das aus den Radbremsen 26,2 7,41,4 2 entnommene Druckmittel wird dabei teilweise von den Druckspeichern 83,84 aufgenommen. Beim Bremslösevorgang kehren sich die geschilderten Bewegungsvorgänge um, bis schließlich im Bremslösezustand die aus der Darstellung ersichtliche Lage der beweglichen Teile wiederhergestellt ist.
Wird infolge einer Störung des Pumpenaggregates 76,77 in den Druckleitungen 81,82 kein Druck aufgebaut, so verbleiben die Trennventile 11,12 in einer geöffneten Stellung, in der die Radbremsen 26,27,41,42 direkt durch den Tandemhauptzylinder 1 unter Druck gesetzt werden.
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Claims (1)

  1. Jo Beiart - 178 J0 Burgdorf - 103
    Patentansprüche
    Hydraulische zweikreisbremsanlage mit Schlupfregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der an voneinander hydraulisch getrennten Bremskreisen über elektromagnetisch betätigbare Mehrstellungs- ventile Radbremsen angeschlossen sind, bei der die Bremskreise einerseits durch einen Tandemhauptzylinder unter Druck setzbar und andererseits mit einem elektromotorisch antreibbaren,? zweikreisigen Pumpaggregat verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgänge des Puropaggregates (76,77) an vom Hauptzylinderdruck gesteuerten, normalerweise gesperrten Bremsventilen (43,44) angeschlossen sind und daß in den Verbindungen zwischen dem Tandemhauptzylinder (1) und den Radbremsen (26,27,41,42) durch vom Ausgangsdruck der Bremsventile (43,44) sperrbare Trennventile (11,12) angeordnet sind»
    '2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Bremsventile (43,44) die Druckzufuhr zu Radbremsen (26,27) der Hinterachse und ein anderes Bremsventil die Druckzufuhr zu Radbremsen (41,42) der Vorderachse steuert.■
    3, Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tandemhaupt-' zylinder (1) ein Vakuumbremskraftverstärker (2) vorgeschaltet ist»
    ALFRED TEVES GMBHi* ϊ . βϊ " :..·..·· ; ρ 5287
    4. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t, daß die Bremsventile (43,44) und die Trennventile (11,12) als Sitzventile ausgebildet sind.
    5. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e ϊ· c h η e t, daß jedes Bremsventil (43,44) einen mit einer Axiaibohrung (55,6) versehenen Ventilfciolben (56,65) aufweist, daß die eine Stirnfläche des Ventilkolbens (56,65) gedichtet in eine drucklose Kammer (58,67) verschiebbar ist, daß an der anderen Stirnfläche des, Vöntilkolbens (56,65) ein auf einen Ventilsitz (53,68) vorgespanntes Ventilschließglied (64,54) angeformt ist, daß durch das Ventilschließglied (54,64) eiri mit einem Pumpenausgang verbundener Ringraum abschließbar ist und daß koaxial zum Ventilkolben (56,65) ein vom Druck des Hauptzylinders (1) beaufschlagbarer Kolben (48,60) angeordnet ist, durch den die Axialbohrung (55,66) des Ventilkolbens (56,65) verschließbar und anschließend das am Ventilkolben angeformte Ventilschließglied (64,54) von seinem Sitz (53,68) abhebbar ist.
    6. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilkolben (56,65) und Kolben (48,60) der Bremsventile (43,44) normalerweise drucklose Räume (50,62) gebildet sind, die jeweils mit einem Schließkolben (14,30) eines Trennventils (11,12) hydraulisch verbunden sind.
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