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DE4104069C2 - Bremsanlage mit Einrichtungen sowohl zur Regelung des Bremsschlupfes als auch des Antriebsschlupfes - Google Patents

Bremsanlage mit Einrichtungen sowohl zur Regelung des Bremsschlupfes als auch des Antriebsschlupfes

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Publication number
DE4104069C2
DE4104069C2 DE4104069A DE4104069A DE4104069C2 DE 4104069 C2 DE4104069 C2 DE 4104069C2 DE 4104069 A DE4104069 A DE 4104069A DE 4104069 A DE4104069 A DE 4104069A DE 4104069 C2 DE4104069 C2 DE 4104069C2
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Germany
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brake
valve
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pump
pressure
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Jochen Burgdorf
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Continental Teves AG and Co OHG
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage mit Einrichtungen sowohl zur Regelung des Bremsschlupfes als auch des Antriebsschlupfes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der nicht vorveröffentlichten DE 40 00 837 A1 ist bereits eine Bremsanlage der angegebenen Art beschrieben, die zwischen dem Hauptbremszylinder und der Radbremse in der Bremsleitung eine Pumpe aufweist, die das Druckmittel des Hauptbremszylinders sowohl in Richtung eines stromaufwärts zu einem Einlaßventil befindlichen Hochdruckspeichers als auch über das in Grundstellung geöffnete Einlaßventil zur Radbremse fördert. Zwischen dem Einlaßventil und der Radbremse befindet sich im Bremsleitungspfad eine mit dem Hauptbremszylinder verbundene Nebenleitung, in die ein in Richtung des Hauptbremszylinders öffnendes Rückschlagventil eingesetzt ist. Ferner befindet sich zwischen dem Rückschlagventil und dem Hauptbremszylinder in der Nebenleitung ein in Grundstellung geöffnetes ASR-Ventil. Eine mit der Radbremse und der Nebenleitung in Verbindung stehende Rücklaufleitung nimmt ein in Grundstellung geschlossenes Auslaßventil auf, dem stromabwärts ein Niederdruckspeicher und ein in Richtung der Bremsleitung öffnendes Rückschlagventil folgt. Die Rücklaufleitung mündet zwischen einem stromaufwärts zur Pumpe angeordneten Trennventil und dem Pumpensaugventil in die Bremsleitung ein.
Aus der DE 38 00 854 A1 ist eine Bremsanlage bekannt, die nach dem Rückförderprinzip arbeitet, wozu in der Rücklaufleitung, die über Ventilmittel das Druckmittel der Radbremsen zu einem Niederdruckspeicher leitet, eine Pumpe eingesetzt ist. Zur Unterstützung der Pumpenwirksamkeit in einer Antriebsschlupfregelung (ASR) ist ein zuschaltbarer Druckmittelspeicher an der Rücklaufleitung angeschlossen. Im ASR-Betrieb ist der Hauptbremszylinder durch ein in Schließstellung befindliches Trennventil von den Radbremsen getrennt.
Schließlich geht aus der DE 38 32 023 A1 eine Bremsanlage nach dem Rückförderprinzip hervor, bei der die Pumpe über ein Umschaltventil im ASR-Betrieb mit dem Hauptbremszylinder verbindbar, jedoch in einer Normalbremsung und Blockierschutzregelung vom Hauptbremszylinder hydraulisch getrennt ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremsanlage der angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die Radbremsen ein möglichst günstiges Ansprechverhalten haben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Bremsanlage der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt, die im folgenden beschrieben werden soll.
Die Bremsanlage besteht aus einem Hauptbremszylinder 1, an den über eine Bremsleitung 2 Radbremsen 3 angeschlossen sind. Die Bremsleitung 2 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 1 bis zu einem Trennventil 5. Vom Trennventil 5 führt das zweite Bremsleitungsstück 2" zur Pumpe 7. Das Bremsleitungsstück schließt an ein erstes Saugventil 8 der Pumpe 7 an. Dieses Saugventil 8 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 7 an. Es führt zu einem Rück­ schlagventil 10, das zur Pumpe 7 hin sperrt. Von diesem Rück­ schlagventil 10 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 2 geöffnet, in der Schaltstellung gesperrt. Die Einlaßventile 11 werden im allgemeinen elektromagnetisch betätigt.
Wie schon erwähnt, sind die Radbremsen 3 über eine Nebenbrems­ leitung 4 unmittelbar mit dem Hauptbremszylinder 1 verbunden. In den Zweigästen zu jeder Radbremse 3 befindet sich je ein Rückschlagventil 12, das zur Radbremse 3 hin sperrt. In dem gemeinsamen Teilstück der Nebenbremsleitung 4 ist ein ASR-Ven­ til 13 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 14 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 15 werden im all gemeinen elektromagnetisch betätigt. Die Rücklaufleitung 14 schließt über ein zweites Saugventil 16 an die Pumpe 7 an. Das zweite Saugventil 16 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 einer begrenzten Förderkapazität der Pumpe 7 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 Einlaßventil 11 abzweigt. Sie führt zum Hauptbremszylinder 1, wobei in ihr ein entsperrbares Rückschlagventil 21 eingefügt ist, das zum Hauptbremszylinder 1 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 21. 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 zusammenwirkt, daß der Schließkörper 29 von seinem Dichtsitz entfernt gehalten ist. Das Trennventil 5 ist geöffnet. Wird der Hochdruckspeicher 19 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 Hochdruchspeicher 19 während einer Bremsschlupfregelung gefüllt wird, verschiebt sich der Speicherkolben 25 entgegen der Kraft der Speicherfeder 26. In einer bestimmten Position gelangt 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 Entnahmeleitung 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 Kolben 40 ist mit zwei Dichtungen 42 und 43 ausgerüstet, 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 16 und zum Druckventil 9. Es soll sich um eine selbstansaugende Pumpe 7 handeln, wobei durch entsprechende Mittel sichergestellt ist, daß der Kolben 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 Hauptbremszylinder 1 in Tandemausführung eingesetzt, wobei an jede Kammer dieses Hauptbremszylinders 1 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 dargestellt. Die Einlaßventile 11 sind geöffnet, die Auslaßventile 15 geschlossen und das ASR-Ventil 13 geöffnet. Die Pumpe 7 wird nicht angetrieben, der Hochdruckspeicher 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 5 dem ersten Saug­ ventil 8, dem Pumpenraum 45, dem Druckventil 9, dem Rück­ schlagventil 10 und den offenen Einlaßventilen 11 Druckmittel 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 Nebenbremsleitung 4, also über die sich öffnenden Rück­ schlagventile 12 und dem ASR-Ventil 13, zurück zum Haupt­ bremszylinder 1.
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 Speicherkolben 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 3 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 ebenfalls 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 jeweilige Einlaßventil 11, das in seine Sperrstellung schaltet. Gleichzeitig wird durch ein entsprechendes Steuersignal der Steuereinheit das jeweilige Auslaßventil 15 geöffnet. Weiterhin veranlaßt die Steuerschaltung, daß der Pumpenantrieb eingeschaltet wird, so daß sie ihre Förderung aufnimmt. Das ASR-Ventil 13 bleibt offen.
Aus den Radbremsen 3 fließt Druckmittel zunächst in den Nie­ derdruckspeicher 17, wodurch der Bremsdruck gesenkt wird. Die Pumpe 7 saugt über das zweite Saugventil 16 Druckmittel ab und fördert dies in den Speicherraum 27 des Hochdruckspeichers 19. Dessen Speicherkolben 25 wird verschoben, so daß das Trennventil 5 schließt. Eine erneute Druckerhöhung in den Radbremsen 3 wird dadurch erreicht, daß das zugehörige Auslaß­ ventil 15 schließt und das zugehörige Einlaßventil 11 öffnet. Dadurch fließt Druckmittel aus dem Hochdruckspeicher 19 zurück in die Radbremse 3. Mittels der Rückschlagventile 12 wird der Druck in der Radbremse 3 begrenzt auf den Hauptzylinderdruck, 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 bewirkt, daß stets ein kleiner Restdruck in der Radbremse 3 verbleibt, 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 Saugventils 16 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 wechselnden Reibverhältnissen auf der Straße kann es vorkommen, daß der Hochdruckspeicher 19 nicht in der Lage ist das Druckmittel­ volumen der Radbremse 3 vollständig aufzunehmen. Er erreicht eine Position, in der das Rückschlagventil 21 entsperrt wird. Weiteres Druckmittel wird dann über die Entnahmeleitung 20 zurück in den Hauptbremszylinder 1 gefördert. Nur in diesen selten vorkommenden Fällen, kommt es zu einer Rückwirkung der Regelung auf den Hauptbremszylinder 1 und damit auf das Pedal. Die Auslegung hat aber den Vorteil, daß der Hochdruckspeicher 19 mit einem kleinen Aufnahmevolumen ausgestattet werden kann, so daß der Hochdruckspeicher 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 notwendig, 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 Drehmoment 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 7 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 8 nur einen geringen Öff­ nungsdruck aufweist. Weiterhin ist die Pumpe 7, wie schon er­ läutert, selbstansaugend ausgelegt. Das angesaugte Druckmittel wird über das Druckventil 9 zu den Radbremsen 3 gefördert und erzeugt dort einen Bremsdruck. Dieser Bremsdruck kann durch Öffnen und Schließen der Ein- und Auslaßventile 11, 15 in gleicher Weise moduliert werden, wie im Falle der Brems­ schlupfregelung. Befindet sich genügend Druckmittel im Bremskreis, so wird der Hochdruckspeicher 17 gefüllt und das Trennventil 5 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
Kolben
41
Exzenter
42
erste Dichtung
43
zweite Dichtung
44
Leitung
45
Pumpenraum
50
Vorratsbehälter

Claims (5)

1. Bremsanlage mit Einrichtungen sowohl zur Regelung des Bremsschlupfes als auch des Antriebsschlupfes, bestehend aus einem Hauptbremszylinder (1), an dem eine oder mehrere Radbremsen (3) angeschlossen sind, mit einer mit Einlaßventilen (11) versehenen Bremsleitung (2), in die eine Pumpe (7) eingefügt ist, die mit einem ersten Saugventil (8) an den Hauptbremszylinder (1) und mit einem Druckventil (9) an die Radbremsen (3) angeschlossen ist, mit einem in der Bremsleitung (2) zwischen dem Hauptbremszylinder (1) und der Pumpe (7) angeordneten Trennventil (5), mit einem an der Druckseite der Pumpe (7) angeschlossenen Hochdruckspeicher (19), wobei bei gefülltem Hochdruckspeicher (19) das Trennventil (5) die Bremsleitung (2) sperrt, mit einer ein ASR-Ventil (13) aufweisenden Nebenbremsleitung (4), die die Radbremsen (3) mit dem Hauptbremszylinder (1) direkt verbindet sowie mit einer mit Auslaßventilen versehenen, die Pumpe (7) mit den Radbremsen (3) verbindenden Rücklaufleitung (14), in der ein zweites Saugventil (16) eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Saugventil (16) einen Öffnungsdruck von größer als 1 bar aufweist.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der Pumpe (7) über eine Entnahmeleitung (20) mit dem Hauptbremszylinder (1) in Verbindung steht, wobei in die Entnahmeleitung (20) ein entsperrbares Rückschlagventil (31) eingefügt ist, das bei gefülltem Hochdruckspeicher (19) die Entnahmeleitung (20) freigibt.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (7) selbstansaugend ausgelegt ist.
4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (40) der Pumpe (7) mit zwei Dichtungen (42, 43) versehen ist, wobei der Bereich zwischen den Dichtungen (42, 43) über eine Leitung (44) mit einem Niederdruckspeicher (17) an der Rücklaufleitung (14) verbunden ist.
5. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Nebenbremsleitungen (4) zu den Radbremsen (3) je ein Rückschlagventil (12) angeord­ net ist, das zum Hauptbremszylinder (1) hin öffnet.
DE4104069A 1991-02-11 1991-02-11 Bremsanlage mit Einrichtungen sowohl zur Regelung des Bremsschlupfes als auch des Antriebsschlupfes Expired - Lifetime DE4104069C2 (de)

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