DE3931469A1

DE3931469A1 - Blockiergeschuetzte hydraulische bremsanlage

Info

Publication number: DE3931469A1
Application number: DE19893931469
Authority: DE
Inventors: Guenther Vogel
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1989-09-21
Filing date: 1989-09-21
Publication date: 1991-04-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine blockiergeschützte hy draulische Bremsanlage, gemäß dem Oberbegriff des An spruches 1. Eine derartige Bremsanlage ist in dem Hauptpatent (Anmeldung P 38 17 785.4 vom 26.05.1988) beschrieben. Diese Anlage arbeitet nach dem folgenden Prinzip. Zum Betätigen der Bremse wird ein Hauptbremszylinder mittels eines Pedals betä tigt. Die Pedalkraft wird durch einen Vakuumbremskraftver stärker verstärkt. Der Bremskraftverstärker weist eine beweg liche Wand auf, die eine Vakuumkammer von einer belüftbaren Kammer trennt. Mit dem Pedal wird ein Steuerventil betätigt, über das die Arbeitskammer belüftet wird, wobei die einströ mende Luft die bewegliche Wand auf den Hauptbremszylinder zu drängt. Eine an der beweglichen Wand abgestützter Stößel be tätigt den Hauptbremszylinder.

Wächst dabei der Druck in den an den Hauptbremszylinder ange schlossenen Bremskreisen derart an, daß die Gefahr besteht, daß eines der Räder blockiert, so schaltet die Anlage in den Antiblockier-Modus. Dazu wird die Arbeitskammer evakuiert und die Vakuumkammer belüftet. Die einströmende Luft drängt die bewegliche Wand vom Hauptbremszylinder weg, so daß dieser druckentlastet wird. Durch die in den Bremsleitungen einge fügten Sperrventile können die Radbremsen vom Hauptzylinder abgekoppelt werden, so daß die Druckminderung nur in den Rad bremsen wirksam wird, die den blockiergefährdeten Rädern zu geordnet sind.

Die Be- bzw. Entlüftung der Arbeitskammer erfolgt über das Steuerventil. Dies ist in üblicher Weise so gestaltet, daß der Außenluftanschluß durch die nach außen hin offene Steuer hülse gebildet wird.

Gemäß dem Hauptpatent wird dieser Anschluß durch eine Kappe verschlossen, durch die der Pedalkolben dichtend hindurchge führt ist. Die Kappe erhält einen Anschluß, der über Um schaltventile entweder an die Atmosphäre oder an die Vakuum quelle gelegt wird.

Es ist sofort ersichtlich, daß diese Anlage äußerst störan fällig ist. Tritt nämlich ein Defekt an der Dichtung der Kap pe auf, so kann die Anlage nicht mehr im Antiblockier-Modus betrieben werden.

Weiterhin ist diese Konstruktion sehr aufwendig und voluminös.

Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, das Hauptpatent so weiterzubilden, daß die Be- und Entlüftung der Arbeitskam mer mit wenig aufwendigeren Mitteln erfolgt, die darüber hin aus auch sicherer im Betrieb sind.

Die Aufgabe wird mit den Mitteln gelöst, die im kennzeichnen den Teil des Anspruches 1 genannt sind.

Vorteilhafte Ausgestaltung des Steuerventils sind in den Un teransprüchen benannt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, den Vakuumbremskraftverstärker als Tandem auszubilden, damit eine ausreichend große Kraft erzeugt werden kann, um im Antiblockier-Modus die Fußkraft zu kompensieren, so daß ggf. der Hauptbremszylinderdruck vollständig abgebaut werden kann.

Im folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispieles die Er findung noch einmal erläutert werden. Dabei zeigt die Fig. 1 in schematischer Darstellung die Bremsanlage und die Fig. 2 das Steuerventil des Bremskraftverstärkers.

Die Bremsanlage besteht aus einem Unterdruckbremskraftver stärker 1, der einen Hauptbremszylinder 2 betätigt. Dieser weist zwei Arbeitskammern 3, 4 auf, an den über Bremslei tung 5 und 6 die Radbremsen 20 bis 23 angeschlossen sind. Je der Radbremse ist ein Sperrventil 16-19 zugeordnet, das elektromagnetisch betätigt wird, und in seiner Grundstellung offen ist. Den Rädern sind Sensoren 25-28 zugeordnet, die die Winkelgeschwindigkeit des jeweiligen Rades erfassen. Die Sperrventile 16-19 ermöglichen es, Druckänderungen im Haupt bremszylinder 2 nur an ausgewählte Radbremsen weiterzuleiten. Die Sperrventile der Radbremsen, die der Druckänderung nicht unterworfen sein sollen, werden angesteuert und in die Sperr stellung geschaltet.

Der Unterdruckbremskraftverstärker 1 besteht aus einem Ge häuse 7, der durch eine Trennwand 8 in zwei Bereiche unter teilt wird. Jeder Bereich wird durch eine bewegliche Wand 9 und 10 in eine Vakuumkammer 50 bzw. 52 und in eine Arbeits kammer 51 bzw. 53 unterteilt. Die Wände 9, 10 werden mittels Rollmembranen 11 im Gehäuse 7 dichtend geführt.

Ein Steuergehäuse 12 besteht aus einer Steuerhülse 13 und einen daran angesetzten Topf 15. Die Steuerhülse 13 nimmt das Steuerventil 14 auf und ist durch die vom Hauptbremszylinder abgewandte Wand des Verstärkergehäuses 7 dichtend hindurchge führt. An die Steuerhülse 12 schließt sich in Richtung auf den Hauptbremszylinder der Topf 15 an, der dichtend durch die Trennwand 8 hindurchgeführt ist. Dabei ist die erste beweg liche Wand 9 an der Steuerhülse 13 befestigt, während die zweite bewegliche Wand 10 am Topf 15 befestigt ist und zwar in dem Bereich, der dem Hauptbremszylinder 2 zugewandt ist.

Innerhalb des Topfs 15 liegt im Anschluß an die Steuer hülse 13 eine Reaktionseinheit, die im wesentlichen aus einem Reaktionselement 29 besteht. An dem Reaktionselement 29 stützt sich einerseits ein Reaktionskolben 30 und anderer seits ein Stößel 31, der dichtend durch den Topfboden hin durchgeführt ist und an dem Druckstangenkolben 32 des Haupt bremszylinders 2 anliegt.

Zur weiteren Beschreibung des Steuerventils 14 wird auf die Fig. 2 Bezug genommen. Der Reaktionskolben 30 ist mit dem Pedalkolben 33 verbunden. Konzentrisch um den Reaktionskol ben 30 ist ein Träger 34 angeordnet, der einen Anschlag 35 aufweist, der am Reaktionskolben 30 anliegt. Eine Feder 36 zwischen dem Pedalkolben 33 und dem Träger 34 hält den Trä ger 34 in Anschlag am Reaktionskolben 30. Das Steuerventil 14 besteht aus einem ersten, inneren Dichtsitz 37, der am Trä ger 34 ausgebildet ist und einem zweiten, äußeren Dicht sitz 38, der an der Steuerhülse 13 ausgebildet ist. Beide Dichtsitze 37, 38 liegen in etwa in einer Ebene, die senk recht zur Betätigungsachse steht. Den beiden Dicht sitzen 37, 38 gegenüber liegt ein Ventilring 39, der über eine Feder 42, am Pedalkolben 33, abgestützt ist. Der innere Drehsitz 37 kann in Verbindung mit dem Ventilring 39 als Zu flußventil und der äußere Dichtsitz in Verbindung mit dem Ventilring als Trennventil bezeichnet werden.

Eine weitere Feder 43 bestimmt die Grundstellung des Pedal kolbens 33 derart, daß der innere Dichtsitz 37 am Ventil ring 39 anliegt, während der äußere Dichtsitz 38 einen Ab stand zum Ventilring 39 aufweist. Auf diese Weise besteht eine Verbindung zwischen der Vakuumkammer 52 und der Arbeitskam mer 53 über den Kanal 41 und den Kanal 40. Wird nun der Kol ben 33 betätigt, so bewegt sich der Reaktionskolben 30 und der an ihm anliegende Trägerkörper 34 in Betätigungsrichtung, wobei der Ventilring 39 zunächst in Anlage am inneren Dicht sitz 37 verbleibt. Sobald der Ventilring 39 den äußeren Dichtsitz 38 erreicht hat, ist seine weitere Bewegung gehin dert, so daß sich bei fortgesetzter Bewegung des Pedalkol bens 33 der innere Dichtsitz 37 vom Ventilring 39 löst. In dieser Situation ist die Verbindung zwischen den Kanälen 41 und 40 gesperrt, so daß auch keine Verbindung mehr besteht zwischen den Arbeitskammern 51, 53 und den Vakummkam mern 50, 52. Vielmehr strömt Luft durch die nach außen offene Steuerhülse 13 am Pedalkolben 33 und am inneren Dichtsitz 37 vorbei in den Kanal 40 und von dort in die Arbeitskammern 51 und 53.

Solange der Trägerkörper 34 in Anlage am Reaktionskolben 30 verbleibt, unterscheidet sich die Wirkungsweise des Steuer ventils 14 in keiner Weise von den bekannten Steuerventilen für Vakuumbremskraftverstärker.

Seine besondere Funktion kann sich in Zusammenarbeit mit zwei Spulen 44, 45 entwickeln, wobei die eine Spule 44 fest am Steuergehäuse 12 und die andere Spule 45 am Trägerkörper 34 befestigt ist. Die Wicklungen erfolgen konzentrisch zum Re aktionskolben 30, so daß sich bei entgegengesetztem Strom durchfluß durch die Spulen 44, 45 abstoßende Magnetfelder aufbauen. Ist dies der Fall, so kann sich der Träger 34 gegen die Kraft der Feder 36 auf den Ventilring 39 zubewegen.

Die Anlage arbeitet nach dem folgenden Schema. In der Grund stellung sind die Kammern 50, 51, 52, 53 an eine Unterdruck quelle 54 gelegt: Die Vakuumkammern 50, 52 über ihre Außenan schlüsse und dem offenen Ventil 60 und die Arbeitskam mern 51, 53 über das offene Trennventil des Steuerventils 14. Das offene Trennventil bewirkt, daß die Vakuumkammer 52 mit der Arbeitskammer 53 verbunden ist. Die Arbeitskammern 51, 53 stehen über einen Längskanal 55 im Steuergehäuse und einem Durchbruch 56 durch die Topfwand in der Nähe des Topfbodens miteinander in Verbindung. Durch Betätigen des Pedalkol bens 33 wird das Trennventil geschlossen und das Zuflußventil geöffnet, so daß die Arbeitskammern 51, 53 belüftet werden. Die beweglichen Wände 8, 9 bewegen sich auf den Hauptbrems zylinder 2 zu, so daß über dem Stößel 31 eine Betätigung des Hauptbremszylinders 2 erfolgt. Die Sensoren 25-28 re gistrieren das Drehverhalten der Räder, so daß eine nicht dargestellte Auswerteinheit feststellen kann, wenn eines der Räder zu blockieren droht. Dann schaltet die Anlage in Anti blockier-Modus, in dem zunächst der Hauptbremszylinderdruck gesenkt wird. Weiterhin schalten die Sperrventile 16-19 um, die den nicht blockiergefährdeten Rädern zugeordnet sind, so daß die Drucksenkung im Hauptbremszylinder 2 nur in den Rad bremsen der blockiergefährdeten Räder wirksam wird.

Die Druckabsenkung im Hauptbremszylinder 2 wird wie im fol genden beschrieben bewirkt. Zunächst wird die Stromversorgung der Spulen 44, 45 eingeschaltet. Gleichzeitig wird das Ventil 62 geöffnet. Der Strom durch die Spulen 44, 45 hat zur Folge, daß sich der Träger 34 auf den Ventilring 39 zubewegt, so daß sich der innere Dichtsitz 37 an den Ventilring 39 an legt. Das Zuflußventil ist geschlossen, wobei aber das Trenn ventil ebenfalls geschlossen bleibt. Über das Ventil 62 wird Luft aus den Arbeitskammern 51 und 53 abgesaugt, so daß die Bremskraftverstärkung verkleinert wird. Entsprechend geringer wird die Betätigungskraft auf dem Hauptbremszylinder. Die Entlüftung der Arbeitskammern 51 und 53 kann soweit erfolgen, daß keine Kraftverstärkung mehr stattfindet und nur noch die vom Fahrer ausgeübte Pedalkraft über den Reaktionskolben 30, den Reaktionselement 29 und den Stößel 31 auf den Hauptbrems zylinder 2 übertragen wird.

Mit Öffnen des Ventils 62 wird auch eine Verbindung zwischen den Arbeitskammern und den Vakuumkammern hergestellt, da Ventil 60 geöffnet ist. Dadurch stellt sich sehr schnell ein Druckausgleich ein, weshalb keine Verstärkung mehr stattfin det. Die Geschwindigkeit des Druckausgleichs ist dabei nicht von der begrenzten Saugleistung der Unterdruckquelle abhän gig, die im allgemeinen vom Ansaugbereich eines Ottomotors dargestellt wird, sondern nur von dem Strömungsquerschnitt der Ventile 60 und 62.

Reicht dies nicht aus, können nun die Vakuumkammern 50 und 52 belüftet werden, indem das Ventil 60 geschlossen und das Ventil 61 geöffnet wird. Es strömt nun Luft in die Vakuumkam mern 50 und 52, die eine Gegenkraft zur Pedalkraft erzeugt. Durch die Tandemausführung des Verstärkers wird die wirksame Fläche so groß, daß auch bei geringen Druckunterschieden zwi schen der Vakuumquelle und der Atmosphäre eine so große Kraft erzeugt wird, daß die üblicherweise von Fahrern aufgebrachte Pedalkraft kompensiert wird. Zur erneuten Druckbelastung des Hauptbremszylinders werden zunächst wieder die Vakuumkam mern 50, 52 entlüftet und anschließend die Arbeitskammern 51 und 53 belüftet.

Bezugszeichenliste:

1 Unterdruckbremskraftverstärker
2 Hauptbremszylinder
3 Arbeitskammer
4 Arbeitskammer
5 Bremsleitung
6 Bremsleitung
7 Gehäuse
8 Trennwand
9 bewegliche Wand
10 bewegliche Wand
11 Rollmembran
12 Steuergehäuse
13 Steuerhülse
14 Steuerventil
15 Topf
16 Sperrventil
17 Sperrventil
18 Sperrventil
19 Sperrventil
20 Radbremse
21 Radbremse
22 Radbremse
23 Radbremse
25 Sensor
26 Sensor
27 Sensor
28 Sensor
29 Reaktionselement
30 Reaktionskolben
31 Stößel
32 Druckstangenkolben
34 Träger
35 Anschlag
36 Feder
37 Dichtsitz
38 Dichtsitz
39 Ventilring
40 Kanal
41 Kanal
42 Feder
43 Feder
44 Spule
45 Spule
50 Vakuumkammer
51 Arbeitskammer
52 Vakuumkammer
53 Arbeitskammer
54 Unterdruckquelle
55 Längskanal
56 Durchbruch
60 Ventil
61 Ventil
62 Ventil

Claims

1. Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem wirkungsmäßig zwischen Bremspedal und Hauptbremszylinder angeordneten Vakuum bremskraftverstärker, der zumindest zwei durch eine be wegliche Wand voneinander getrennte Kammern aufweist, von denen die erste (Vakuumkammer) mit einer Vakuumquelle ver bindbar und die zweite (Arbeitskammer) über ein mittels einer mit dem Bremspedal gekoppelten Pedalkolben betätig baren Steuerventil belüftbar ist, um eine zu Bremspedal kraft proportionale Verstärkungskraft zu erzeugen, wobei das Steuerventil ein Trennventil in der Verbindungslei tung zwischen der Vakuumkammer und der Arbeitskammer und ein Zuflußventil für die Verbindung der Arbeitskammer mit der Atmosphäre umfaßt, mit Radbremsen, die über Bremslei tungen, in denen Sperrventile eingesetzt sind, an die Ar beitsräume des Hauptbremszylinders angeschlossen sind, mit den zu bremsenden Rädern zugeordneten Sensoren, die das Drehverhalten der Räder erfassen, um ein Blockieren fest zustellen, mit elektromagnetisch betätigten Ventilen zum Be- und Entlüften der Arbeits- und der Vakuumkammer, mit einer zentralen Regelelektronik, die die Signale der Sensoren auswertet, um Steuersignale für die Sperrventile und die elektromagnetischen betätigten Ventile zu erzeu gen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufluß ventil einen elektromagnetisch angetriebenen Träger (34) aufweist, der den Dichtsitz (27) des Zuflußventils trägt und relativ zum Pedalkolben bewegbar ist, wobei zur Ent lüftung der Arbeitskammer die Steuerelektronik ein Signal für den elektromagnetischen Antrieb (44, 49) erzeugt, so daß das Zuflußventil geschlossen ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Träger (34) mittels einer Feder (36) gegen einen Anschlag (35) gehalten ist, und auf diese Weise der Bewegung des Pedalkolbens (33) folgt.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der elektromagnetische Antrieb aus zwei Spulen (44, 45) besteht, wobei die eine Spule (45) am Träger (34) und die andere Spule (44) an dem Steuerge häuse (12) des Steuerventils (14) befestigt ist, und daß die Spulen (44, 45) bei Stromdurchfluß sich abstoßende Magnetfelder erzeugen, wodurch der Träger (34) gegen die Kraft der Feder (36) auf den Ventilkörper (39) des Steu erventils (14) zubewegt wird.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Träger (34) als Hülse ausgebil det ist, und auf einem Reaktionskörper (34) gleitet, an dem der Pedalkolben (33) abgestützt ist.

5. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Vakuumbremskraftverstärker (1) durch eine Trennwand (8) in zwei Bereiche geteilt ist, wobei jeder Bereich durch eine bewegliche Wand (8, 9) in eine Vakuumkammer, und eine Arbeitskammer (51, 53), auf geteilt ist.

6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuerhülse (13) des Steuer ventils einen topfförmigen Vorsatz (15) aufweist, der dichtend durch die Trennwand (8) hindurchgeführt ist.

7. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vakuumkammern (50, 52) je einen Außenanschluß aufweisen.

8. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Arbeitskammern (51, 53) über ein Kanalsystem (55, 56) in der Steuerhülse (13) bzw. in dem an die Steuerhülse (13) anschließenden Topf (15) mitein ander verbunden sind.