DE3423030A1

DE3423030A1 - Hydraulische servofahrzeugbremse

Info

Publication number: DE3423030A1
Application number: DE19843423030
Authority: DE
Inventors: Juan 6083 Walldorf Belart
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1986-02-20
Also published as: GB2160604A; FR2566353A1; JPS6118547A; GB2160604B; GB8514427D0; FR2566353B1; US4641891A

Description

Hydraulische Servofahrzeugbremse

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servofahrzeugbremse mit einem pedalbetätigten, zwei Hauptkolben aufweisenden Tandem-Hauptzylinder, daran über mindestens einen Bremskreis an-

und
geschlossenen Radbremszylindern,/einem zwischen das Pedal und den ersten Hauptkolben geschalteten Bremsventil, welches bei Betätigung durch das Bremspedal von einer an einen Nachlaufbehälter angeschlossenen hydraulischen Pumpe geliefertes Druckmittel gesteuert an den ersten Hauptkolben und gegebenenfalls unmittelbaran einen Bremskreis anlegt und dort einen geregelten Druck zur Verfügung stellt.

Bei derartigen Fahrzeugbremsen besteht das Problem, daß zur Anlegung der Bremsbacken an die Bremstrommel bzw. Bremsscheibe ein relativ großer Pedalweg erforderlich ist, weil in diesem Stadium der Bremsbetätigung erhebliche Druckmittelmengen aus dem Hauptzylinder zu den Radbremszylindern geführt werden muß.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fahrzeugbremse der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der der Pedalweg bis zum Anlegen der Bremsbacken an die Bremstrommel bzw. Bremsscheibe erheblich herabgesetzt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der erste Hauptkolben zum Kolbendruckraum hin eine zylindrische Axialbohrung aufweist, in der ein sich zum Hauptzylinderboden erstreckender zweiter Hauptkolben dicht verschiebbar angeordnet ist, wobei zwischen dem zweiten Hauptkolben und dem Ringteil des Kolbens ein als Dichtmanschette ausgebildetes Rückschlagventil vorgesehen ist, daß der zwischen dem aus der Axialbohrung herausragenden Teil des zweiten Hauptkolbens und

yuber einen Steuereingang/ dem Hauptzylinder vorhandene Ringraum an ein/von dem geregelten Druck gesteuertes Dreistellungs-Zweiwegeventil mit einem Eingang und einem Ausgang angeschlossen ist, welches im vom

geregelten Druck unbeaufschlagten Zustand den Ringraum mit dem Nachlaufbehälter verbindet, bei einem geringfügigen ersten geregelten Druck von z.B. etwa 1 bar diese Verbindung unterbricht, daß dieser Sperrzustand so lange wie der geregelte Druck bis zum Anlegen der Bremsbacken noch relativ niedrig und z.B. bis etwa 7 bar beträgt, aufrechterhalten bleibt, und unter einem erhöhten zweiten geregelten Druck von z.B. größer als 7 bar erneut öffnet.

Aufgrund dieser Ausbildung wird während der Schließphase des Dreistellungs-Zweiwegeventils in dem hinter dem ersten Hauptkolben befindlichen Ringraum ein Druck aufgebaut, wodurch sich das am Hauptkolben vorgesehene Rückschlagventil öffnet und Druckmittel von dem Ringraum in den Kolbendruckraum sowie von dort zu den Radzylindern strömt. Aufgrund des hierbei auftretenden Druckausgleiches verschiebt sich bei gleitender Anordnung des zweiten Hauptkolbens in einem Sekundärzylinder eines Tandemhauptzylinders der zweite Hauptkolben etwas schneller vor als der erste Hauptkolben, und zwar bei gleichem Pedalweg. Die Füllung der Radbremszylinder bis zum Anlegen der Bremsbacken geht also schneller vor sich, und der Pedalweg bis zum Anlegen der Bremsbacken ist wesentlich herabgesetzt. Nach Anlegen der Bremsbacken öffnet dann das Dreistellungs-Zweiwegeventil wieder und die Bremse arbeitet bei an den Nachlaufbehälter angeschlossenem Ringraum weiter.

Eine erste Ausführungsform sieht vor, daß der Ausgang des Dreistellungs-Zweiwegeventils unmittelbar mit dem Nachlaufbehälter verbunden ist.

Mit besonderem Vorteil wird die Erfindung bei einer Fahrzeugbremse mit einer Radschlupf-Bremsregelanlage angewandt, welche bei beginnendem Schlupf eines oder mehrerer Fahrzeugräder die Bremskraft an den betreffenden Fahrzeugrädern automatisch auf einen gerade noch das Drehen der Räder ermöglichenden Wert

reduziert und ein ebenfalls von dem geregelten Druck beaufschlagtes Schaltventil umfaßt, welches normalerweise geschlossen ist und bei beginnendem Schlupf eines oder mehrerer Fahrzeugräder öffnet, um den geregelten Druck an den Hauptzylinder anzulegen, von wo aus das Druckmittel über ein an dem ersten Hauptkolben vorgesehenes Ventil zu den hinter den Hauptkolben befindlichen Druckräumen, an die die Bremskreise angeschlossen sind, gelangt.

In diesem Fall ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Ausgang des Dreistellungs-Zweiwegeventils über eine Hydraulikleitung mit einem über das Schaltventil beaufschlagten Umschaltventil verbunden ist, welches bei geschlossenem Schaltventil das Dreistellungs-Zweiwegeventil mit dem Nachlaufbehälter verbindet und bei geöffnetem Schaltventil durch den geregelten Druck umgeschaltet wird und den geregelten Druck über das Umschaltventil an den Ausgang des Dreistellungs-Zweiwegeventils anlegt.

Hier wird also der Ringraum in zweifacher Weise ausgenutzt, nämlich einmal zur Vermeidung des Ruckströmens von Druckmittel aus dem Ringraum in den Nachlaufbehälter beim Anlegen der Bremsbacken und zur Führung des Druckmittels aus dem Ringraum in den Druckraum des ersten Hauptkolbens. Zum anderen wird der Ringraum dazu ausgenutzt, um im Falle eines Radschlupfes das unmittelbar von der Pumpe zugeführte Druckmittel an dem Dichtmanschetten-Rückschlagventil vorbei zu den Radzylindern zu leiten.

Um bei dieser Ausfuhrungsform bei beginnendem Radschlupf auf einfache Weise eine Rückbewegung des ersten Hauptkolbens zu vermeiden, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der an das Bremsventil anschließende erste Hauptkolben sich ebenso wie der Hauptzylinder in Richtung des zugeordneten Kolbendruckraumes stufenartig erweitert, daß der hierdurch

gebildete Pedalhalteringraum über ein von dem Schaltventil gesteuertes Pedalhalteventil normalerweise ebenfalls an den Eingang des Dreistellungs-Zweiwegeventils angeschlossen und bei Radschlupf durch das Pedalhalteventil nach außen abgesperrt ist.

Eine vorteilhafte bauliche Ausbildung kennzeichnet sich dadurch, daß das Dreistellungs-Zweiwegeventil einen Betätigungskolben aufweist, welcher über eine erste Feder eine Schließplatte im schließenden Sinne und über einen Stößel einen in einer Öffnung der Schließplatte angeordneten Ventilkonus im öffnenden Sinne beaufschlagt, wobei der Eingang auf der Seite des Ventilkonus und der Ausgang auf der Seite der Schließplatte vorgesehen ist.

Hierbei soll insbesondere vorgesehen sein, daß der Betätigungskolben mit der Feder, der Schließplatte, dem Stößel und dem Ventilkonus durch eine schwache, den geringen ersten Druck bestimmende zweite Reder in Öffnungsrichtung vorgespannt ist und daß die Differenz der Kräfte der zweiten und ersten Feder dem zweiten Druck entspricht.

Eine weitere baulich besonders vorteilhafte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß das Umschaltventil einen mit einer öffnung versehenen, entgegen der Druckbeaufschlagung durch eine Rückstellfeder belasteten Kolben aufweist, in dem ein Schließstößel mit einer Schließplatte angeordnet ist, der einer Auslaßöffnung gegenüberliegt und diese bei Anlage an derselben verschließt, sowie mit seinem anderen Ende mit einem die Öffnung im Kolben verschließenden Ventil derart zusammenwirkt, daß der Schließstößel nach Verschließen der Auslaßöffnung bei weiterer Bewegung des Kolbens das Ventil öffnet, wobei die Einlaßöffnung an den geregelten Druck, die Auslaßöffnung an den Nachlaufbehälter und der Raum zwischen dem Kolben und der Auslaßöffnung über eine Anschlußöffnung an den Ausgang des Dreistellungsventils angeschlossen ist.

Die Erfindung läßt sich auch bei einem Einfach-Hauptzylinder anwenden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Fahrzeugbremse mit einem in teilweise geschnittener Seitenansicht dargestellten Tandem-Hauptzylinder und weiteren Bauteilen in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine vergrößerte teilweise geschnittene Seitenansicht des Dreistellungs-Zweiwegeventils 33 nach Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht bzw. schematische Darstellung einer mit einer Radschlupf-Bremsregelanlage versehenen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse mit drei Bremskreisen und

Fig. 4 eine der in Fig. 3 dargestellten ähnliche Ausführungsform, bei der zwei Bremskreise an die beiden Hauptzylinderdruckräume angeschlossen sind.

In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile.

Nach Fig. 1 ist in einem mit einer nach außen vorspringenden Ringstufe 83 versehenen Tandem-Hauptzylinder 11 ein entsprechend stufenförmig nach außen vorspringender Hauptkolben axial verschiebbar angeordnet. Der Hauptkolben 24 weist also eine stufenförmige Erweiterung 24', der Hauptzylinder 11 eine stufenförmige Erweiterung 11' auf.

Zwischen dem gestrichelt angedeuteten Bremspedal 16 und dem Hauptkolben 24 ist ein nur durch eine strichpunktierte Umrahmung angedeutetes Bremsventil 17 vorgesehen, das über ein Rückschlagventil 19 von einer Pumpe 18 bzw. einen da-

zu parallel geschalteten Druckspeicher 20 beaufschlagt ist. Bei Betätigung des Bremspedals 16 legt das Bremsventil 17 gesteuert einen im Regeldruckraum 84' erzeugten, geregelten Druck GD an die Vorderfläche 84 des Hauptkolbens 24.

Dichtungen 96 führen die erforderlichen Abdichtungen zwischen den einzelnen voneinander zu trennenden Druckräumen 22, 76, 84; 176 durch.

Um das beim Lösen der Bremse verdrängte Druckmittel zum Nachlaufbehälter 27 zurückzuführen, ist das Bremsventil 17 außerdem über eine Hydraulikleitung 85 mit dem Nachlaufbehälter 27 verbunden.

Die Ausbildung des Bremsventils 17 und des damit verbundenen Bremskraftverstärkers können so sein, wie das in den deutschen Offenlegungsschriften 30 40 561 und 33 17 636 beschrieben ist.

Der Hauptkolben 24 ist an der vom Pedal 16 abgewandten Seite mit einer zylindrischen Axialbohrung 78 versehen, welche von der Vorderfläche 84 durch den Kolbenboden 24" getrennt ist. Auf diese Weise besitzt der Hauptkolben 24 ein Ringteil 24"', in welches hinein sich vom Hauptzylinderboden 79 her ein zweiter Hauptkolben 80 mit konstantem Außendurchmesser erstreckt.

An seinem vorderen Ende weist der zweite Hauptkolben 80 eine axiale Ausnehmung 91 auf, in der eine Rückstellfeder 82 angeordnet ist, die sich bis zum Boden 24" des Hauptkolbens 24 erstreckt. Weiter befindet sich in der Ausnehmung 91 ein axialer Anschlagbolzen 92, welcher einseitig am zweiten Hauptkolben 80 befestigt ist und mit seinem am anderen Ende vorgesehenen Kopf eine Anschlaghülse 93 hintergreift, die am Boden 24" des Hauptkolbens 24 befestigt ist. Hierdurch wird die von der Rückstellfeder 82 hervorgerufene Rückstellbewegung des Hauptkolbens 2 4 begrenzt,

Der Tandem-Hauptzylinder 11 ist im Bereich seines Bodens 79 mit einem Sekundärzylinder 11" versehen. Der zweite Hauptkolben 80 ist nicht nur innerhalb des ersten Hauptkolbens 24 axial verschiebbar, sondern erstreckt sich mit seinem hinteren Endbereich in den am Boden 79 ausgebildeten Sekundärzylinder 11" hinein, der seinerseits als Hülse in einen Ringraum 22, der den zweiten Hauptkolben 80 umgibt, vorsteht und dessen Druckraum 176 über eine Hydraulikleitung 98 mit dem Bremskreis I verbunden ist. Weiter führt vom Nachlaufbehälter 27 eine Leitung 101' an einen Ringraum 122 im hintersten Teil des Hauptzylinders 11, welcher über einen Lochring 189 und ein als Dichtmanschette ausgebildetes Rückschlagventil 123 mit dem vom zweiten Hauptkolben 80 beaufschlagten Druckraum 176 verbunden ist. Analog zu der Rückstellfeder 82 und der Anschlagvorrichtung 92,93 des ersten Hauptkolbens 24 sind eine Rückstellfeder 182 und eine weitere Anschlagvorrichtung 192, 193 auch zwischen dem zweiten Hauptkolben 80 und dem zylindrischen Tragteil 180 vorgesehen, das am Hauptzylinderboden 11 befestigt ist und an dem der Lochring 189 und das Rückschlagventil 123 ausgebildet sind.

Ein äußerer Ringraum 95 am Ringteil 24"' des ersten Hauptkolbens 24 ist über die Hydraulikleitung 99 mit dem Bremskreis II verbunden,

An der Innenwand des Ringteils 24"' befindet sich als Rückschlagventil 23 eine Dichtmanschette, welche dichtend an der Außenwand des zweiten Hauptkolbens 80 anliegt und hinten axial durch einen Lochring 89 begrenzt ist. Vom Lochring 89 erstreckt sich das Ringteil 24"' noch ein Stück in Richtung des Hauptzylinderbodens 79, wobei jedoch radial innen eine Aussparung 81 vorgesehen ist, durch weiche hindurch der Lochring 89 mit dem den zweiten Hauptkolben 80 umgebenden Ringraum 22 verbunden ist, der seinerseits über eine Hydraulikleitung 119 mit einem noch zu beschreibenden Dreistellungs-Zweiwegeventil 33 verbunden ist.

Da die Ringmanschette gleichzeitig als Rückschlagventil 23 ausgebildet ist, öffnet sie einen Strömungsweg, wenn der Druck im Ringraum 22 größer als der Druck im Druckraum 76 ist. Vor dem durch die Dichtmanschette gebildeten Rückschlagventil 23 befindet sich zwischen dem zweiten Hauptkolben 80 und dem Ringteil 24"' ein Ringspalt 90, um eine durchgehende Strömungsmittelverbindung f zwischen dem Ringraum 22 und dem Druckraum 76 herstellen zu können.

Von dem Ringspalt 90 zweigen Radialbohrungen 94 ab, die radial außen in den radial schmalen Ringraum 95 zwischen Hauptkolben 24 und Hauptzylinder 11 münden, der sich axial zwischen zwei Dichtungen 96 erstreckt.

Nach den Fig. 1 und 2 weist das Dreistellungs-Zweiwegeventil 3 3 einen in einem Zylinder 133 angeordneten Betätigungskolben 38 auf, welcher über einen Stößel 41 mit einem Ventilkonus verbunden ist, der sich durch eine öffnung 42 in einer Schließplatte 40 hindurch erstreckt. Zwischen einer Anschlagplatte

114 des Betätigungskolbens 38 und der Schließplatte 40 verläuft eine erste Feder 39, die die Schließplatte 40 gegen den Ventilkonus 43 drückt und z.B. eine Kraft von 2,5 kp ausübt.

Zwischen dem Boden des Zylinders 133 und der Unterseite des Ventilkonus 43 erstreckt sich eine relativ schwache zweite Feder 44, die die Baueinheit aus dem Kolben 38, dem Ventilkonus 43 und der Schließplatte 40 mit z.B. 0,7 kp nach oben vorspannt. Die Schließplatte 40 arbeitet mit einem Ringsitz

115 zusammen.

Oben weist der Zylinder 133 einen Anschluß 116 für den geregelten Druck GD und unten in dem die schwache Feder 44 aufnehmenden Raum einen oder zwei Eingänge 37 auf. Von dem die erste Feder 39 aufnehmenden Raum zweigt seitlich ein Ausgang 36 ab, der nach Fig. 1 über eine Hydraulikleitung 117 mit dem Nachlaufbehälter 27 verbunden ist. Der Druckeingang 116 ist über eine hydraulische Leitung 118 mit dem

Bremsventil 17 verbunden und wird von diesem mit dem geregelten Druck GD beaufschlagt. Von dem einen Ausgang 37 führt eine Hydraulikleitung 119 zum Ringraum 22, während von dem anderen Eingang 37 eine Hydraulikleitung 120 zu dem Ringraum 25 verlegt ist, der an der Ringstufe 83 vorliegt .

Die beschriebene Fahrzeugbremse arbeitet wie folgt:

Beim Betätigen des Bremspedals 16 wird zunächst, d.h. noch vor dem Anlegen der Bremsbacken ein relativ kleiner geregelter Druck erzeugt, welcher den Kolben 38 des Dreistellungs-Zweiwegeventils 33 zunächst nur so stark beaufschlagt, daß unter Zusammendrückung der schwachen Feder 44 die Schließplatte 40 sich an den Ringsitz 115 anlegt, wodurch die Eingänge 37 vom Nachlaufbehälter 17 getrennt werden. Hierauf steigt bei weiterem Vorschub des Hauptkolbens 24 der Druck im Ringraum 22 stark an, so daß das Druckmittel durch den Lochring 89 hindurch und an der Dichtmanschette 2 3 vorbei unmittelbar in den Druckraum 76 des Druckkolbens 24 gelangen kann. Dies bedeutet die Schaffung eines zusätzlichen Druckmittelvolumens im Druckraum 76 ohne Vergrößerung des Pedalweges. Aufgrund dieser Volumenvergrößerung werden nicht nur die Bremsbacken der zugeordneten Radbremszylinder schneller angelegt, sondern es wird auch der zweite Hauptkolben mit größerer Geschwindigkeit als der Primärhauptkolben 24 vorgeschoben. Auf diese Weise werden auch die Bremsbacken des vom zweitenHauptkolben 80 beaufschlagten Bremskreises I bei gleichem Pedalweg schneller zur Anlage gebracht.

Die Hydraulikleitung 120 ist erforderlich, um in diesem Betriebszustand Druckmittel aus dem Ringraum 22 in den sich vergrößernden Ringraum 25 gelangen zu lassen. Die Druckmittelaufnahme des Ringraums 25 ist jedoch durch den im Vergleich zum Querschnitt des Ringraums 22 geringeren Querschnitt begrenzt, so daß noch genügend Druckmittel für die Füllung des Druckraumes 76 zur Verfügung steht.

Liegen dann sämtliche Bremsbacken an der Bremstrommel bzw. Bremsscheibe an, so steigt der geregelte Druck GD z.B. über

einen Wert von 7 bar, was zur Folge hat, daß der Kolben 38 des Dreistellungs-Zweiwegeventils 33 unter Zusammendrückung der stärkeren Feder 39 noch stärker verschoben wird, wobei der Ventilkonus 43 vom Rande der Öffnung 42 der Schließplatte 40 abhebt, so daß nunmehr wieder die Verbindung zwischen den Eingängen 37 und dem Nachlaufbehälter 27 über den Anschluß 36 hergestellt ist. Der Ringraum 22 ist jetzt wieder mit dem Nachlaufbehälter 27 verbunden, und das durch die Dichtungsmanschette 23 gebildete Ventil schließt.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform weist zusätzlich zu der Fahrzeugbremse nach den Fig.1 und 2 eine Radschlupf-Bremsregelanlage auf. Außerdem ist ein direkt an den geregelten Druck GD angeschlossener dritter Hinterachs-Bremskreis III vorgesehen, während die Druckräume 76,176 an je einen Vorder-Radbremszylinder 12,13 angeschlossen wird. Die zusätzlich zu der Ausführungsform nach Fig.1 und 2 vorgesehenen Bauteile werden im folgenden beschrieben:

Der im Regeldruckraum 84" herrschende, die Vorderfläche 84 des Hauptkolbens 24 beaufschlagende geregelte Druck GD wird über eine weitere Hydraulikleitung 86 auch einem Bremskreis III über ein normalerweise geöffnetes Schließventil SO der beiden parallel geschalteten Hinterachs-Radbremszylinder 14,15 zugeführt. Von den Hinterachs-Radbremszylindern 14,15 führt über ein normalerweise geschlossenes Öffnungsventil SG eine weitere Hydraulikleitung 87 zurück zum Nachlaufbehälter 27.

Das Schließventil SO und das Öffnungsventil SG werden von einer nicht dargestellten Radschlupf-Bremsregelanlage angesteuert, was durch gestrichelt dargestellte Steuerleitungen 88 angedeutet ist. Im Falle eines durch einen Sensor festgestellten Radschlupfes an den Hinterrädern schließt zunächst das Schließventil SO, um den Druck in den Radbremszylindern 14,15 zu begrenzen. Genügt dies noch nicht zur SchlupfVermeidung, so öffnet zusätzlich noch das Öffnungsventil SG. Im allgemeinen kommt es bei beginnendem Radschlupf zu einem zyklischen öffnen und Schließen der Ventile SO und SG, wodurch eine bestimmte Druckmittelmenge verbraucht wird, die von der Pumpe 18 nachgeliefert werden muß.

Die Wirkungsweise der Schließ- und Öffnungsventile SO bzw. SG an den vorderen Radbremszylindern 12,13, die den Bremskreisen I bzw. II zugeordnet sind, ist analog der Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Funktion der gleichbezeichneten Ventile an den Radbremszylindern 14,15 der Hinterachse.

Weiter beaufschlagt der geregelte Druck GD ein Schaltventil 21, das normalerweise die geschlossene Stellung gemäß Fig.1 einnimmt. Auch das Schaltventil 21 ist über eine Steuerleitung 88' mit der nicht dargestellten Radschlupf-Bremsregelanlage verbunden, und zwar derart, daß es in die Offenstellung umgeschaltet wird, sobald ein Radschlupf an einem der beiden mit den Radbremszylindern 12,13 zusammenarbeitenden Vorderrädern festgestellt wird.

Hierdurch wird der geregelte Druck GD über das Schaltventil 21, eine Hydraulikleitung 100, ein Umschaltventil 34 und den Ringraum 22 an das durch die Dichtungsmanschette gebildete Rückschlagventil 23 angelegt, welches über den Ringspalt 90 mit dem Druckraum 76 in Verbindung steht. Sobald der Druck im Ringraum 22 den Druck im Druckraum 76 übersteigt, öffnet das Rückschlagventil 23, und es kann nunmehr Druckmittel über das Schaltventil 21 und das Rückschlagventil 23 in den Druckraum 76 und von dort weiter zu dem Radbremszylinder 13 im Bremskreis II fließen, sofern dies im Falle von übermäßigem Druckmittelverbrauch beim Radschlupf erforderlich ist.

Da durch den Druckaufbau im Druckraum 76 nach dem Umschalten des Schaltventils 21 und dem Öffnen des Rückschlagventils auf den Hauptkolben 2 4 eine Rückstellkraft ausgeübt wird, die größer ist als die über die Vorderfläche 84 gerichtete Vorschubkraft, ist an der Ringstufe 83 des Hauptzylinders der Pedalhalteringraum 25 vorgesehen, welcher über eine Hydraulikleitung 32 mit einem Pedalhalteventil 26 in Verbindung steht. Das Pedalhalteventil 26 enthält einen in einem Zylinder 29 gleitenden Kolbenschieber 28, dessen Druckseite 105 über eine Hydraulikleitung 106 an die Hydraulikleitung 100 angeschlossen ist, die bei geöffnetem Schaltventil 21

von dem geregelten Druck GD beaufschlagt ist. An seinem vom Druckraum 105 abgewandten Ende weist der Kolbenschieber 28 ein verjüngtes Zwischenstück 107 auf, an das sich ein im Durchmesser zwischen dem Zwischenstück 107 und dem Kolbenschieber 28 liegender Gleitkolben 108 anschließt, der in einem entsprechend mit kleinerem Durchmesser ausgestatteten Zylinderteil 109 gleiten kann. Eine Rückstellfeder 110 spannt den Kolbenschieber 2 8 entgegen der Druckbeaufschlagung vor, damit der Kolbenschieber 28 ohne Druckbeaufschlagung stets die aus Fig. 3 ersichtliche Position einnimmt.

Um das Zwischenstück 107 herum ist ein Ringzylinderraum 30 ausgebildet, an dem zwei Anschlüsse 73, 74 axial versetzt vorgesehen sind. Zwischen dem Ringzylinderraum 30 und dem die Feder 110 aufnehmenden Raum befindet sich eine Druckausgleichsleitung 111, die in dem Zwischenstück 107 und dem Gleitkolben 108 vorgesehen ist.

Die Hydraulikleitung 32 ist mit dem Anschluß 74 verbunden, während vom Anschluß 73 eine weitere Hydraulikleitung 31 zum Eingang 37 des Dreistellungs-Zweiwegeventils 33 führt.

Das Umschaltventil 34 enthält einen axial verschiebbaren Kolben 64 mit einer Mittelöffnung 65, durch welche hindurch sich ein Schließstößel 66 erstreckt, der an seinem von der Öffnung 65 abgewandten Ende eine Schließplatte 66' trägt, die beim Aufsetzen auf eine Auslaßöffnung 67 diese fluiddicht verschließt.

Die Auslaßöffnung 67 ist über eine Hydraulikleitung 102 mit dem Nachlaufbehälter verbunden, welcher aus Sicherheitsgründen in drei Abteile unterteilt ist, zwischen denen sich etwas niedrigere Wände 103 befinden.

An dem von der Auslaßöffnung 67 abgewandten Ende des Schließstößels 66 befindet sich ein Ventil 68, welches nach Fig.3 durch einen Ventilkegel 68' und den Rand der Öffnung 65 gebildet wird. Eine Feder 69 spannt den Kolben 64 in Richtung

der an das Schaltventil 21 angeschlossenen Druckeinlaßöffnung 70 vor, während eine weitere Feder 104 den Ventilkegel 68' gegen den Rand der Öffnung 6 5 im Kolben 64 drückt.

Die Feder 69 ist so ausgelegt, daß nach dem Umschalten des Schaltventils 21 der geregelte Druck GD den Kolben 6 4 in Fig. 3 nach rechts solange vorschiebt, bis die Schließkante 66' die Auslaßöffnung 67 verschließt. Unter Zusammendrückung der Feder 104 bewegt sich der Kolben dann weiter nach rechts, wobei dasVentil 68 öffnet und zwischen dem Rand der Öffnung 65 und dem Schließstößel 66 ein freier Strömungsweg in axialer Richtung geschaffen wird, durch den hindurch die Hydraulikleitung 100 und die von dem Raum 71 zwischen dem Kolben 6 4 und der Auslaßöffnung 67 abzweigende Hydraulikleitung 35 miteinander verbunden werden. Der geregelte Druck liegt jetzt am Ringraum 22 an, wenn das Dreistellungs-Zweiwegeventil 33 geöffnet ist.

Wird jetzt an den Radbremszylindern 12, 13 Druckmittel verbraucht, so liefern die Pumpe 19 bzw. der Speicher 20 über den Ringraum 22 entlang der Linie f in Fig. 3 Druckmittel in den Kolbendruckraum 76 und damit zu den Radbremszylindern 12, 13 in der erforderlichen Menge nach.

Das Umschaltventil 34 hat also den Sinn, den Ringraum 22 im normalen Betrieb der Bremse ohne einen beginnenden Radschlupf mit dem Nachlaufbehälter 27 zu verbinden, jedoch diese Verbindung zu unterbrechen und stattdessen den Ringraum 22 an das Schaltventil 21 anzuschließen, wenn das Schaltventil 21 aufgrund eines beginnenden Radschlupfes das Umschaltventil 34 in seine andere Schaltlage umgestellt hat.

Mit anderen Worten sorgt das Umschaltventil 34 dafür, daß sich das Druckmittel im Ringraum 22 normalerweise ohne Druckaufbau in den Nachlaufbehälter 27 entspannen bzw. aus diesem

nachlaufen kann, wenn die Bremse betätigt wird. Seine eigentliche Funktion erhält der Ringraum 22 erst nach dem Umschalten des Schaltventils 21 bei beginnendem Radschlupf.

Ein völlig analog aufgebautes Umschaltventil 34' ist auch in die zum Ringraum 102 führende Hydraulikleitung 101' eingeschaltet, um bei beginnendem Radschlupf am Vorder-Radbremszylinder 12 Druckmittel über das Schaltventil 21 und das Rückschlagventil 123 unmittelbar in den Druckraum 176 zu fördern und im Normalfall das Nachsaugen von Bremsflüssigkeit aus dem Nachlaufbehälter 27 über das Rückschlagventil 123 zu gestatten.

Die Wirkungsweise der hydraulischen Servofahrzeugbremse nach Fig. 3 ist wie folgt:

Wenn das Bremspedal 16 niedergetreten wird, wird an den Hinfeerachsbremskreis III mit den Radbremszylindern 14, 15 direkt der geregelte Druck GD angelegt, während die Vorderachse-Radbremszylinder 12, 13 über die vorgeschobenen Hauptkolben 24, 80 mit Druck beaufschlagt werden. Der Vorschub des Hauptkolbens 24 erfolgt aufgrund der überlagerten Kräfte vom Pedal und vom geregelten Druck GD auf die Vorderfläche 84.

Tritt während einer Bremsung ein beginnender Radschlupf an einem der Hinterräder auf, so werden die öffnungs- bzw. Schließventile SO bzw. SG über die Steuerleitungen 88 veranlaßt, zyklisch in einer dem Radschlupf entgegenwirkenden Weise zu schließen bzw. zu öffnen. Das hierbei verbrauchte Druckmittel wird von der Pumpe 19 bzw. dem Speicher 20 über die Hydraulikleitung 86 unmittelbar nachgeliefert, so daß hier keine Probleme vorliegen.

Tritt jedoch ein Schlupf an einem der Vorderräder auf, so schaltet die Radschlupf-Bremsregelanlage nicht nur die an den Radbremszylindern 12, 13 vorgesehenen Schließ- bzw. Öffnungsventile SO bzw. SG, sondern auch das Schaltventil

über die Steuerleitung 88' in die Offenstellung. Hierdurch wird der geregelte Druck GD über die Hydraulikleitung 100 und die Umschaltventile 34,34' an die Rückschlagventile 23, 123 angelegt, und die Druckräume 76,176 werden direkt von . der Pumpe 18 mit Druckmittel versorgt.

Weiter wird über die Hydraulikleitung 106 auch der Kolbenschieber 2 8 von seiner Druckseite 105 her an den geregelten Druck GD angelegt, so daß er in die in Fig. 3 untere Position unter Zusammendrückung der Feder 110 verschoben wird, in der er den Anschluß 74 versperrt, so daß auch der Pedalhalter ingraum 25 vom Nachlaufbehälter 27 abgesperrt ist. Hierdurch wird verhindert, daß der Kolben 2 4 beim öffnen des Rückschlagventils 23 zurückbewegt wird.

Es wird somit den Vorderachs-Bremskreisen I, II von der Pumpe 18 unmittelbar über die Rückschlagventile 23 und die Druckräume 76, 176 Druckmittel in ausreichender Menge zugeleitet, während das Bremspedal 16 in der im Moment der Umschaltung des Schaltventils 21 vorhanden gewesenen Position verharrt.

Das Dreistellungs-Zweiwegeventil 33 behält seine anhand von Fig. 1,2 beschriebene Funktion unverändert bei. Es wirkt nämlich lediglich beim Beginn des Aufbaus eines geregelten Drucks bis zum Anlegen der Bremsbacken. Während dieses Zeitraums kann ein Radschlupf normalerweise nicht auftreten. Das Dreistellungs-Zweiwegeventil 33 schließt somit sowohl bei unbetätigter Bremse als auch nach dem Anlegen der Bremsbacken den Ringraum 22 und den Pedalhalteringraum 25 an den Nachlaufbehälter 27 an.

Lediglich in der Phase der Bewegung der Bremsbacken von ihrer Ruhelage in die Anlageposition sperrt das Dreistellungs-Zweiwegeventil 33 den Ringraum 22 in der anhand von Fig.1 beschrio-

benen Weise vom Nachlaufbehälter 2 7 ab, desgleichen den Pedalhalteringraum 25. Da erfindungsgemäß beim Vorschieben des ersten Hauptkolbens 24 vom Pedalhalteringraum 25 weniger Volumen aufgenommen wird, als im Ringraum 22 verdrängt wird, bleibt auf jeden Fall noch ein Volumenüberschuß für die schnellere Füllung des Druckraums 76 übrig.

Sollte während eines Radschlupfes die Hilfsenergie z.B. durch Versagen der Pumpe oder ein Leck in den Zuleitungen ausfallen, so werden die Rückschlagventile 23,123 durch Wegfall des Eingangsdruckes sofort schließen und das Pedalhalteventil 26 öffnen, und der erforderliche Druck im Druckraum 76 könnte durch ein weiteres Niedertreten des Pedals 16 aufgebaut werden, weil ja wegen der Zuführung von Druckmittel in den Druckraum 76 der weitere Vorschub des Hauptkolbens 2 4 in dem Moment angehalten wurde, wo das Rückschlagventil 23 öffnete.

Tritt ein Versagen der Pumpe oder ein Leck nicht auf, was dem Normalfall entspricht, so schließt nach Beendigung eines Radschlupfes das Schaltventil 21 wieder, worauf die Umschaltventile 34,34' den Weg zum Nachlaufbehälter 27 freigeben und die Rückschlagventile 23,123 schließen. Die Fahrzeugbremse arbeitet jetzt normal weiter.

Die Ventile 26 und 33 arbeiten also bei ganz unterschiedlichen Betriebszuständen, und zwar das Pedalhalteventil 26 bei jeder Radschlupf-Bremsregelung und das Dreistellungs-Zweiwegeventil 33 beim Anlegen der Bremsbacken, wo ein Radschlupf noch nicht auftreten kann.

Claims

22. Juli 1984

ALFRED TEVES GMBH ρ _553Oa

Frankfurt am Main T 2347

Patentansprüche

Hydraulische Servofahrzeugbremse mit einem pedalbetätigten, zwei Hauptkolben aufweisenden Tandem-Hauptzylinder, daran über mindestens einen Bremskreis angeschlossenen Radbrems zylindern, und einem zwischen das Pedal und den ersten Hauptkolben geschalteten Bremsventil, welches bei Betätigung durch das Bremspedal von einer an einen Nachlaufbehälter angeschlossenen hydraulischen Pumpe geliefertes Druckmittel gesteuert an den ersten Hauptkolben und gegebenenfalls unmittelbar an einen Bremskreis anlegt und dort einen geregelten Druck zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Hauptkolben (24) zum Kolbendruckraum (76) hin eine zylindrische Axialbohrung (78) aufweist, in der ein sich zum Hauptzylinderboden (79) erstreckender zweiter Hauptkolben (80) dicht verschiebbar angeordnet ist, wobei zwischen dem zweiten Hauptkolben (80) und dem Ringteil (24"') des Kolbens (24) ein als Dichtmanschette ausgebildetes Rückschlagventil (23) vorgesehen ist, daß der zwischen dem aus der Axialbohrung (78) herausragenden Teil des zweiten Hauptkolbens (80) und dem Hauptzylinder (11) vorhandene Ringraum (22) an einüber einen Steuereingang (116) von dem geregelten Druck gesteuertes

Dreistellungs-Zweiwegeventil (33) mit einem Eingang (37) und einem Ausgang (36) angeschlossen ist, welches im vom geregelten Druck unbeaufschlagten Zustand den Ringraum (22) mit dem Nachlaufbehälter (27) verbindet, bei einem geringfügigen ersten geregelten Druck von z.B. etwa 1 bar diese Verbindung unterbricht, daß dieser Sperrzustand so lange,wie der geregelte Druck bis zum Anlegen der Bremsbacken noch relativ niedrig ist und z.B. bis etwa 7 bar beträgt, aufrechterhalten bleibt, und unter einem erhöhten zweiten geregelten Druck von z.B. größer als 7 bar erneut öffnet.

2. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (36) des Dreistellungs-Zweiwegeventils (33) unmittelbar mit dem Nachlaufbehälter (27) verbunden ist.

3. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1 mit einer Radschlupf-Bremsregelanlage, welche bei beginnendem Schlupf eines oder mehrerer Fahrzeugräder die Bremskraft an den betreffenden Fahrzeugrädern automatisch auf einen gerade noch das Drehen der Räder ermöglichenden Wert reduziert und ein ebenfalls von dem geregelten Druck beaufschlagtes Schaltventil umfaßt, welches normalerweise geschlossen ist und bei beginnendem Schlupf eines oder mehrerer Fahrzeugräder öffnet, um den geregelten Druck an den Hauptzylinder anzulegen, von wo aus das Druckmittel über zwei Rückschlagventile zu den hinter den Hauptkolben befindlichen Druckräumen, an die die Bremskreise angeschlossen sind, gelangt, dadurch gekennzeichnet , daß der Ausgang (36) des Dreistellungs-Zweiwegeventils (33) über eine Hydraulikleitung (35) mit einem über das Schaltventil (21) beaufschlagten Umschaltventil (34) verbunden ist, welches bei geschlossenem Schaltventil (21) das Dreistellungs-Zweiwegeventil (33)

mit dem Nachlaufbehälter (27) verbindet und bei geöffnetem Schaltventil (21) durch den geregelten Druck umgeschaltet wird und den geregelten Druck über das Umschaltventil (34) an den Ausgang (36) des Dreistellungs-Zweiwegeventils (33) anlegt.

Fahrzeugbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der an das Bremsventil (17) anschließende erste Hauptkolben (24) sich ebenso wie der Hauptzylinder (11) in Richtung des zugeordneten Kolbendruckraumes (76) stufenartig erweitert, daß der hierdurch gebildete Pedalhalteringraum (25) über ein von dem Schaltventil (21) gesteuertes Pedalhalteventil (26) normalerweise ebenfalls an den Eingang (37) des Dreistellungs-Zweiwegeventils (33) angeschlossen und bei Radschlupf durch das Pedalhalteventil (26) nach außen abgesperrt ist.

Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Dreistellungs-Zweiwegeventil (33) einen Betätigungskolben (38) aufweist, welcher über eine erste Feder (39) eine Schließplatte (40) im schließenden Sinne und über einen Stößel (41) einen in einer öffnung (42) der Schließplatte (40) angeordneten Ventilkonus (43) im öffnenden Sinne beaufschlagt, wobei der Eingang (37) auf der Seite des Ventilkonus (43) und der Ausgang (36) auf der Seite der Schließplatte (40) vorgesehen ist.

Fahrzeugbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Betätigungskolben (38) mit der Feder (39), der Schließplatte (40), dem Stößel (41) und dem Ventilkonus (43) durch eine schwache, den geringen ersten Druck bestimmende zweite Feder (44) in Öffnungsrichtung vorgespannt ist und daß die Differenz der Kräfte der zweiten und ersten Feder (44,39) dem zweiten Druck entspricht.

7. Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Umschaltventil (34) einen mit einer Öffnung (65) versehenen, entgegen der Druckbeaufschlagung durch eine Rückstellfeder (69) belasteten Kolben (64) aufweist, in dem ein Schließstößel (66) mit einer Schließplatte (66') angeordnet ist, der einer Auslaßöffnung (67) gegenüberliegt und diese bei Anlage an derselben verschließt, sowie mit seinem anderen Ende mit einem die öffnung (65) im Kolben (64) verschliessenden Ventil (68) derart zusammenwirkt, daß der Schließstössel (66) nach Verschließen der Auslaßöffnung (67) bei weiterer Bewegung des Kolbens (64) das Ventil (68) öffnet, wobei die Einlaßöffnung (70) an den geregelten Druck, die Auslaß-Öffnung (67) an den Nachlaufbehälter (27) und der Raum (71) zwischen dem Kolben (64) und der Auslaßöffnung (67) über eine Anschlußöffnung (72) an den Ausgang des Dreistellungsventils (33) angeschlossen ist.