DE102004049088A1

DE102004049088A1 - Fahrzeugbremsanlage mit einem Vorratsbehälter

Info

Publication number: DE102004049088A1
Application number: DE200410049088
Authority: DE
Inventors: Harald Hermann; Juergen Haecker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-04-13
Also published as: WO2006040254A1

Abstract

Eine Fahrzeugbremsanlage (10) mit einem Vorratsbehälter (34) zum Zuführen von Bremsfluid zu einem Hauptzylinder (32) und/oder zu mindestens einer Radbremse (12) der Fahrzeugbremsanlage (10) ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorladeeinrichtung (36) zum Erhöhen des Drucks im Vorratsbehälter (34) über den Druck in der Umgebung (38) der Fahrzeugbremsanlage (10) hinaus vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremsanlage mit einem Vorratsbehälter zum Zuführen von Bremsfluid zu einem Hauptzylinder und/oder zu mindestens einer Radbremse der Fahrzeugbremsanlage.

Bei bekannten derartigen Fahrzeugbremsanlagen wird in deren Vorratsbehälter Bremsfluid für den Hauptzylinder und eine Bremsdruckmodulationsventilanordnung bereitgestellt, welche das Bremsfluid wahlweise zu einer oder mehreren Radbremsen fördern können. In der Bremsdruckmodulationsventilanordnung ist insbesondere eine Förderpumpe vorgesehen, mit der zum Anheben des Bremsdrucks in Radbremszylindern der Radbremsen Bremsfluid aus dem Vorratsbehälter und durch den Hauptzylinder hindurch angesaugt werden kann.

Bei einem solchen Ansaugen von Bremsfluid, beispielsweise während einer Antriebsschlupf- oder einer Fahrdynamikregelung, strömt das Bremsfluid der Förderpumpe nur vergleichsweise langsam zu. Für eine Antriebsschlupfregelung kann dies noch akzeptabel sein, für eine Fahrdynamikregelung ist jedoch ein sehr schneller Druckaufbau notwendig und es können sich mit den bekannten Fahrzeugbremsanlagen daher teilweise Probleme ergeben.

Um solche Probleme zu beheben sind beispielsweise aus DE – OS 33 37 545 und DE 196 18 402 A1 Vorladepumpen bekannt, die aus dem Vorratsbehälter Bremsfluid ansaugen und mit erhöhtem Druck an zumindest einem der beiden Druckräume eines Tandem-Hauptzylinders bereitstellen. Dadurch lässt sich zwar bei nicht betätigtem Hauptzylinder sehr schnell Bremsdruck im entsprechenden Bremskreis aufbauen, die zusätzlich erforderliche Vorladepumpe und zugehörige weitere Ventileinrichtungen sind jedoch vergleichsweise aufwändig und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugbremsanlage der eingangs genannten Art mit einer kostengünstigen Einrichtung zum schnellen Bereitstellen von Bremsdruck bei nicht betätigtem Hauptzylinder bereitzustellen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer gattungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage gelöst, bei der eine Vorlageeinrichtung zum Erhöhen des Drucks im Vorratsbehälter über den Druck in der Umgebung der Fahrzeugbremsanlage hinaus vorgesehen ist.

Gemäß der Erfindung wird der Behälterdruck des Vorratsbehälters über das Niveau des Umgebungsluftdrucks erhöht, so dass generell zwischen dem Vorratsbehälter und einer nachfolgend angeordneten Förderpumpe ein größeres und vom Umgebungsluftdruck unabhängiges Druckgefälle in Richtung zu den Radbremsen entsteht. Die Erfindung überwindet damit nicht nur den Durchflusswiderstand im Saugpfad der Förderpumpe (insbesondere durch den Hauptzylinder, Bremsleitungen und Einlass- sowie Auslassventile hindurch), sondern stellt an der Förderpumpe auch einen im Wesentlichen vom Umgebungsluftdruck unabhängigen Bremsfluiddruck bereit. Während bei bekannten Förderpumpen die Saugleistung neben den Durchflusswiderständen auch im Wesentlichen vom Umgebungsluftdruck abhängig ist, der mit zunehmender Höhe über normal Null des zugehörigen Fahrzeugs geringer wird, ist die Saugleistung der erfindungsgemäßen Förderpumpe von dieser Einflussgröße unabhängig.

Der erfindungsgemäß im Vorratsbehälter erzeugte Vordruck kann mit einer vergleichsweise kostengünstigen Einrichtung bereitgestellt werden. Die dafür erforderliche Einrichtung kann insbesondere im Vorratsbehälter selbst integriert sein, so dass dafür kein zusätzlicher Bauraum erforderlich ist. Die Einrichtung erzeugt besonders vorteilhaft im Vorratsbehälter einen Überdruck von zwischen zirka 1,0 und zirka 3,55 bar, besonders vorteilhaft von zwischen zirka 2,0 und zirka 2,5 bar, am Bevorzugtesten von zirka 2,0 bar. Bereits während der Befüllung wird bei Vorratsbehältern von Fahrzeugbremsanlagen ein Überdruck von zirka 2,0 bar angelegt. Für die erfindungsgemäße Lösung sind daher an dem Vorratsbelälter sowie einem zugehörigen Hauptzylinder grundsätzlich keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich, damit der erfindungsgemäß im Vorratsbehälter erzeugte Überdruck über die Lebensdauer der Fahrzeugbremsanlage hinweg sicher vom Vorratsbehälter gehalten werden kann.

Damit die Betriebskosten der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage gering gehalten werden können, sollte die erfindungsgemäße Vorladeeinrichtung nicht im Dauerbetrieb betrieben werden, sondern ihre Betriebszeit sollte auf den Betrieb eines Antriebsaggregats eines zugehörigen Fahrzeugs reduziert sein. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorladeeinrichtung unter Umständen zusätzlich zeitweise abgeschaltet werden, so dass eine insgesamt sehr bedarfsgerechte Vorladung des Vorratsbehälters der Fahrzeugbremsanlage mit Überdruck möglich ist.

Ein nur zeitweiser Betrieb der erfindungsgemäßen Vorladeeinrichtung kann vorteilhaft realisiert werden, indem die Vorladeeinrichtung mit einer Federeinrichtung versehen ist, die vorspannbar und zum nachfolgenden Erhöhen des Drucks im Vorratsbehälter entspannbar ist. Eine solche Federeinrichtung kann eine herkömmliche Schraubenfeder, eine Gasfeder oder auch eine Spiralfeder sein. Die Federeinrichtung dient als Energiespeicher, aus dem dann der Druck im erfindungsgemäßen Vorratsbehälter situationsbezogen und bedarfsgerecht zeitweise erhöht werden kann. An der Federeinrichtung kann in kostengünstiger Weise eine mechanische Verriegelung vorgesehen sein, welche ferngesteuert entriegelt werden kann.

Zum Antrieb der erfindungsgemäßen Vorladeeinrichtung und insbesondere zum Vorspannen von deren Federreinrichtung kann vorteilhaft eine Unterdruck erzeugende Einrichtung verwendet werden. So kann beispielsweise nahezu kostenneutral aus einem Saugrohr eines Antriebsaggregats des zugehörigen Fahrzeugs Unterdruck abgegriffen werden.

Als besonders vorteilhaft und betriebssicher hat sich als Vorladeeinrichtung insbesondere eine Zylinder-Kolben-Einrichtung erwiesen, die insbesondere mit Luft betätigt werden kann. Eine solche pneumatisch betätigte Vorladeeinrichtung kann vorteilhaft auch Bremsfluid fördern, welches in den Zylinder der Zylinder-Kolben-Einrichtung eingesaugt und dann zum Erzeugen des oben genannten Überdrucks wieder in den Vorratsbehälter verschoben wird. Alternativ kann die Vorladeeinrichtung mit einer Membran oder einem Faltenbalg gestaltet sein.

Der Druck in dem erfindungsgemäßen Vorratsbehälter kann besonders präzise geregelt werden, indem mit einer Spindel der Vorladedruck erzeugt wird.

Alternativ oder zusätzlich kann mit einem Elektromagnetventil hydraulisch oder pneumatisch Druck zugeteilt werden.

Auch eine Betätigung mit einer Hydraulikeinrichtung, wie beispielsweise einer Hydraulikpumpe kann vorteilhaft sein. Mit einer solchen Pumpe kann insbesondere über einen vergleichsweise langen Zeitraum in Vorratsbehältern ein Überdruck gegenüber der Umgebung der Fahrzeugbremsanlage hergestellt werden.

Insbesondere in Zusammenwirkung mit der oben genannten Federeinrichtung ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorladeeinrichtung mit einer Druckübersetzung versehen ist. Es kann dann über einen vergleichsweise langen Zeitraum an der Vorladeeinrichtung ein Vorspanndruck hergestellt werden, der situationsbezogen beispielsweise während einer Fahrdynamikregelung entspannt wird.

Damit der erfindungsgemäße Überdruck im Vorratsbehälter situationsbezogen erzeugt und gegebenenfalls auch wieder abgelassen werden kann, sollte der Vorratsbehälter ferner mit einem Ventil versehen sein, welches zum gasdichten Verschließen mindestens eines Teils des Vorratsbehälters gegenüber seiner Umgebung eingerichtet ist. Ein solches Ventil öffnet und verschließt einen Teilraum des Vorratsbehälters druckabhängig. Es kann besonders kostengünstig mit einem im Bremsfluid angeordneten und der Auftriebskraft unterworfenen Ventilelement gestaltet sein. Besonders vorteilhaft kann sogar auf eine Ventilfeder verzichtet werden. Darüber hinaus kann ein solches Ventil auch pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch angesteuert werden, so dass eine gezielte Abfuhr des im Vorratsbehälter erzeugten Überdrucks möglich ist.

Weil in dem erfindungsgemäßen Vorratsbehälter sowohl Luft als auch Bremsfluid enthalten sind und darüber hinaus erfindungsgemäß im Vorratsbehälter ein erhöhter Druck erzeugt wird, besteht grundsätzlich das Problem, dass an der Grenzfläche zwischen der Luft und dem Bremsfluid ein erhöhter Eintrag von Gas in das Bremsfluid stattfinden würde. Dieses Problem kann beseitigt werden, indem im erfindungsgemäßen Vorratsbehälter ein stets mit Bremsfluid gefüllter Teilraum gebildet ist, der mit Hilfe eines Ventils gegenüber einem restlichen Teilraum des Vorratsbehälters verschließbar ist. Mit anderen Worten sind die Teilräume derart gestaltet, dass sich in dem ersten Teilraum stets nur Bremsfluid befindet, während in dem zweiten Teilraum sowohl Bremsfluid als auch Luft enthalten sind. Der erfindungsgemäß im Vorratsbehälter erzeugte Überdruck wird dann mit dem genannten Ventil allein auf den Teilraum begrenzt, in dem sich nur Bremsfluid befindet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert:
1 einen schematischen Hydraulikplan einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage und
2 ein insbesondere einen Vorratsbehälter zeigendes Detail II der Ansicht gemäß 1.
In der 1 ist der hydraulische Schaltplan einer Fahrzeugbremsanlage 10 mit deren wesentlichen Komponenten Radbremsen 12, Auslassventile 14, Einlassventile 16, Förderpumpen 18 und deren Antriebsmotor 20, Umschaltventile 22, Vorladeventile 24 und Betätigungsvorrichtung 26.
Die Betätigungsvorrichtung 26 umfasst insbesondere ein Bremspedal 28 zum Betätigen der Fahrzeugbremsanlage 10, einen Bremskraftverstärker 30, einen Hauptzylinder 32 und einen darüber angeordneten Vorratsbehälter 34.
Die Komponenten 12 bis 34 der Fahrzeugbremsanlage 10 sind in an sich bekannterweise miteinander hydraulisch verschaltet.
In 2 ist in vergrößerter Ansicht insbesondere der Vorratsbehälter 34 und eine daran angeordneten Vorladeanrichtung 36 dargestellt, die zum Erhöhen des Drucks im Vorratsbehälter 34 über den Druck in einer Umgebung 38 der Fahrzeugbremsanlage 10 hinaus eingerichtet ist. Die Vorladeeinrichtung 36 weist als wesentliche Komponenten eine Vakuumpumpe 40, eine daran angeschlossene Leitung 42, ein in dieser Leitung angeordnetes Ventil 44, eine in die Leitung 42 einmündende Leitung 46, ein in dieser Leitung 46 angeordnetes Ventil 48 sowie eine erste und eine zweite Zylinder-Kolben-Einrichtung 50 bzw. 52 auf.
Die Zylinder-Kolben-Einrichtung 50 umfasst einen Zylinder 54, an dem einerseits die Leitung 42 angeschlossen ist und andererseits eine Kolbenstange 56 eines Kolbens 58 herausgeführt ist. Der Kolben 58 unterteilt den Zylinder 54 in einen ersten Zylinder-Raum 60 in dem ein Federelement 62 in Gestalt einer Schraubenfeder angeordnet ist, sowie in einen zweiten Zylinder-Raum 64. An diesem zweiten Zylinder-Raum 64 ist ein Luftanschluss 66 vorgesehen, so dass in diesem zweiten Zylinder-Raum 64 stets Umgebungsdruck herrscht.
Die Kolbenstange 56 am Kolben 58 ist mechanisch starr mit einem Kolben 68 verbunden, der in einem Zylinder 70 der zweiten Zylinder-Kolben-Einrichtung 52 verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 68 unterteilt den Zylinder 70 in einen ersten Zylinder-Raum 72 sowie in einen zweiten Zylinder-Raum 74. An dem ersten Zylinder-Raum 72 ist ein Luftanschluss 76 vorgesehen, so dass in diesem wiederum stets Umgebungsdruck vorliegt. Der zweite Zylinder-Raum 74 ist durch einen Bremsfluidanschluss 78 mit einem ersten Teilraum 80 des Vorratsbehälters 34 verbunden.
Der erste Teilraum 80 befindet sich bei dem in einem nicht dargestellten Fahrzeug angeordneten Vorratsbehälter 34 im unteren Bereich des Vorratsbehälters 34, so dass der erste Teilraum 80 im Betrieb der Fahrzeugbremsanlage 10 stets mit Bremsfluid gefüllt ist. Der erste Teilraum 80 ist durch eine Trennfläche 82 von einem zweiten Teilraum 84 des Vorratsbehälters 34 abgetrennt, der sich im oberen Bereich des Vorratsbehälters 34 befindet. In diesem zweiten Teilraum 84 kann durch einen Befüllanschluss 86 der Vorratsbehälter 34 mit Bremsfluid gefüllt werden. Das Bremsfluid gelangt durch ein Ventil 88 in den ersten Teilraum 80, welches in der Trennfläche 82 angeordnet ist. Das Ventil 88 ist mit einer Ventilführung 90 und einem allein der Auftriebskraft unterliegenden Ventilkörper 92 gestaltet, der an einem Ventilsitz 94 fluiddicht abschließen kann.
Wie erwähnt, ist die Vorladeeinrichtung 36 dafür vorgesehen, dass sie während des Betriebs der Fahrzeugbremsanlage 10 im Vorratsbehälter 34 zeitweise einen Überdruck erzeugen kann, so dass Bremsfluid aus dem Vorratsbehälter 34 unter Überwindung von Strömungswiderständen verstärkt insbesondere zu den Vorladeventilen 24 und den Förderpumpen 18 gelangen kann. Der gewünschte Überdruck im Vorratsbehälter 34 wird erzeugt, indem mit Hilfe der Vakuumpumpe 40 in der Leitung 42 ein Unterdruck erzeugt wird. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt diese Erzeugung von Unterdruck in der Leitung 42 durch einen entsprechenden Anschluss an einem Saugrohr eines nicht dargestellten Antriebsaggregats des zugehörigen Fahrzeugs. Durch ein entsprechendes Schalten des Ventils 44 von einer Sperrstellung in eine Offenstellung und ein entsprechendes Schalten des Ventils 48 von der Offenstellung in eine Sperrstellung wird der Unterdruck am ersten Zylinder-Raum 60 angelegt und der Kolben 58 wird unter Vorspannung des Federelements 62 wegen des im zweiten Zylinder-Raums 64 vorliegenden Umgebungsdrucks bezogen auf 2 nach links bewegt. Zugleich wird mit dem Kolben 68 aus dem ersten Teilraum 80 des Vorratsbehälters 34 Bremsfluid durch den Bremsfluidanschluss 78 in den zweiten Zylinder-Raum 74 eingesaugt. Die Vorladeeinrichtung 36 wird nachfolgend gegebenenfalls mit einer nicht dargestellten mechanischen Sperreinrichtung in dieser vorgespannten Stellung des Federelements 62 gehalten. Während dieser Haltezeit liegt im ersten Teilraum 80 des Vorratsbehälters 34 wegen des geöffneten Ventils 88 Umgebungsdruck vor.
Wenn während des nachfolgenden Betriebs der Fahrzeugbremsanlage 10 an den Förderpumpen 18 beispielsweise wegen einer Fahrdynamikreglung verstärkt Bremsfluid benötigt wird, wird das Ventil 44 in die Sperrstellung und das Ventil 48 in die Offenstellung bewegt. Darüber hinaus wird auch die mechanische Verriegelung der Kolben 58 oder 68 gelöst, soweit eine solche vorhanden ist. Die derart freigegebenen Kolben 58 und 68 werden wegen des durch die Leitung 46 in den ersten Zylinder-Raum 60 eintretenden Umgebungsdruck von dem Federelement 62 bezogen auf 2 nach rechts bewegt und das im zweiten Zylinder-Raum 74 enthaltene Bremsfluid wird zurück in den ersten Teilraum 80 des Vorratsbehälters 34 gefördert. Wegen des in diesem Teilraum 80 ansteigenden Fluiddrucks wird der Ventilkörper 92 gegen den Ventilsitz 94 gedrängt und damit das Ventil 88 geschlossen. Mit dem sich weiter bezogen auf 2 nach rechts bewegenden Kolben 58 und 68 wird nachfolgend der Fluiddruck im Teilraum 80 erhöht und das in diesem Teilraum 80 enthaltene Bremsfluid verstärkt zu den Förderpumpen 18 gedrängt. Damit ist für die Förderpumpen 18 eine Vorladung bereitgestellt, die zu einem schnelleren Druckaufbau mit den Förderpumpen 18 und damit zu kürzeren Regelzeiten für die gewünschte Fahrdynamikregelung fuhren.

Claims

Fahrzeugbremsanlage (10) mit einem Vorratsbehälter (34) zum Zuführen von Bremsfluid zu einem Hauptzylinder (32) und/oder zu mindestens einer Radbremse (12) der Fahrzeugbremsanlage (10), dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorladeeinrichtung (36) zum Erhöhen des Drucks im Vorratsbehälter (34) über den Druck in der Umgebung (38) der Fahrzeugbremsanlage (10) hinaus vorgesehen ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (36) zum Betreiben nur während des Betriebs eines Antriebsaggregats eines zugehörigen Fahrzeugs eingerichtet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (36) mit einem Federelement (62) versehen ist, das vorspannbar und zum nachfolgenden Erhöhen des Drucks im Vorratsbehälter (34) entspannbar ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (36) und insbesondere deren Federelement (62) zum Betätigen mit einer Unterdruck erzeugenden Einrichtung (40) eingerichtet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (36) mit einer Zylinder-Kolben-Einrichtung (50, 52) gestaltet ist, die insbesondere zum Betätigen mit Luft eingerichtet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (36) und insbesondere deren Federelement (62) zum Betätigen mit einer Spindel eingerichtet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (36) und insbesondere deren Federelement (62) zum Betätigen mit einem Elektromagnetventil (44, 48) eingerichtet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (36) und insbesondere deren Federelement (62) zum Betätigen mit einer Hydraulikeinrichtung eingerichtet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung (36) mit einer Druckübersetzung (50, 52) versehen ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (34) mit einem Ventil (88) versehen ist, welches zum Verschließen mindestens eines Teils (80) des Vorratsbehälters (34) gegenüber seiner Umgebung (38) eingerichtet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorratsbehälter (34) ein stets mit Bremsfluid gefüllter Teilraum (80) gebildet ist und ein Ventil (88) zum Verschließen des Teilraums (80) gegenüber einem restlichen Teilraum (84) des Vorratsbehälters (34) eingerichtet ist.