DE102016206032A1

DE102016206032A1 - Fahrzeugbremsanlage und Kaskadenblende hierfür

Info

Publication number: DE102016206032A1
Application number: DE102016206032.5A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Briesewitz; Dieter Dinkel; Joseph Dolmaya
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-10-12

Abstract

Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlagen besitzen eine Pumpe (7), mit der Druckmittel in die Bremskreise gefördert werden kann. Um hier eine Dämpfung der Druckpulsation zu erreichen, sind am Ausgang der Pumpe (7) eine Dämpfungskammer (10) sowie eine Kaskadenblende (11) vorgesehen, die aus einer Festblende (12) und einem dazu parallel geschalteten Rückschlagventil besteht. Die Kaskadenblende (11) hat allerdings den Nachteil, dass bei einer pedalbetätigten Bremsung Druckmittel aus den Bremskreisen in die Dämpfungskammer (10) gelangt, was zu einer Pedalwegverlängerung führt. Die Erfindung sieht daher vor, der Kaskadenblende (11) ein Sperrventil (30) in Form eines Rückschlagventils vor- oder nachzuschalten, das diesen Rückfluss verhindert. Typischerweise werden das Sperrventil (30) und die Kaskadenblende (11) in einer Ventilpatrone untergebracht, die an der Stelle in einem Ventilblock angeordnet wird, die gemäß dem Stand der Technik von der Kaskadenblende (11) allein eingenommen wurde. Eine bauliche Änderung des Ventilblocks ist daher bei Anwendung der Erfindung nicht notwendig.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugbremsanlage mit wenigstens einer Pumpe, an deren Auslass eine Dämpfungskammer anschließt, an dessen zu einem Bremskreis führenden Auslass sich eine Kaskadenblende in Form eines Rückschlagventils, dem eine Blende parallel geschaltet ist, anschließt.
Derartige Bremsanlagen sind z. B. aus der DE 10 2009 006 980 A1 und er DE 10 2013 213 640 A1 beschrieben. Sie weisen in der Regel zwei Bremskreise auf, die mit je einer Pumpe versehen sind. Diese fördert bei einer geregelten Bremsung Druckmittel in die Bremskreise. Der Druck in den Radbremsen wird dabei mit Hilfe von elektromagnetisch betätigbaren Ventilen schlupfabhängig geregelt eingestellt.
Um dabei in der Bremsanlage auftretende Druckstöße (Pumpenpulse) zu dämpfen, wurde schon vorgeschlagen, am Auslass der Pumpen jeweils eine Dämpfungskammer vorzusehen. Gemäß der erstgenannten Schrift ist für jeden Bremskreis und für jede Pumpe eine Dämpfungskammer vorgesehen. Gemäß der zweitgenannten Schrift sind auch Ausgleichskammern möglich, die einen Kolben aufweisen, dessen Stirnseiten jeweils eine Dämpfungskammer begrenzen.
Um die Dämpfung noch weiter zu verbessern, folgt auf jede Dämpfungskammer eine Blende, deren Öffnungsquerschnitt druckabhängig ist und dazu in zwei Stufen geschaltet wird. Daher wird sie als auch Kaskadenblende bezeichnet. Einer Festblende mit einem festen Querschnitt ist dazu ein Rückschlagventil parallel geschaltet, so dass bei einer Druckdifferenz zwischen der Dämpfungskammer und dem Bremskreis das Ventil öffnet, wodurch ein Querschnitt wirksam wird, der größer ist als die der Festblende.
Der Nachteil bei dieser Anordnung ist, dass die Festblende in beiden Richtungen durchflossen werden kann. Dies hat zur Folge, dass bei einer pedalbetätigten Bremsung die Dämpfungskammer Druckmittel aus den Bremskreisen aufnimmt, wodurch es zu einer Pedalwegverlängerung kommt.
Die Erfindung beruht somit auf der Aufgabe, eine Bremsanlage zu schaffen, deren schlupfgeregelte Bremsbetätigung weiterhin gedämpft erfolgt, bei der aber bei einer pedalbetätigten Bremsung keine unnötige Druckmittelentnahme aus den Bremskreisen erfolgt.
Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass der Kaskadenblende ein Sperrventil in Form eines Rückschlagventils gleicher Öffnungsrichtung, wie die des Rückschlagventils der Kaskadenblende, vor- oder nachgeschaltet ist.
Dieses Sperrventil verhindert, dass Druckmittel aus den Bremskreisen in die Dämpfungskammer gelangt. Auf diese Weise wird eine Druckmittelentnahme aus dem Bremskreisen unterbunden und eine Pedalwegverlängerung vermieden.
Da die Verbindung der Dämpfungskammer in Richtung auf die Bremskreise davon aber nicht beeinflusst ist, wird weiterhin eine Dämpfung der Pumpenpulse erreicht.
Die Kaskadenblende ist vorzugsweise zusammen mit dem Sperrventil in einer Baueinheit in einem Ventilblock untergebracht, in dem auch die Pumpe und weitere Ventile angeordnet sind.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Kaskadenblende mit einem als Rückschlagventil ausgebildeten Sperrventil, das Verwendung finden soll in einer Bremsanlage, von der Art, wie sie oben beschrieben ist.
Um hier keine baulichen Veränderungen an dem Ventilblock vornehmen zu müssen, wird vorgeschlagen, das Sperrventil zusammen mit der Kaskadenblende in einer Patrone anzuordnen. Diese nimmt dann den Platz im Ventilblock ein, der gemäß dem Stand der Technik für die Kaskadenblende vorgesehen ist.
Diese Patrone besteht vorzugsweise aus einem Kopf mit einer Längsbohrung, an dem sich in axialer Richtung eine Hülse zur Aufnahme und Führung eines Ventilschließkörpers des Rückschlagventils der Kaskadenblende anschließt, das an einen die Längsbohrung umgebenden Ventilsitz an der in die Hülse weisenden Stirnseite des Kopfes anlegbar ist.
Zur Ausbildung der Blende befinden sich in diesem Ventilsitz ein oder mehrere Rillen, die auch bei einem geschlossenen Rückschlagventil vom Ventilschließkörper offen gelassen werden, so dass über diese am Ventilschließkörper vorbei ein gedrosselter Druckmittelaustausch erfolgen kann.
Zur Ausbildung des Sperrventils befindet sich an der der Hülse abgewandten Seite des Kopfes eine Vertiefung, die von einem Deckel mit einem Durchlass verschlossen wird. Das in die Vertiefung weisende Ende des Durchlasses bildet einen Ventilsitz für einen zweiten Ventilschließkörper, der sich in dem von dem Deckel verschlossenen Raum befindet.
Um zu verhindern, dass der zweite Ventilschließkörper den zum Blende führenden Durchlass versperrt, befindet sich in dem Raum eine zweite Ventilfeder, die den zweiten Ventilschließkörper gegen den Ventilsitz am Deckel hält.
In dieser Ausführung sind der Deckel und der Durchlass im Ventilkopf axial zueinander ausgerichtet. Daher wird die Feder benötigt, um zu verhindern, dass der zweite Ventilschließkörper, der in der Regel als eine Kugel ausgeführt ist, den Durchlass im Ventilkopf verschließt.
Eine andere Möglichkeit, dies zu verhindern, besteht darin, den Durchlass im Deckel radial gegenüber dem Durchlass im Kopf zu versetzen, so dass ein Randabschnitt dem Durchlass im Kopf der Achse des Durchlasses im Deckel gegenüber liegt, wodurch der zweite Ventilschließkörper in dem Randabschnitt eine Auflage erhält, die verhindert, dass dieser den Durchlass im Kopf verschließt.
Eine weitere Ausführung der Erfindung besteht darin, dass die Blende als ein Durchlass im Ventilschließkörper des Rückschlagventils der Kaskadenblende ausgebildet ist, und dass das vom Ventilsitz abgewandte Ende des Durchlasses im Ventilschließkörper wiederum als Ventilsitz für das Sperrventil dient.
Der Ventilschließkörper des Sperrventils ist dazu axial verschiebbar in der Hülse unterhalb des Ventilschließkörpers angeordnet und liegt mit seinem konisch zulaufenden Ende dem Ventilsitz gegenüber.
Im Folgenden wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele die Erfindung näher erläutert:
1 zeigt den typischen Schaltplan einer Bremsanlage mit einer Kaskadenblende gemäß dem Stand der Technik,
2 zeigt eine Ausführung der Kaskadenblende nach dem Stand der Technik,
3 zeigt einen Schaltplan für die erfindungsgemäße Kombination einer Kaskadenblende mit einem Sperrventil,
4 zeigt einen Längsschnitt durch die Kaskadenblende mit Sperrventil gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung,
5 zeigt einen Längsschnitt durch die Kaskadenblende mit Sperrventil gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung,
6 zeigt einen Längsschnitt durch die Kaskadenblende mit Sperrventil gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung und
7 zeigt einen Längsschnitt durch die Kaskadenblende mit Sperrventil gemäß einer vierten Ausführung der Erfindung.
Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen. Diese zeigt den Auszug aus einem hydraulischen Schaltplan für eine zweikreisige Bremsanlage.
Die beiden Bremskreise der Bremsanlage sind gleich aufgebaut, lediglich ihre Darstellung erfolgt spiegelverkehrt. Im Folgenden wird daher nur einer der Bremskreise erläutert.
Eine Bremsleitung 1, die aus zwei Abschnitten besteht, ist an ihrem Hauptbremszylinderabschnitt 2 an einen nicht dargestellten Hauptbremszylinder angeschlossen. Der auf den Hauptbremszylinderabschnitt 2 folgende Radbremszylinderabschnitt 3 führt zu zwei hier nicht näher dargestellten Radbremsen.
In dem Hauptbremszylinderabschnitt 2 befindet sich ein Trennventil 4.
Um den Druck in den Radbremsen während einer Schlupfregelung reduzieren zu können, schließt an die Radbremsen über eine Entlastungsleitung 5 ein Niederdruckspeicher 6 an, in dem Druckmittel aus den Radbremsen abgelassen werden kann. Der Niederdruckspeicher 6 ist wiederum an die Saugseite einer Pumpe 7 angeschlossen, deren Druckseite an den Radbremszylinderabschnitt 3 der Bremsleitung unterhalb des Trennventils 4 anschließt.
Zwischen der Druckseite der Pumpe 7 und dem Anschluss an das Trennventil 4 befindet sich ein Dämpfungsspeicher 8, der einen Ausgleichskolben 9 besitzt, dessen Stirnseiten je eine Dämpfungskammer 10 für jeweils einen der Bremskreise begrenzen. An jede Dämpfungskammer 10 schließt sich eine Kaskadenblende 11 an, die aus einer Festblende 12 und einem parallel dazu geschalteten Rückschlagventil 13 besteht, das in Richtung auf die Dämpfungskammer 10 schließt.
Weiterhin vorgesehen ist ein Verbindungsventil 14, das erlaubt, die Saugseite der Pumpe 7 unmittelbar mit dem Hauptzylinder zu verbinden, um von dort Druckmittel aus dem an dem Hauptzylinder angeschlossenen Vorratsbehälter ansaugen zu können.
Das Rückschlagventil 13 der Kaskadenblende 11 hat die Aufgabe, den effektiven Strömungsquerschnitt der Kaskadenblende 11 druckabhängig zu gestalten. Bei einem offenen Rückschlagventil 13 ist der Strömungsquerschnitt größer als der der Festblende alleine. Die erwähnten Ventile und Pumpen sind in einem Ventilblock untergebracht, der hier nur strickpunktiert angedeutet ist.
Die 2 zeigt den Aufbau einer Kaskadenblende in eine Patrone gemäß dem Stand der Technik. Die Patrone besteht aus einem Kopf 16 mit einer Längsbohrung 17, die in eine gegenüber der Längsbohrung verbreiterte Vertiefung 18 an der Oberseite des Kopfes einmündet. Die Außenabmessungen des Kopfes 16 sind so ausgelegt, dass er in einer Stufenbohrung in einen hier nicht dargestellten Ventilblock eingesetzt werden kann, in dem sich auch die Pumpe und weitere Ventile befinden, die für eine Fahrzeugbremsanlage benötigt werden.
An der Unterseite des Kopfes 16 schließt sich eine Hülse 19 an, deren Längsachse mit der Längsachse der Längsbohrung 17 fluchtet. Der obere Rand der Hülse 19 ist mit dem Kopf 16 z. B. mit einer Klipp- oder Quetschverbindung verbunden.
Der untere Rand der Hülse 19 ist nach innen gebogen und bildet einen Kragen 20, der eine Abstützfläche für eine Ventilfeder 21 aufweist. In der Hülse 19 ist ein kolbenartiger Ventilschließkörper 22 des Rückschlagventils 13 geführt, der einen umlaufenden Kragen 23 aufweist, der mittels eines Dichtringes 24 gegenüber der Innenmantelfläche der Hülse 19 gedichtet ist. Der Druckmittelabfluss bei einem geöffneten Rückschlagventil 13 erfolgt über ein oder mehrerer Öffnungen 25 in der Hülse 19.
Die Ventilfeder 21 drückt mit ihrem oberen Ende gegen den Ventilschließkörper 22, dessen Kalotte 26 an der dem Kopf 16 zugewandten Stirnseite mit einem Ventilsitz 27 zusammenwirkt, der um die Mündung der Längsbohrung 17 in der Stirnseite des Kopfes 16 herum ausgebildet ist.
In dem Ventilsitz 27 sind ein oder mehrere Rillen 28 eingefräst, die von der Kalotte des Ventilschließkörpers nicht abgedeckt werden, sondern die Festblende 12 bilden, die stets offen ist, auch wenn das Rückschlagventil 13 – wie gezeigt – geschlossen ist.
In der 3 ist eine schematische Darstellung der Kaskadenblende 11 gezeigt, der gemäß der Erfindung ein Sperrventil 30 in Form eines zusätzlichen Rückschlagventils nachgeschaltet bzw. – was hier nicht dargestellt ist – vorgeschaltet ist. Die Schließrichtung des zusätzlichen Rückschlagventils und die des Rückschlagventils 13 der Kaskadenblende 11 sind identisch.
In einer ersten Variante der Ausführung des Sperrventils 30 kann es in der Vertiefung 18 im Kopf 16 der Kaskadenblende untergebracht werden. Dies zeigt die 4. Dazu befindet sich über der Vertiefung 18 ein Deckel 31 mit einem zentralen Durchlass 32, der mit dem der Längsbohrung 17 im Kopf 16 fluchtet. Die in die Vertiefung gewandte Seite des Deckels 31 bildet einen Ventilsitz 33, an dem eine von einer Haltefeder 34 belastete Ventilkugel 35 anliegt.
Die Haltefeder 34 ist nicht sehr stark und jedenfalls schwächer als die Ventilfeder 21 und hat lediglich die Aufgabe, die Ventilkugel 35 vor dem Ventilsitz 33 zu halten und zu verhindern, dass die Ventilkugel 35 sich vor die Längsbohrung 17 des Kopfes 16 legt und diese versperrt.
Um auf eine Haltefeder 34 verzichten zu können, sieht eine weitere in der 5 dargestellte Ausführung der Erfindung vor, dass der Durchlass 32 im Deckel radial gegenüber der Längsbohrung 17 im Kopf versetzt ist. Weiterhin reicht der Deckel 31 mit einem Längskragen 36 bis zum Boden der Vertiefung 18, wobei ein Sektor der Innenseite des Längskragens bis zur Längsbohrung 17 reicht. Dies hat zur Folge, dass die Ventilkugel 35 einer Kante der Längsbohrung 17 gegenüber liegt und vom Sektor des Längskragens 36 gehindert wird, sich schließend auf die Längsbohrung 17 zu legen.
Grundsätzlich kann – wie die 6 zeigt – die Ventilkugel 35 federbelastet in einem Käfig 37 angeordnet werden, der in eine Stufe der Längsbohrung 17 im Kopf 16 eingesetzt ist. Der Deckel wird in diesem Fall von einem topfförmigen Stopfen 38 gebildet, dessen Boden bis zu der Stufe reicht und den Durchlass 32 aufweist. Der Ventilsitz 33 ist an der Unterseite des Bodens des Stopfens ausgeformt.
Die folgende Figur zeigt eine weitere Variante für die Ausführung der Erfindung:
7 zeigt eine Ausführung, bei der das Sperrventil 30 in Strömungsrichtung hinter der Kaskadenblende 11 angeordnet ist. Dazu besitzt der Ventilschließkörper 22 des Rückschlagventils 13 der Kaskadenblende 11 eine Durchgangsbohrung 40, die im Bereich der Kalotte 26 des Ventilschließkörpers 22 zu eine Blende 42 verengt ist. Auf Rillen 28 im Ventilsitz 27 am Kopf 16 kann verzichtet werden.
Die Durchgangsbohrung 40 endet in einem Ventilsitz 41 am unteren, der Kalotte 26 abgewandten Ende des Ventilschließkörpers 22. Dieser wird von einem Ventilschließkörper 43 des Sperrventils 30 verschlossen, der innerhalb der Ventilfeder 21 für den Ventilschließkörper 22 der Kaskadenblende 11 angeordnet ist.
Der Ventilschließkörper 43 des Sperrventils 30 wird von einem Kolben gebildet, dessen oberes Ende konisch oder sphärisch ausgeführt ist, um so dicht an den Ventilsitz 41 im Ventilschließkörper 22 der Kaskadenblende 11 angelegt werden zu können. Der Kolben weist in seinem mittleren Bereich einen Absatz 44 auf, der an der nach oben gebogenen inneren Kante des Kragens 20 der Hülse 19 aufliegt. In dieser Position des Kolbens ist das Sperrventil 30 geöffnet.
Die nach oben gebogene Kante des Kragens 20 führt gleichzeitig den Kolben, der mit seinem auf den Absatz folgenden Abschnitt kleineren Durchmesser durch den Kragen 20 hindurchragt.
Bezugszeichenliste

1: Bremsleitung
2: Hauptbremszylinderabschnitt
3: Radbremszylinderabschnitt 3
4: Trennventil
5: Entlastungsleitung
6: Niederdruckspeicher
7: Pumpe
8: Dämpfungsspeicher
9: Ausgleichskolben
10: Dämpfungskammer
11: Kaskadenblende
12: Festblende
13: Rückschlagventil
14: Verbindungsventil
16: Kopf
17: Längsbohrung
18: Vertiefung
19: Hülse
20: Kragen
21: Ventilfeder
22: Ventilschließkörper
23: Kragen
24: Dichtringe
25: Öffnungen
26: Kalotte
27: Ventilsitz
28: Rillen
30: Sperrventil
31: Deckel
32: Durchlass
33: Ventilsitz
34: Haltefeder
35: Ventilkugel
36: Längskragen
37: Käfig
38: Stopfen
40: Durchgangsbohrung
41: Ventilsitz
42: Blende
43: Ventilschließkörper
44: Absatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009006980 A1 [0002]
DE 102013213640 A1 [0002]

Claims

Schlupfgeregelte Fahrzeugbremsanlage mit wenigstens einer Pumpe (7), an deren Auslass eine Dämpfungskammer (10) anschließt, an deren zu einem Bremskreis führenden Auslass sich eine Kaskadenblende (11) in Form eines Rückschlagventils (13), dem eine Festblende (12) parallel geschaltet ist, anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaskadenblende (11) ein Sperrventil (30) in Form eines Rückschlagventils gleicher Öffnungsrichtung, wie die des Rückschlagventils (13) der Kaskadenblende (11), vor- oder nachgeschaltet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaskadenblende (11) zusammen mit dem Sperrventil (30) in einer Baueinheit in einem Ventilblock untergebracht ist, in dem auch die Pumpe (7) und weitere Ventile angeordnet sind.
Kaskadenblende mit einem als Rückschlagventil ausgebildeten Sperrventil (30) für eine Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaskadenblende (11) und das Sperrventil (30) in einer Patrone untergebracht sind.
Kaskadenblende nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone aus einem Kopf (16) mit einer Längsbohrung (17) besteht, an dem sich in axialer Richtung eine Hülse (19) zur Aufnahme und Führung eines Ventilschließkörpers (22) des Rückschlagventils der Kaskadenblende (11) anschließt, der an einen die Längsbohrung (17) umgebenden Ventilsitz (27) an der in die Hülse (19) weisenden Stirnseite des Kopfes (16) anlegbar ist.
Kaskadenblende nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Ventilsitz (27) ein oder mehrere Rillen (28) befinden, die auch bei einem geschlossenen Rückschlagventil vom Ventilschließkörper (22) offen gelassen werden.
Kaskadenblende nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Hülse (19) abgewandten Seite des Kopfes (16) sich eine Vertiefung (18) befindet, die von einem Deckel (31) mit einem Durchlass (32) verschlossen wird, wobei das in die Vertiefung (18) weisende Ende des Durchlasses (32) einen Ventilsitz (33) für einen zweiten Ventilschließkörper (43) bildet, der sich in dem von dem Deckel (32) verschlossenen Raum befindet.
Kaskadenblende nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Raum eine Haltefeder (34) befindet, die den zweiten Ventilschließkörper (43) gegen den Ventilssitz (33) am Deckel hält.
Kaskadenblende nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (32) im Deckel (31) radial gegenüber der Längsbohrung (17) im Kopf (16) versetzt wird, so dass ein Randabschnitt der Längsbohrung (17) im Kopf (16) der Achse des Durchlasses (32) im Deckel (31) gegenüber liegt.
Kaskadenblende nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Festblende (12) als eine Durchgangsbohrung (40) im Ventilschließkörper (22) des Rückschlagventils der Kaskadenblende (22) ausgebildet ist und dass das vom Ventilsitz (22) der Kaskadenblende (11) abgewandte Ende der Durchgangsbohrung (40) im Ventilschließkörper (22) als Ventilsitz (41) für das Sperrventil (30) dient.
Kaskadenblende nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (43) des Sperrventils (30) axial verschiebbar in der Hülse (19) unterhalb des Ventilschließkörpers (22) der Kaskadenblende (11) angeordnet ist und dabei mit seinem verjüngend zulaufenden Ende dem Ventilsitz (27) gegenüber liegt.