DE19534456A1 - Hydraulische Bremsanlage mit Vordruckerzeuger - Google Patents
Hydraulische Bremsanlage mit VordruckerzeugerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer hydraulischen
Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine der
artige Bremsanlage ist in der DE 41 28 091 A1 beschrieben. Die
bekannte Bremsanlage ist zur Bremsschlupfregelung und zur An
triebsschlupfregelung geeignet. Damit bei einer Antriebs
schlupfregelung ein schneller Druckaufbau in den Radbremsen
erfolgen kann, wird trotz selbstansaugender Rückförderpumpe im
Bremskreis ein Vordruckerzeuger im Vorratsbehälter angeordnet,
welcher eine von einem Kolben begrenzte Ladekammer geringen
Volumens aufweist, wobei der Kolben über eine Vakuumquelle
betätigbar ist und das Druckmittel aus der Ladekammer in dem
Hauptzylinder verdrängen kann. Da der Druckmittelanschluß des
Hauptzylinders also mit der Ladekammer und nicht mit der we
sentlich größeren Vorratskammer des Vorratsbehälters verbunden
ist, ist dafür Sorge zu tragen, daß stets Druckmittel von der
Vorratskammer in die Ladekammer nachfließen kann, wenn dies
für eine Bremsbetätigung erforderlich ist. Die konstruktive
Gestaltung des Vordruckerzeugers mit Kolben, Vorspannfeder,
Betätigungsstange für den Kolben sowie Vakuumdose und mit ei
ner über ein Magnetventil sperrbaren
Zuleitung für die Vakuumquelle ist relativ aufwendig und kon
struktiv schwierig in den Griff zu bekommen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend
von einer Bremsanlage der eingangs genannten Art, eine kon
struktiv einfachere Lösung zur Vordruckerzeugung im Behälter
zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeichnen
den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Prinzip der Erfindung be
steht also darin, auf eine separate Ladekammer, welche an den
Hauptzylinder angeschlossen ist, zu verzichten. Die Vordruck
erzeugung erfolgt in der Vorratskammer selbst.
Um einen entsprechenden Vordruck aufzubauen, bieten sich ge
bräuchliche Pumpen an, deren Förderdruck nur wenige bar betra
gen muß.
Bei Verwendung einer hydraulischen Pumpe ist keine Medientren
nung zwischen Fördermedium und Bremsflüssigkeit erforderlich,
wenn die hydraulische Pumpe das in der Bremsanlage verwendete
Druckmittel in die Vorratskammer des Vorratsbehälters hinein
fördert. Dabei ist es dann selbstverständlich, daß ein Druck
ausgleich zwischen Vorratskammer und Atmosphäre entweder nicht
vorhanden oder unterbrochen ist.
Eine alternative Lösung stellt die Verwendung einer pneumati
schen Pumpe dar. Dann kann eine von der Vorratskammer druck
mitteldicht begrenzte Luftkammer Verwendung finden, die im
Vorratsbehälter angeordnet ist. Bei Zunahme des Volumens der
Luftkammer nimmt entsprechend das Volumen der Vorratskammer
ab. Luft als Druckmittel kann einfach der Atmosphäre entnommen
und in die Atmosphäre abgelassen werden.
Wenn als Luftkammer ein Luftsack verwendet wird, so kann die
ser in aufgeblasenem Zustand zugleich eine Druckausgleichsöff
nung abdecken, so daß kein zusätzliches Ventil zur Unterbre
chung des Druckausgleichs zwischen Vorratskammer und Atmosphä
re erforderlich ist.
Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun
anhand der Beschreibung von vier Ausführungsformen der Erfin
dung in fünf Figuren. Es zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Bremsanlage mit hydraulischer
Pumpe zur Vordruckerzeugung,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Brems
anlage mit konstruktiv anders gestalteter hydraulischer
Pumpe,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Bremsanlage mit pneumatischer
Pumpe zur Vordruckerzeugung,
Fig. 4 eine erste Variante eines Vorratsbehälters mit Luft
sack und
Fig. 5 eine zweite Variante eines Vorratsbehälters mit Luft
sack.
Die Bremsanlage nach Fig. 1 ist unterhalb des Hauptzylinders 1
gegen die von Fig. 3 oder noch andere Ausführungsformen aus
tauschbar. Sie weist zwei hydraulische Bremskreise I und II
auf, welche identisch aufgebaut sind. Je eine Bremsleitung 2
durchläuft jeweils ein Trennventil 3 und verzweigt sich in
jeweils zwei Bremszweige 4 und 5. Jeder Bremszweig 4 und 5 ist
mit einem Einlaßventil 6 bzw. 7 versehen und führt zu jeweils
einer Radbremse 8 bzw. 9. Von den Radbremsen 8 und 9 führen
Rücklaufzweige 10 und 11 über je ein Auslaßventil 12 bzw. 13
zu einem Niederdruckspeicher 14. Die Niederdruckspeicher 14
sind über jeweils ein Rückschlagventil 15 mit der Saugseite
jeweils einer selbstansaugenden Rückförderpumpe 16 verbunden.
Des weiteren weisen die Rückförderpumpen 16 jeweils eine Saug
leitung 17 zur Bremsleitung 2 des jeweiligen Bremskreises auf,
wobei diese Saugleitung 17 an die Bremsleitung 2 zwischen
Hauptzylinder 1 und Trennventil 3 anknüpft. Die Druckseiten
der Rückförderpumpen 16 sind jeweils über eine Druckleitung 18
ebenfalls an die Bremsleitung 2, jedoch zwischen Trennventil 3
und Einlaßventilen 6,7 angeschlossen.
Die Saugleitungen 17 weisen in der dargestellten Bremsanlage
kein gesondertes Umschaltventil zur Abtrennung der Saugseite
der Rückförderpumpen 16 von der Bremsleitung 2 auf. Dies
bringt eine Einsparung durch Reduzierung der Anzahl der ver
wendeten Ventile. Wenn allerdings vermieden werden soll, daß
sich der Hauptzylinderdruck bis zur Saugseite der jeweiligen
Rückförderpumpe 16 fortpflanzt, so kann beispielsweise gemäß
Fig. 3 je ein Umschaltventil in die Saugleitungen 17 eingefügt
werden. Dieses Umschaltventil muß nicht zwingend ein stromlos
geschlossenes Magnetventil sein, sondern es sind auch hydrau
lisch betätigte Versionen möglich, auch in offener Grundstel
lung.
Oberhalb des Hauptzylinders 1 ist ein Vorratsbehälter 20 an
geordnet. Er besitzt zwei Druckmittelanschlüsse 21 und 22 zum
Hauptzylinder 1, pro Bremskreis I, II einen. Der Vorratsbehäl
ter 20 ist durch eine horizontale Trennwand 23 in zwei separa
te Räume unterteilt. Der obere Raum 24 besitzt über dem Behäl
terdeckel einen Druckausgleich zur Atmosphäre. Der untere Raum
25 ist in zwei Vorratskammern 26 und 27 aufgeteilt. Die Vor
ratskammer 26 speist den Bremskreis I, während die Vorrats
kammer 27 den Bremskreis II versorgt. An den Raum 24, der mit
Druckmittel gefüllt ist, ist die Saugseite einer hydraulischen
Pumpe 28 angeschlossen. Die Druckseite der hydraulischen Pumpe
28 ist über ein Schaltventil 29 an den Raum 25 angeschlossen.
Das Schaltventil 29 ist ein hydraulisch vom Förderdruck der
Pumpe 28 betätigtes 3/2-Wegeventil, wobei in der Grundstellung
die beiden Räume 24 und 25 zum Druckausgleich miteinander ver
bunden sind. Die von Pumpendruck eingestellte Schaltstellung
des Schaltventils 29 verbindet die Druckseite der Pumpe 28
über ein Rückschlagventil mit dem Raum 25. Der Raum 24 ist
dann von Raum 25 abgetrennt.
Damit nach erfolgter Vorladung das Schaltventil 29 in seine
Grundstellung zurückkehren kann, ist die Druckseite der Pumpe
28 mit ihrer Saugseite kurzgeschlossen über eine Drossel 30.
Die Drossel 30 ermöglicht eine geringe Leckage, so daß beim
Ausschalten der Pumpe der Druck an der Druckseite der Pumpe
allmählich abgebaut wird und der Steuerdruck zur Umschaltung
des Schaltventils 29 schließlich unterschritten wird.
Die Vorratskammern 26 und 27 sind lediglich durch eine halb
hohe Wand voneinander getrennt. Wenn die Pumpe 28 also Druck
mittel in den Raum 25 fördert, gelangt dieses zwar zunächst in
die Kammer 27. Da aber in den Kammern 26 und 27 Druckgleich
heit herrscht, werden über die Anschlüsse 21 und 22 die Brems
kreise 1 und 11 mit dem gleichen Vordruck versorgt. Übersteigt
durch die Förderung der Pumpe 28 der Druckmittelspiegel in der
Vorratskammer 27 die Höhe der halbhohen Wand, so fließt Druck
mittel in die Vorratskammer 26 nach.
Eine Druckerzeugung in den Vorratskammern selbst hat den Vor
teil, daß der Vorratsbehälter 20 verhältnismäßig einfach auf
gebaut sein kann. Dazu wird lediglich eine horizontale Trenn
wand 23 benötigt.
Fig. 2 zeigt eine konstruktive Maßnahme zur Begrenzung des
Förderdrucks der Pumpe 28. Fig. 2a stellt die konstruktive
Lösung dar, während Fig. 2b die entsprechenden Schaltsymbole
zeigt. Die dargestellte Anordnung kann beispielsweise in Fig 1
das Symbol für die Pumpe 28 ersetzen.
In Fig. 2a sind zwei zylindrische Hohlräume 31 und 32 derart
zueinander angeordnet, daß der Hohlraum 32 geringeren Durch
messers mit einer Stirnseite radial in den Hohlraum 31 ein
mündet. Im Hohlraum 32 ist ein Kolben 33 abgedichtet ver
schiebbar geführt und, wie mit den dargestellten Pfeilen ange
deutet, durch einen Exzenter oder ähnliches hin- und her
schiebbar. Im Hohlraum 31 sind zwei Tellerkolben 34 und 35
angeordnet, die jeweils eine derartige Abdichtung zur Wand des
Hohlraums 31 aufweisen, daß ein Druckmittelstrom von oben nach
unten an den Tellerkolben 34 und 35 entlang möglich ist, nicht
jedoch in Gegenrichtung. Der obere Tellerkolben 34 ist von
einer Druckfeder 38 in Abwärtsrichtung beaufschlagt, welche
stärker ist als die zwischen den beiden Tellerkolben 34 und 35
angeordnete Druckfeder 39. Der untere Tellerkolben 35 liegt an
der unteren Stirnseite des Hohlraums 31 im Anschlag und weist
ein Distanzmittel 40 auf, welches einen Minimalabstand zwi
schen den beiden Tellerkolben 34 und 35 festlegt, so daß durch
die Dichtung 36 des Tellerkolbens 34 niemals die Öffnung zum
Hohlraum 32 überfahren werden kann.
Der obere Druckmittelanschluß 41 des Hohlraums 31 ist an einen
drucklosen Vorratsbehälter, beispielsweise den Raum 24 aus
Fig. 1, angeschlossen. Der untere Druckmittelanschluß 42 des
Hohlraums 31 ist an einen Vorratsbehälter anschließbar und
entspricht beispielsweise der Druckseite der hydraulischen
Pumpe 28 aus Fig. 1.
Die Funktionsweise dieser Anordnung aus Fig. 2a wird in Ver
bindung mit Fig. 2b deutlich. Die Dichtungen 36 und 37 bilden
funktional gesehen Rückschlagventile, entsprechend einem Saug
ventil und einem Druckventil einer Pumpe. Da die Tellerkolben
34 und 35 nicht starr miteinander gekoppelt sind, kann sich
bei einem Druckaufbau in der von der Druckfeder 39 aufgespann
ten Kammer der Tellerkolben 34 aufwärts bewegen und Volumen
schlucken. Dies erfolgt erst dann, wenn der Förderdruck der
Pumpe ausreicht, die Druckfeder 38 zusammenzudrücken. Der in
der von der Druckfeder 39 aufgespannten Kammer herrschende
Druck kann also einen Wert nie übersteigen, der der Druckkraft
der Druckfeder 38 dividiert durch die Fläche des Tellerkolbens
34 entspricht.
Wie schon in Verbindung mit Fig. 1 erwähnt wurde, ist auch in
Fig. 3 die sich unterhalb des Hauptzylinders 1 anschließende
Bremsanlage gegen die von Fig. 1 austauschbar. Die in Fig. 3
pro Bremskreis I und II je einmal vorhandenen Umschaltventile
43 in den Saugleitungen 17 der Rückförderpumpen 16 können auch
gemäß Fig. 1 entfallen oder anders gestaltet sein. Oberhalb
des Hauptzylinders 1 ist wiederum ein Vorratsbehälter 20 an
geordnet, welcher aber in diesem Falle von einer pneumatischen
Pumpe 44 mit Druck versorgt wird. Der Vorratsbehälter 20 be
sitzt im Verschluß eine Druckausgleichsdrossel, welche bei
spielsweise gemäß den Fig. 4 und 5 zum Zwecke der Vordruck
erzeugung verschlossen werden kann.
Die Fig. 4 und 5 stellen alternative Lösungen dar, auf welche
Weise ein von der pneumatischen Pumpe 44 füllbarer Luftsack
innerhalb des Behälters 20 angeordnet werden kann. Teil a der
Fig. 4 und 5 zeigt dabei jeweils den Luftsack in drucklosem
Zustand, während Teil b den gefüllten Luftsack zeigt.
Zunächst seien die den Fig. 4 und 5 gemeinsamen Merkmale ge
schildert. An der Behälterdecke 45 ist ein Füllstutzen 46 zur
Befüllung des Behälters mit Druckmittel angebracht. Schema
tisch angedeutet ist ein Behälterverschluß, welcher eine Aus
gleichsdrossel zum Druckausgleich des Behälters mit der Atmo
sphäre aufweist. Der Druckmittelspiegel innerhalb des Behäl
ters liegt etwa in Höhe der Behälternaht 48, so daß beide Vor
ratskammern 49 und 50 einen gemeinsamen Druckmittelspiegel
aufweisen. Seitlich ist oberhalb des Druckmittelspiegels ein
Druckluftstutzen 51 an die Behälterwand angeformt, welcher
sich nach außen und nach innen jeweils in etwa zylindrisch
fortsetzt. An den inneren Fortsatz 52 des Druckluftstutzens
ist mittels einer Schelle ein Luftsack 53 befestigt. An den
äußeren Fortsatz 54 des Druckluftstutzens ist eine pneumati
sche Pumpe anschließbar.
In entspanntem Zustand schwimmt der annähernd leere Luftsack
53 auf dem Druckmittelspiegel.
Wenn der Vorratsbehälter 20 gemäß Fig. 4 aufgebaut ist, so
legt sich beim Aufblasen des Luftsacks 53 die obere Luftsack
haut an die Behälterdecke 45 an und verschließt somit die Aus
gleichsdrossel 47. Bei weiterer Volumenzunahme des Luftsacks
53 steigt der Druck im Vorratsbehälter 20 an, da mit zunehmen
dem Volumen des Luftsacks das Volumen der Vorratskammern 49
und 50 abnimmt. Der maximale Druck im Vorratsbehälter 20 ist
also durch den Förderdruck der pneumatischen Pumpe bestimmt,
welche an den Druckluftstutzen 51 angeschlossen ist. Da im
gesamten Luftsack 53 derselbe Druck herrscht, sind auch die
beiden Vorratskammern 49 und 50 dem selben Druck ausgesetzt,
so daß in beiden Bremskreisen derselbe Vordruck aufgebaut
wird.
Bei einer Ausführung gemäß Fig. 5 ist oberhalb des Luftsacks
53 eine horizontale Trennwand 55 eingezogen, welche mit einem
zentralen Durchbruch 56 versehen ist. Wird bei einem derarti
gen Behälter der Luftsack 53 aufgeblasen, so legt dieser sich
nicht an die Behälterdecke 45, sondern an die Trennwand 55 an.
Anstelle der Ausgleichsdrossel 47 wird der Durchbruch 56 ver
schlossen, was denselben Effekt zur Folge hat wie bei Fig. 4,
nämlich daß bei weiterer Volumenzunahme des Luftsacks 53 in
den Vorratskammern 49 und 50 ein Druck aufgebaut wird.
Der im Vorratsbehälter 20 - auf welche Weise auch immer er
zeugte - Vordruck pflanzt sich über die Bremsleitungen 2 je
weils zur Saugseite der Rückförderpumpen 16 fort. Hierzu wer
den jeweils die Trennventile 3 in den Bremsleitungen 2 ge
schlossen und ggf. die Umschaltventile 43 in den Saugleitungen
17 geöffnet. Mit einer derartigen Vordruckerzeugung sind auch
schnelle Aktivbremsungen möglich. Aktivbremsung bedeutet da
bei, daß es sich um einen Bremseneingriff ohne Betätigung des
Bremspedals handelt. Die Notwendigkeit einer Bremsung kann
aufgrund unterschiedlicher Kriterien mittels Sensorsignalen
erkannt werden. Eine Aktivbremsung kann beispielsweise zur An
triebsschlupfregelung, zur Giermomentenregelung oder auch zur
Abstandsregelung eines Fahrzeugs vorgenommen werden.
Dabei sind Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die dar
gestellten Beispiele begrenzt. Beispielsweise kann auch eine
pneumatische Pumpe ohne Luftsack oder anderweitige Kammern
trennung verwendet werden, wenn sichergestellt ist, daß von
der pneumatischen Pumpe nicht etwa Luft in den Hauptzylinder l
gedrückt wird.
Claims (7)
1. Hydraulische Bremsanlage mit einem von einem Bremspedal
betätigten Hauptzylinder (1), der an einen Druckmittel-
Vorratsbehälter (20) mit mindestens einer Vorratskammer
(21, 22, 49, 50) angeschlossen ist und über mindestens einen
Bremskreis I, II mit mindestens einer Radbremse (8, 9) in
Verbindung steht, wobei der Hauptzylinder (1) bei unbe
tätigtem Bremspedal für Druckmittel durchlässig ist, und
mit einem Vordruckerzeuger im Vorratsbehälter (20), da
durch gekennzeichnet, daß mindestens eine Vorratskammer
(21, 22, 48, 49) druckbeaufschlagbar ist.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckbeaufschlagung durch eine Pumpe (28, 44) erfolgt.
3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich um eine hydraulische Pumpe (28) handelt, die aus
einem drucklosen Raum (24) Druckmittel in die Vorrats
kammer (22, 21) fördert.
4. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich um eine pneumatische Pumpe (44) handelt, die Luft
in einen Bereich innerhalb des Vorratsbehälters (20)
pumpt.
5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die pneumatische Pumpe Luft in eine Luftkammer (53) va
riablen Volumens innerhalb des Vorratsbehälters (1) för
dert, wobei das Volumen der Vorratskammer (48, 49) durch
Volumenzunahme der Luftkammer (53) abnimmt.
6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Luftkammer durch einen Luftsack (53) gebildet ist.
7. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Luftsack sich bei seiner Befüllung an eine die Vor
ratskammer (48, 49) begrenzende Decke (45, 55) anlegt und
eine darin befindliche Druckausgleichsöffnung (47, 56)
verschließt.
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