DE19534456A1 - Hydraulische Bremsanlage mit Vordruckerzeuger - Google Patents

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.