DE19602057A1 - Hydraulische Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Aktivbremsung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanla­ ge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Bremsanlage ist beispielsweise aus der WO 91/18776 bekannt. Die bekannte Bremsanlage ist zur Blockier­ schutzregelung sowie zur Antriebsschlupfregelung geeignet. Die Antriebsschlupfregelung als eine Art der Aktivbremsung erfor­ dert keine Betätigung des Bremspedals. Daher muß die Befüllung der Radbremsen der angetriebenen Räder von einer Pumpe vorge­ nommen werden. Die bekannte Bremsanlage nutzt hierzu die Rück­ förderpumpe der Blockierschutzregeleinrichtung aus. Um für diese Zwecke auch eine Rückförderpumpe verwenden zu können, die nicht selbstansaugend ausgelegt ist, ist in einer Saugleitung von der Saugseite der Pumpe zum Hauptbremszylinder ein Druck­ speicher angelegt, welcher bei einer Antriebsschlupfregelung die Saugseite der Rückförderpumpe mit einem Vordruck versehen soll. Die Anordnung ist aber ebenso zur Vorladung einer selbst­ ansaugenden Rückförderpumpe vorgesehen. Zwischen dem Druckspei­ cher und der Saugseite der Rückförderpumpe ist ein Schaltventil angeordnet, welches den Druckspeicher nur dann mit der Saugsei­ te der Rückförderpumpe verbindet, wenn eine Antriebsschlupf­ regelung vorgenommen werden soll.

Für die vorliegende Erfindung ist es unerheblich, ob die Rück­ förderpumpe selbstansaugend ausgelegt ist oder vorgeladen wer­ den muß. Das prinzipielle Problem bei Hochdruckpumpen in Bremsanlagen ist folgendes: Bevor überhaupt eine Bremswirkung an den Radbremsen erzielt werden kann, muß schnell ein bestimm­ tes Volumen zur Überwindung des Luftspiels der Radbremsen in die Bremsleitung befördert werden. Rückförderpumpen sind zwar in der Lage, einen hohen Druck aufzubauen, jedoch ist der ge­ förderte Druckmittelstrom so klein, daß bei niedrigem Druck­ niveau es einer längeren Zeit bedarf, bis eine Bremswirkung auftritt. Zur Überwindung des Luftspiels von Radbremszylindern ist daher eine Rückförderpumpe - selbstansaugend oder nicht selbstansaugend - nur bedingt geeignet. Erforderlich ist näm­ lich hierzu nicht hoher Druck, sondern ein großer Volumenstrom.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, mit einfachen Mitteln eine Bremsanlage der eingangs genannten Art dahingehend auszustatten, daß unter Ausnutzung der Rückförder­ pumpe bei einer Aktivbremsung eine schnelle Bremswirkung er­ zielt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Das Prinzip der vorliegenden Erfin­ dung besteht also darin, daß die Rückförderpumpe aufeine kleine Wirkfläche eines Stufenkolbens einwirkt und durch ihren hohen Förderdruck diesen Stufenkolben verschiebt, so daß die größere Wirkfläche des Stufenkolbens ein größeres Druckmittel­ volumen verdrängt, als es von der Rückförderpumpe gefördert wird. Da ein hoher Druck zur Überwindung des Luftspiels der Radbremsen nicht erforderlich ist, kann die größere Fläche des Stufenkolbens erheblich größer bemessen sein als die kleinere Fläche. Wenn nach diesem Vorfüllvorgang ein größerer Druck in den Radbremsen erforderlich wird, so kann dann die Rückförder­ pumpe durch die Druckleitung direkt in die Radbremsen fördern und auch mit geringem Volumenstrom einen hohen Druck erzeugen. Damit zunächst aber der Stufenkolben verschoben wird, sind in der Druckleitung parallel zu diesem Druck-Volumen-Übersetzer Mittel vorgesehen, die zunächst den Pumpendruck stauen.

Hierzu eignet sich ein Vordruckventil, welches den Vorteil hat, daß es sich permanent bei einer konstanten Druckdifferenz öff­ net. Sein Öffnungsdruck wird dann so ausgelegt, daß der entwic­ kelte Staudruck gerade ausreicht, um die Radbremszylinder der aktiv zu bremsenden Räder zu füllen.

Eine Federbeaufschlagung des Stufenkolbens zur Druckseite der Pumpe hin bewirkt eine selbsttätige Aufladung dieses Volumen­ speichers, wenn die Rückförderpumpe ausgeschaltet ist.

Damit das zwischen der Druckseite der Pumpe und dem Stufenkol­ ben befindliche Volumen bei einer Aufladung des Volumenspei­ chers verdrängt werden kann, empfiehlt es sich, parallel zum Stufenkolben eine Drosselvorrichtung vorzusehen, über welche das eingeschlossene Volumen zur Bremsleitung hin abfließen kann.

Ein Sitzventil, welches die Verbindung zwischen der Bremslei­ tung und dem Stufenkolben sperrt, sobald der Stufenkolben sei­ nen Hub zur Befüllung der Radbremsen überwunden hat, verhindert ein Zurückfahren des Stufenkolbens während einer Aktivbremsung. Da das Ventil so bemessen wird, daß es eine wesentlich kleinere Wirkfläche in Öffnungsrichtung aufweist als die kleinere Stu­ fenkolbenfläche, kann es nicht passieren, daß der durch die Rückförderpumpe in der Bremsleitung aufgebaute Bremsdruck den Stufenkolben zur Rückförderpumpe hin zurückschiebt und das gesamte Fördervolumen der Rückförderpumpe in den Volumenspei­ cher abfließt.

Wenn die Drossel parallel zum Stufenkolben zur Entlastung der Druckleitung zwischen Rückförderpumpe und Stufenkolben durch den Stufenkolben hindurchgeführt ist, so ergibt sich eine be­ sonders platzsparende Lösung. Zudem ist eine derartige Bohrung durch einen Kolben hindurch leichter zu führen als durch einen Ventilblock.

Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung.

Die einzige Fig. zeigt in symbolischer Darstellung eine erfin­ dungsgemäße hydraulische Bremsanlage.

Der Hauptzylinder 1 ist an einem Vorratsbehälter 2 angeschlos­ sen und über ein Bremspedal 3 betätigbar. Vom Hauptzylinder 1 verläuft eine Bremsleitung 4 zu einer Radbremse 5. Eine weitere Radbremse wird ebenfalls von der Bremsleitung 4 versorgt, ist jedoch nicht dargestellt. Dasselbe gilt für einen weiteren Bremskreis II, welcher identisch zu dem dargestellten Brems­ kreis I aufgebaut sein kann.

In der Bremsleitung 4 ist ein Trennventil 6 angeordnet, welches ebenso wie das näher an der Radbremse 5 eingefügte Einlaßventil 7 ein elektromagnetisch betätigtes, stromlos offenes 2/2-Wege­ ventil ist. Parallel zum Trennventil 6 ist ein Rückschlagventil 8 angeordnet, welches einen Druckmittelstrom vom Hauptzylinder 1 zur Radbremse 5 erlaubt. In Gegenrichtung öffnet ein Über­ druckventil 9, welches bei einer Aktivbremsung, also bei ge­ schlossenem Trennventil 6 einen zu hohen Druck in der Brems­ leitung 4 unterhalb des Trennventils 6 abbaut. Eine solche Aktivbremsung kann jede Art von Bremseneingriff sein, welche auch ohne Betätigung des Bremspedals 3 erfolgen kann.

Parallel zum Einlaßventil 7 befindet sich ein Rückschlagventil 10, welches einen schnellen Druckabbau aus der Radbremse 5 erlaubt, auch wenn bei Beendigung einer Bremsung das Einlaßventil 7 noch geschlossen sein sollte. Von der Radbremse 5 ver­ läuft eine Rücklaufleitung 11 über ein Auslaßventil 12 zu einem Niederdruckspeicher 13 und von dort aus weiter zur Saugseite einer selbstansaugenden Rückförderpumpe 14. In die Rücklauflei­ tung 11 ist zwischen dem Niederdruckspeicher 13 und der Saug­ seite der Rückförderpumpe 14 ein Rückschlagventil 15 eingefügt, welches einen Druckmittelstrom nur zur Saugseite der Rückför­ derpumpe 14 hin erlaubt. Eine Saugleitung 16 zweigt von der Bremsleitung 4 zwischen Hauptzylinder 1 und Trennventil 6 ab und führt über ein Umschaltventil 17 ebenfalls zur Saugseite der Rückförderpumpe 14. Diese ist mit ihrer Druckseite über eine Druckleitung 18, welche ein Vordruckrückschlagventil 19 aufweist, an die Bremsleitung 4 zwischen Trennventil 6 und Einlaßventil 7 angeschlossen. Das Vordruckrückschlagventil 19 ist nur für einen Volumenstrom von der Rückförderpumpe 14 zur Bremsleitung 4 hin durchlässig. Parallel zur Druckleitung 18 befindet sich ein Druck-Volumen-Übersetzer 20. Dieser weist in einer Stufenbohrung 21 einen Stufenkolben 22 auf. Die kleinere Stirnfläche des Stufenkolbens 22 ist an die Druckseite der Rückförderpumpe 14 angeschlossen. Die größere Stirnfläche des Stufenkolbens 22 weist zur Bremsleitung 4 hin. Diese größere Stirnfläche des Stufenkolbens 22 ist von einer Druckfeder 23 zur Rückförderpumpe 14 hin beaufschlagt. Die Stufe des Stufen­ kolbens 22 ist an die Atmosphäre angeschlossen. Am bremslei­ tungsseitigen Ausgang der Stufenbohrung 21 befindet sich ein Dichtsitz 24, welcher einen kleineren Durchmesser aufweist als die kleinere Stirnfläche des Stufenkolbens 22. Dieser Dichtsitz 24 wirkt mit der größeren Stirnfläche des Stufenkolbens 22 zusammen als Sitzventil. Da es sich um eine rein schematische Darstellung handelt, kann das Sitzventil zwischen Stufenbohrung 21 und Bremsleitung 4 auch anders gestaltet sein. Es kommt lediglich auf den Öffnungsquerschnitt an, der kleiner sein muß als die kleinere Stirnfläche des Stufenkolbens 22.

Des weiteren ist parallel zur Druckleitung 18 und zum Druck- Volumen-Übersetzer 20 eine Drossel 25 angelegt, welche einen Druckmittelabfluß von der Druckseite der Rückförderpumpe 14 zur Bremsleitung 4 hin erlaubt, wenn bei Stillstand der Rückförder­ pumpe 14 die Druckfeder 23 den Stufenkolben 22 zur Rückförder­ pumpe 14 hin verschiebt und damit den von der Druckfeder 23 aufgespannten Volumenspeicher wieder fühlt.

Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der Bremsanlage.

Bei einer pedalbetätigten Normalbremsung ohne kritische Schlupfwerte verbleiben alle Ventile in ihrer dargestellten Position. Der Druckaufbau in der Radbremse 5 sowie der Druck­ abbau erfolgen ausschließlich über die Bremsleitung 4.

Wenn während einer pedalbetätigten Bremsung überhöhte Brems­ schlupfwerte auftreten, so ist eine Blockierschutzregelung notwendig. Die Bremsanlage arbeitet nach dem bekannten Rück­ förderprinzip. Da in der Bremsleitung 4 vom Hauptzylinder 1 her schon ein Bremsdruck ansteht, vermag auch der Förderdruck der Rückförderpumpe 14 den Stufenkolben 22 nicht zu verschieben. Der Druck in der Bremsleitung 4 besitzt eine wesentlich größere Wirkfläche am Stufenkolben 22 als die Druckseite der Rückför­ derpumpe 14.

Im Falle einer Aktivbremsung, sei es zur Antriebsschlupfrege­ lung oder zu einem anderen Regeleingriff wie z. B. zur Giermo­ mentenregelung, ist das Bremspedal 3 nicht betätigt. Der Haupt­ zylinder 1 ist also drucklos und mit ihm die Bremsleitung 4 bis zum Trennventil 6. Letzteres wird zu einer Aktivbremsung ge­ schlossen. Die Rückförderpumpe 14 beginnt zu laufen, wobei zur Öffnung der Saugleitung 16 das stromlos geschlossene Umschalt­ ventil 17 bestromt wird, so daß die Saugleitung 16 eine Verbin­ dung zum Hauptzylinder 1 und somit zum Vorratsbehälter 2 her­ stellt. Die Rückförderpumpe 14 saugt also Druckmittel an und fördert es in die Druckleitung 18 sowie in den Druck-Volumen- Übersetzerübersetzer 20. Das Vordruckrückschlagventil 19 be­ wirkt, daß sich zunächst in der Druckleitung 18 und entspre­ chend an der kleineren Stirnfläche des Stufenkolbens 22 ein Druck aufbaut, bevor sich das geförderte Druckmittel zur Brems­ leitung 4 hin fortpflanzen kann. Der an der Druckseite der Rückförderpumpe 14 aufgebaute Druck bewirkt schon bei kleinem Fördervolumen ein Verschieben des Stufenkolbens 22 zur Brems­ leitung 4 hin. Da der Bremsleitung 4 jedoch die größere Stirn­ fläche des Stufenkolbens 22 zugewandt ist, wird zur Bremslei­ tung 4 hin ein erheblich größeres Volumen verdrängt, als es zur Verschiebung des Stufenkolbens 22 von der Druckseite der Rück­ förderpumpe 14 her benötigt wird. Dafür ist das in der Brems­ leitung 4 aufgebaute Druckniveau erheblich niedriger als an der Druckseite der Rückförderpumpe 14. Dies ist aber nicht weiter von Bedeutung, da zur Überwindung des Luftspiels der Radbremse 5 kein hoher Druck, sondern nur großes Volumen er­ forderlich ist. Erst wenn der Stufenkolben 22 sich an seinen Dichtsitz 24 angelegt hat, ist die Rückförderpumpe 14 in der Lage, einen hohen Druck aufzubauen, welcher das Vordruckrück­ schlagventil 19 zu überwinden vermag, so daß sich dieser hohe Druck sodann in die Bremsleitung 4 unterhalb des Trennventils 6 fortpflanzt. An der Radbremse 5 angekommen erzielt der Druck in der Bremsleitung 4 eine sofortige Bremswirkung, da ja die Rad­ bremse 5 zuvor schon vorgeladen wurde. Dieser Druck kann nicht dazu führen, daß der Stufenkolben 22 wieder zur Druckseite der Rückförderpumpe zurückgeschoben wird, da der Dichtsitz 24 einen wesentlich kleineren Durchmesser hat als der Kolbenabschnitt kleineren Durchmessers. Der Druck an der Druckseite der Rück­ förderpumpe 14 verhindert also ein Zurückschieben des Stufen­ kolbens 22. Eine Druckregelung während einer Aktivbremsung erfolgt durch Betätigung des Einlaßventils 7 und des Auslaßven­ tils 12 auf bekannte Weise.

Bei Beendigung einer Aktivbremsung wird das Trennventil 6 ge­ öffnet, so daß sich der Bremsdruck über die Bremsleitung 4 und den Hauptzylinder 1 in den Vorratsbehälter 2 abbauen kann. Die Pumpe 14 wird abgeschaltet, so daß kein weiteres Druckmittel gefördert wird. Der an der Druckseite der Rückförderpumpe 14 verbleibende Restdruck baut sich langsam über die Drossel 25 ab. Hierdurch ist die Druckfeder 23 in der Lage, den Kolben 22 wieder zur Rückförderpumpe 14 hin bis in seine dargestellte Anschlagposition zu verschieben. Der von der Druckfeder 23 aufgespannte Volumenspeicher ist somit wieder gefüllt und be­ reit zu einer erneuten Aktivbremsung.

Um eine platzsparende Anordnung des Druck-Volumen-Übersetzers 20 mit der parallel geschalteten Drossel 25 zu erreichen, kann die hier schematisch parallel zum Stufenkolben 22 dargestellte Drossel 25 auch durch den Stufenkolben 22 hindurchverlaufen. Sie verbindet dann die beiden Stirnflächen des Stufenkolbens, also die Druckseite der Rückförderpumpe 14 mit der Bremsleitung 4. Die Drossel 25 kann dabei einen sehr engen Querschnitt auf­ weisen, so daß sie den Aufbau eines Staudrucks an der Drucksei­ te der Rückförderpumpe 14 bei einer Aktivbremsung nicht behin­ dert. Denn das zur Rückstellung des Stufenkolbens 22 zu ver­ drängende Druckmittelvolumen ist vergleichsweise gering im Verhältnis zu der im Volumenspeicher enthaltenen Druckmittel­ menge.

Claims (6)

1. Hydraulische Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Aktiv­ bremsung, mit einem pedalbetätigten Hauptzylinder (1), der an einen Vorratsbehälter (2) angeschlossen ist, mit einer Bremsleitung (4) vom Hauptzylinder (1) zu mindestens einer Radbremse (5), mit einem Trennventil (6) in der Bremslei­ tung, mit einer Rücklaufleitung (11) von der Radbremse (5) zur Saugseite einer Rückförderpumpe (14), die selbstansau­ gend ist, mit einer Saugleitung (16) von der Bremsleitung (4) zwischen Hauptzylinder (1) und Trennventil (6) zur Saugseite der Rückförderpumpe (14) sowie mit einer Druck­ leitung (18) von der Druckseite der Rückförderpumpe (14) zur Bremsleitung (4) zwischen Trennventil (6) und Radbremse (5) und mit einem Volumenspeicher zur schnellen Füllung der Radbremse (5) bei einer Aktivbremsung, dadurch gekennzeich­ net, daß der Volumenspeicher von einem Druck-Volumen-Über­ setzer (20) gebildet ist, der parallel zur Druckleitung (18) angelegt ist und welcher einen axial verschiebbaren Stufenkolben (22) aufweist, dessen kleinere Stirnfläche an der Druckseite der Rückförderpumpe (14) und dessen größere Stirnfläche an die Bremsleitung (4) angeschlossen ist, wo­ bei in der parallel verlaufenden Druckleitung (18) Mittel zur Erzeugung eines Druckgefälles zwischen Rückförderpumpe (14) und Bremsleitung (4) angeordnet sind.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel ein Vordruckventil (19) umfassen, welches von der Bremsleitung (4) zur Druckseite der Rückförderpumpe (14) sperrt.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (22) zur Druckseite der Rückförderpum­ pe (14) hin federbelastet ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Druck-Volumen-Übersetzer (20) und der Druck­ leitung (18) eine Drossel (25) parallelgeschaltet ist.

5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach Überwindung eines bestimmten Kolben­ hubs des Stufenkolbens (22) ein Sitzventil (24) schließt, welches die Verbindung zwischen Bremsleitung (4) und der größeren Kolbenstirnfläche unterbricht und welches brems­ leitungsseitig in Öffnungsrichtung eine Wirkfläche auf­ weist, die kleiner ist als die kleinere Kolbenstirnfläche.

6. Bremsanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (25) innerhalb des Stufenkolbens (22) ange­ legt ist und die beiden Stirnseiten des Stufenkolbens (22) miteinander verbindet.