DE19603871A1 - Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage mit Ladepumpe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer schlupfgeregel­ ten hydraulischen Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Derartige Bremsanlagen sind beispielsweise aus der DE 42 32 311 C1 und aus der DE 43 29 139 C1 bekannt. In bei­ den Fällen handelt es sich um Bremsanlagen, die sowohl zur Bremsschlupfregelung als auch zur automatischen Bremsbetäti­ gung geeignet sind. Während einer Bremsschlupfregelung arbei­ ten sie nach dem Rückförderprinzip. Zur selbsttätigen Akti­ vierung der Radbremsen werden als Druckquellen die beiden Rückförderpumpen der Blockierschutzregelung genutzt. Zur Un­ terstützung des Ansaugens dieser Rückförderpumpen sind in der Art von Einkreishauptzylindern ausgebildete Vorladezylinder vorgesehen, deren Nachlaufräume mit je einem Druckausgang des pedalbetätigten Hauptzylinders verbunden sind. Mittels einer Steuerventilanordnung sind die Druckausgänge der Vorladezy­ linder an die Bremsleitung je eines Bremskreises und an die Saugseite seiner Rückförderpumpe anschließbar. Bei einer selbsttätigen Aktivierung der Radbremsen (Aktivbremsung) wer­ den durch Umschaltung der Steuerventilanordnung die Druck­ ausgänge der Rückförderpumpen gegen die Druckausgänge der Vorladezylinder abgesperrt und letztere an die Saugseiten der Rückförderpumpen angeschlossen. Die Vorladezylinder werden beide von einer gemeinsamen Ladepumpe betätigt, welche mit ihrem Förderdruck Kolbenflächen der Vorladezylinder beauf­ schlagt. Die Ladepumpe ist mit ihrer Saugseite an den Vor­ ratsbehälter angeschlossen. Durch den Druck der Ladepumpe wird zunächst, wie bei einem Hauptzylinder, ein Sitzventil geschlossen, welches die Verbindung vom pedalbetätigten Hauptzylinder zu den Radbremsen sperrt. Durch weitere Ver­ schiebung eines Kolbens wird dann in der Bremsleitung ein Druck aufgebaut, welcher auch an der Saugseite der Rückför­ derpumpe zur Verfügung steht. Die Vorladezylinder der beiden Druckschriften unterscheiden sich dadurch, daß in der DE 42 32 311 C1 zwei separate Vorladezylinder mit je einem An­ triebsdruckraum vorhanden sind, wobei die Antriebsdruckräume über eine gemeinsame Druckleitung mit der Ladepumpe verbunden sind, während in der DE 43 29 139 die beiden Vorladezylinder einen gemeinsamen, mittig angeordneten Antriebsdruckraum auf­ weisen, welcher an die Druckseite der Ladepumpe angeschlossen ist. Hierdurch bewegen sich die entsprechenden Kolben dieser Vorladeeinrichtung auseinander, sobald die Ladepumpe Druck aufbaut. Derartige Anordnungen haben den Vorteil, daß trotz einer Vorladung aus dem Vorratsbehälter geschlossene stati­ sche Bremskreise vorliegen, d. h. daß es außer dem Weg über die Zentralventile und Manschettendichtungen des Hauptzylin­ ders keine Möglichkeit des Druckmittelaustauschs zwischen Vorratsbehälter und statischen Bremskreisen gibt. Die Druck­ seite der Ladepumpe ist nämlich von den eigentlichen Brems­ kreisen durch Trennkolben getrennt. Andererseits erfordert dies eine relativ aufwendige Konstruktion der Vorladezylin­ der, die den Preis einer derartigen Bremsanlage in die Höhe treibt.

Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, bei Verwendung einer gemeinsamen Pumpe zur Vorladung der Rückförderpumpen eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei welcher gemäß den gesetzlichen Vorschriften zwei voneinander getrennte statische Bremskreise erhalten bleiben und auf preiswerte Weise unter Erhaltung von geschlossenen statischen Bremskreisen die Möglichkeit zur Vorladung besteht.

Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Ladepumpe oberhalb des Haupt­ zylinders anzuordnen und mittels eines hydraulisch betätigten Schaltventils die Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und dem Vorratsbehälter zu sperren. Das Schaltventil weist dazu zwei Wirkflächen auf: Der Förderdruck der Ladepumpe wirkt in Schließrichtung direkt auf die erste Wirkfläche ein und nach Überwindung eine Rückschlagventils von seiten des Nachlauf­ anschlusses des Hauptzylinders in Öffnungsrichtung auf die zweite Wirkfläche. Hierdurch ist bei einer Aktivbremsung der in Schließrichtung wirkende Druck immer größer als der in Öffnungsrichtung wirkende, um den Vordruck des Rückschlagven­ tils geminderte Druck, solange das Trennventil in der Brems­ leitung geschlossen bleibt. Bei Beendigung einer Aktivbrem­ sung wird das Trennventil geöffnet, so daß sich der Brems­ druck durch den unbetätigten Hauptzylinder zum Schaltventil fortpflanzt und dieses öffnet. Eine elektronische Ansteuerlo­ gik und elektrische Leitungen zum Schaltventil werden also nicht benötigt.

Eine derartige Anordnung der Ladepumpe oberhalb des Haupt­ zylinders bleibt dabei nicht auf solche Bremsanlagen be­ schränkt, bei welchen in beiden Bremskreisen eine Vorladung erforderlich ist, sondern ist auch für solche Bremsanlagen verwendbar, in denen nur die Rückförderpumpe eines Bremskrei­ ses vorgeladen werden muß.

Beim Druckaufbau aus Null heraus ergänzen sich die besonde­ ren Eigenschaften der Pumpen in idealer Weise: Die Rückför­ derpumpe ist optimiert für die Erzielung hoher Förderdrücke und kann daher nur vergleichsweise wenig Volumenstrom lie­ fern. Die Ladepumpe fördert bei niedrigen Drücken einen maxi­ malen Volumenstrom. Dies ist besonders wichtig bei der Ein­ leitung eines automatischen Bremsvorgangs, wenn zunächst die Lüftspiele der betreffenden Radbremsen überwunden werden müs­ sen. Das gilt sowohl für selbstansaugende als auch für nicht­ selbstansaugende Rückförderpumpen.

Wenn die Rückförderpumpen selbstansaugend ausgelegt sind, und keine Vorladung erfolgt, so dauert der Druckaufbau im unteren Druckbereich wegen der relativ geringen Volumenförderung die­ ser Hochdruckpumpen erheblich länger. Ein weiteres Problem bei selbst ansaugenden Pumpen tritt auf, wenn das Druckmittel aufgrund niedriger Temperaturen eine besonders hohe Viskosi­ tät aufweist, so daß durch den Hauptzylinder hindurch ein hoher Strömungswiderstand zu überwinden ist, für dessen Über­ windung lediglich der auf dem Flüssigkeitsspiegel des Vor­ ratsbehälters lastende Atmosphärendruck zur Verfügung steht.

Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun anhand der Beschreibung von Zeichnungen in zwei Figuren. Dazu zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Bremsanlage mit einem hy­ draulisch betätigten Schaltventil, wobei nur der Nachlaufraum des ersten Bremskreises vorgeladen wird,

Fig. 2 eine konstruktive Lösung für ein hydraulisch betätigtes Schaltventil nach Fig. 1.

Die Bremsanlage nach Fig. 1 weist zwei Bremskreise I und II auf, die unterhalb des Hauptzylinders 1 identisch aufgebaut sind. Die folgende Beschreibung des Bremskreises I gilt somit analog für den Bremskreis II. Die Bremsleitung 3 verläuft vom Hauptzylinder 1 her über ein elektromagnetisch betätigtes, stromlos geöffnetes Trennventil 4 und teilt sich in zwei Bremszweige 5 und 6. Der Bremszweig 5 führt über das elektro­ magnetisch betätigte, stromlos geöffnete Einlaßventil 7 zur Radbremse 8, während der Bremszweig 6 über ein ebenfalls stromlos geöffnetes, elektromagnetisch betätigtes Einlaßven­ til 9 zur Radbremse 10 führt. Von beiden Radbremsen 8 und 10 führt je eine Rücklaufleitung 12 bzw. 14 zu einem Nieder­ druckspeicher 15. Die Rücklaufleitungen 12 und 14 sind je­ weils mit einem Auslaßventil 11 bzw. 13 versehen, welche als elektromagnetisch betätigte, stromlos geschlossene 2/2-Wege­ ventile gestaltet sind. Der Niederdruckspeicher 15 ist über eine Saugleitung 16, welche später als die zweite Saugleitung bezeichnet wird, mit der Saugseite einer Rückförderpumpe 17 verbunden. Die erste Saugleitung 18 der Rückförderpumpe 17 steht mit der Bremsleitung 3 zwischen Hauptzylinder 1 und Trennventil 4 in Verbindung. Die erste Saugleitung ist mit einem Umschaltventil 19 versehen, welches ein elektromagne­ tisch betätigtes, stromlos geschlossenes 2/2-Wegeventil ist. Die Rückförderpumpe 17 ist mit ihrer Druckseite über eine Druckleitung 20 an die Bremsleitung 3 zwischen dem Trennven­ til 4 einerseits und den Einlaßventilen 7 und 9 andererseits angeschlossen.

Die Rückförderpumpe 17 ist zwar selbstansaugend ausgelegt, besitzt jedoch oberhalb des Hauptzylinders 1 eine Vorladeein­ richtung. Wenn der Hauptzylinder 1 durch das Bremspedal 21 betätigt wird, ist die Verbindung zwischen dem Vorratsbehäl­ ter 22 und den Radbremsen durch die Druckkammern des Haupt­ zylinders 1 unterbrochen. In solchen Fällen steht bei betä­ tigtem Umschaltventil 19 der Hauptzylinderdruck an der Saug­ seite der Rückförderpumpe zur Verfügung, so daß eine Vorla­ dung nicht erforderlich ist. Bei unbetätigtem Bremspedal 21 ist die Verbindung zwischen Vorratsbehälter 22 und Bremslei­ tung 3 durch den Hauptzylinder 1 hindurch geöffnet. Der Hauptzylinder 1 besitzt zwei Behälteranschlüsse 23 und 24, die zwei Hauptzylinderanschlüssen 25 und 26 des Vorratsbehäl­ ters zugeordnet sind. Zwischen dem Hauptzylinderanschluß 25 und dem Nachlaufanschluß 23, welche beide zum Bremskreis I gehören, ist ein Schaltventil 27 eingefügt, ein drucklos ge­ öffnetes, hydraulisch betätigtes 2/2-Wegeventil. Die Verbin­ dungsleitung zwischen dem Schaltventil 27 und dem Nachlauf­ anschluß 23 ist über ein Rückschlagventil 31, welches einen Vordruck von ca. 1 bar aufweist, mit der Druckseite einer Ladepumpe 28 verbunden. Die Saugseite der Ladepumpe 28 ist an den Vorratsbehälter 22 angeschlossen. Durch diese Anordnung sind die Ladepumpe 28 und das Schaltventil 27 parallel­ geschaltet. Vom Förderdruck der Ladepumpe 28 wird das Schalt­ ventil 27 in Schließrichtung beaufschlagt, während der Druck am Nachlaufanschluß 23 in Öffnungsrichtung des Schaltventils 27 wirkt. Durch den Vordruck des Rückschlagventils 31 ist bei einer Aktivbremsung mit geschlossenem Trennventil 4, welches den Bremsdruck in den Radbremsen 8 und 10 vom Hauptzylinder 1 fernhält, der Druck am Nachlaufanschluß 23 immer kleiner als der an der Druckseite der Ladepumpe 28, so daß das Schaltven­ til in solchen Fällen geschlossen wird. Zusätzlich ist die Wirkfläche in Öffnungsrichtung kleiner gewählt als die in Schließrichtung, wie später anhand von Fig. 2 erläutert wird.

Auf diese Weise gelangt der Förderdruck der Ladepumpe 28 durch den Hauptzylinder 1, die Bremsleitung 3 und die erste Saugleitung 18 direkt zur Saugseite der Rückförderpumpe 17. Dem Trennventil 4 ist auf bekannte Weise ein Rückschlagventil 29 parallel geschaltet, durch welches der Vorladedruck direkt in die Radbremsen 8 und 10 gelangt, auch wenn das Trennventil zum Zwecke einer automatischen Bremsung geschlossen ist. Da­ durch kann das Lüftspiel der Bremsen schnell überwunden wer­ den. Sobald die Bremsen angelegt sind, steigt der Druck in den Radbremsen auf den Vorladedruck. Ein weiterer Druckaufbau kann dann nur mit Hilfe der Rückförderpumpe erfolgen.

Parallel zum Schaltventil 27 ist ein Druckbegrenzungsventil 30 angeordnet, welches einen Öffnungsdruck von etwa 10 bar aufweist, bei welchem die Druckseite der Ladepumpe 28 mit dem Vorratsbehälter 22 verbunden wird. Wahlweise kann dieses Druckbegrenzungsventil 30 auch durch eines parallel zur Lade­ pumpe ersetzt werden.

Die dargestellte Bremsanlage wird über den Nachlaufraum des ersten Bremskreises vorgeladen. Durch das Einströmen von Druckmittel wird der erste Bremskreis I befüllt, aber auch der Zwischenkolben des Hauptzylinders 1 verschoben. So wird auch der zweite Bremskreis II mit dem Ladedruck beaufschlagt.

Fig. 2a zeigt eine konstruktive Lösung für ein hydraulisch betätigbares Schaltventil 27 gemäß Fig. 1.

Fig. 2b stellt lediglich vergrößert das Ersatzschaltbild für ein solches Schaltventil 27 dar.

Die Anordnung nach Fig. 2a weist in einem Gehäuse 40 zwei parallel verlaufende Gehäusebohrungen 41 und 42 auf. In der engeren Bohrung 41 ist das Druckbegrenzungsventil 30 unterge­ bracht, welches einen Vordruck von etwa 10bar aufweist, wäh­ rend in die Gehäusebohrung 42 größeren Durchmessers das Schaltventil 27 mit integriertem Rückschlagventil 31 einge­ baut ist. Ein senkrecht zu den beiden Gehäusebohrungen 41 und 42 verlaufende Vebrindungsbohrung 43 verbindet die beiden Eingänge des Rückschlagventils 31 und des Druckbegrenzungs­ ventils 30 mit der Druckseite der Ladepumpe 28.

Das Schaltventil 27 weist einen Kolben 44 auf, dessen eine Stirnfläche 45 dem Förderdruck der Ladepumpe 28 ausgesetzt ist. Die andere Stirnseite des Kolbens 45 weist eine Stufe 46, welche von einer Druckfeder 47 zur Druckseite der Lade­ pumpe 28 hin vorgespannt ist. Ein Fortsatz 48 kleineren Durchmessers trägt als Ventilschließglied einen Dichtring 49, welcher mit einem als konische Verjüngung der Gehäusebohrung 42 ausgeführten Ventilsitz 50 zusammenwirkt. Das Ende des Fortsatzes 48 ragt in einen engeren Abschnitt 51 der Bohrung 42 hinein und trägt an seinem Umfang Einkerbungen 52, welche auch bei axialer Führung des Fortsatzes 48 einen Volumenstrom an diesem Fortsatz entlang erlaubt.

Der Kolben 44 ist axial durchbohrt und nimmt in seinem Inne­ ren zentral das Rückschlagventil 31 auf, welches von der Druckseite der Ladepumpe 28 her einen Druckmittelstrom er­ laubt.

Am Kolbenende des Fortsatzes 48 ist ein Druckmittelauslaß 53 angelegt, welcher mit dem Nachlaufaufanschluß 23 verbunden ist. Seitlich, zwischen der Stufe 46 und dem Ventilsitz 50 verläuft eine weitere Verbindungsbohrung von der Gehäuseboh­ rung 42 am Ausgang des Druckbegrenzungsventils 30 entlang zum Behälteranschluß 25 des Vorratsbehälters 22. Die Gehäuseboh­ rungen 41 und 42 sind in der Darstellung nach rechts zur At­ mosphäre hin verschlossen. Hierzu ist in die Gehäusebohrung 41 eine elastische Hülse 54 eingefügt, welche mittels einer eingepreßten Kugel 55 im Gehäuse 40 dichtend gehalten wird. Die Gehäusebohrung 42 ist mittels eines Deckels 56, welcher mit dem Gehäuse 40 druckdicht verstemmt ist, verschlossen. Der Deckel 56 besitzt axiale Fortsätze, die einen gehäuse­ festen Anschlag für den Kolben 44 bilden.

Die Anordnung gemäß Fig. 2a funktioniert folgendermaßen: Bei einer Aktivbremsung wird die Ladepumpe 28 eingeschaltet. Der Förderdruck verschiebt den Kolben 44 nach links, bis sich der Dichtring 49 an den Ventilsitz 50 anlegt und das Schalt­ ventil 27 schließt. Ab einem bar Überdruck von Seiten der Ladepumpe 28 fließt das Druckmittel über das Rückschlagventil 31 zum Nachlaufanschluß 23 des Hauptzylinders. Wird innerhalb der Bremsanlage nicht das volle Fördervolumen der Ladepumpe aufgenommen, so fließt dieses über das Druckbegrenzungsventil 30 ab 10 bar Überdruck in den Vorratsbehälter 22 ab. Am Ende einer Aktivbremsung fördert die Rückförderpumpe 17 das Druck­ mittelvolumen des Bremskreises I in den Hauptzylinder 1 zu­ rück. Da die Ladepumpe 28 mittlerweise abgeschaltet worden ist, liegt in der Verbindungsleitung 43, welche den Kolben 44 in Schließrichtung des Schaltventils 25 beaufschlagt, druck­ los. Das von der Rückförderpumpe 17 über den Hauptzylinder 1 zum Nachlaufanschluß 23 zurückgeförderte Druckmittelvolumen kann jetzt direkt in den Vorratsbehälter 22 zurückfließen. Das an der Druckseite der Ladepumpe eingeschlossene Volumen kann durch die Ladepumpe 28 in den Vorratsbehälter 22 abflie­ ßen. Es kann aber auch ein zusätzliches Mittel zur Druckentla­ stung der Verbindungsleitung 43 vorgesehen werden. Nach Been­ digung der Aktivbremsung wirkt einerseits die Druckfeder 47 öffnend auf das Schaltventil 27 ein, andererseits auch der von der Rückförderpumpe 17 am Nachlaufanschluß 23 erzeugte Druck.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß bei einer Aktivbrem­ sung das Schalteventil 27 zuverlässig schließ, aber auch nach Beendigung dieser Aktivbremsung mit Sicherheit wieder öffnet.

Claims (4)

1. Schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage mit einem pe­ dalbetätigten Hauptzylinder (1), der über mindestens eine Bremsleitung (3) mit mindestens einer Radbremse (8, 10) in Verbindung steht, mit einem Trennventil (4) in der Bremsleitung, mit einer Rückförderpumpe (17), die über eine Druckleitung (20) an die Bremsleitung (3) zwi­ schen Trennventil (4) und Radbremse (10) angeschlossen ist und die über eine erste, sperrbare Saugleitung (18) an die Bremsleitung (3) zwischen Hauptzylinder (1) und Trennventil (4) sowie über eine zweite Saugleitung (16) an einen Niederdruckspeicher (15) angeschlossen ist, welcher über eine Rücklaufleitung (12, 14) mit der Rad­ bremse (8, 10) verbunden ist, mit einem Einlaßventil (7, 9) in der Bremsleitung zwischen dem Anschluß der Druckleitung (20) und der Radbremse (8, 10), mit einem Auslaßventil (11, 13) in der Rücklaufleitung (12, 14), mit einem Vorratsbehälter (22), der oberhalb des Hauptzylin­ ders (1) angeordnet ist und über mindestens einen Haupt­ zylinderanschluß (25, 26 ) mit je einem Nachlaufanschluß (23, 24) des Hauptzylinders (1) in Verbindung steht, so­ wie mit einer Ladepumpe (28), die mit ihrer Saugseite an den Vorratsbehälter (22) angeschlossen ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen Hauptzylin­ deranschluß (25, 26) und zumindest einem Nachlaufanschluß (23, 24) ein hydraulisch betätigtes Schaltventil (27) angeordnet ist und eine Ladepumpe (28) über ein Rück­ schlagventil Druckmittel in diesen den Nachlaufanschluß (23, 24) fördert, wobei das Schaltventil eine erste Wirk­ fläche in Schließrichtung aufweist, welche vom Förder­ druck der Ladepumpe beaufschlagt ist und eine zweite Wirkfläche in Öffnungsrichtung, die vom Druck am Nach­ laufanschluß beaufschlagt ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wirkfläche kleiner ist als die erste.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (27) in einem Gehäuse einen an seinem Umfang abgedichteten Kolben (44) aufweist, der mit einer Stirnseite (45) dem Förderdruck der Ladepumpe (28) aus­ gesetzt ist und an seiner anderen Stirnseite ein Ventil­ schließglied (49) trägt, welches mit einem gehäusefe­ sten, ringförmigen Ventilsitz (50) zusammenwirkt und die Verbindung zwischen Nachlaufanschluß (23) und Hauptzy­ linderanschluß (25) kontrolliert.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kolbens (44) das Rückschlagventil (31) angeordnet ist, daß der Ausgang des Rückschlagventils (31) durch das Schließglied (49) hindurch verläuft und daß durch den Ventilsitz (50) eine Bohrung geführt ist, die mit dem Nachlaufanschluß (23) in Verbindung steht.