DE3230082A1

DE3230082A1 - Hydraulische bremsanlage

Info

Publication number: DE3230082A1
Application number: DE19823230082
Authority: DE
Inventors: Juan 6083 Walldorf Belart
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1982-08-13
Filing date: 1982-08-13
Publication date: 1984-02-16
Also published as: JPS5950848A; GB8312951D0; IT1206507B; IT8322211A0; GB2125498A; JPH04131566U; JPH0535900Y2; GB2125498B; FR2531670A1; FR2531670B1; US4819433A

Description

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Hydraulische Bremsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Κχ-aftfahrzeuge mit mindestens
einer durch einen Hauptbremszylinder unter Druck setzbaren Radbremse, mit einem hydraulischen Kraftverstärker zur Betätigung des Hauptbremszylinder, bei der in einem Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers mittels
eines Breiocventils ein Hilfsdruck einstellbar ist und bei der zvrischen einer Fremddruckquelle und dem Bremsventil
ein vom Hilfsdruck steuerbares Driackminderventil mit
einem Ventildurchgang angeordnet ist, der vom Hilfsdruck in Öffnungsrichtung beauschlagbar ist.

Eine derartige Bremsanlage ist in der älteren Patentanmeldung P 32 18 194.9 beschrieben. Die Bremsanlage gemäß dem älteren Vorschlag beinhaltet einen Tandemhauptzylinder j durch den zwei Bremskreise unter Druck setzbar sind. Der Tandemhauptzylinder ist seinerseits durch einen hydraulischen Kraftverstärker betätigbar, der im wesentlichen aus einem in einer Zylinderbohrung geführten Verstärkerkolben und einem im Verstärkerkolben angeordneten Bremsventil besteht. Per Verstärkerkolben ist an seiner
äußeren Mantelfläche mit einer Umfangsnut versehen, so

2[> daß im hydraulischen Kraftverstärker ein Ringraum entsteht, der über ein Druckminderventil mit einer Fremddruckquelle in Verbindung steht. Bei Betätigung des
Bremspedals gelangt das Bremsventil in eine Stellung, in der ein Hilfsdruck

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in den Druckrauin des hydraulichen Kraftverstärkers eingesteuert wird und beim Erreichen eines bestimmten Druckniveaus den Verstärkerkolben in der Zylinderbohrung des hydraulischen Kraftverstärkers verschiebt.

Gleichzeitig wird der im Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers eingestellte Hilfsdruck zum Druckminderventil zurückgeführt, wodurch der Druck am Ausgang des Druckminderventils bzw. der Druck im Umfangsringsraum des Verstärkerkolbens ansteigt. Durch das Druckminderventil wird also erreicht, daß der dem Verstärkerkolben zugeführte Druck stets dem Druckbedairf im Druckraum bzw. der Bctätigungsstellung angepaßt wird. Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß die den Verstärkerkolben dichtenden Ringdichtungen nicht ständig dem hohen Druck der Fremddruckquelle ausgesetzt sind, so daß hohe Betätigungskräfte und Losbrecheffekte; am Vcrstärkerkolben weitgehend ausgeschlossen oder zumindest gemindert sind.

Bei. der beschriebenen Bremsanlage ist es als weniger vorteilhaft anzusehen, daß das Druckminderventil einen relativ komplizierten Aufbau hat. Beispielsweise ist der Schließkörper des Druckminderventils Bestandteil eines Stufenkolbens, der gedichtet in einer Stufenbohrung geführt ist. Das Untersetzungsverhältnis des" Druckminderventils ist allein durch die Bemessung aev wirksamen Flächen des Stufenkolbens vorgegeben und nachträglich nicht mehr einstellbar.

Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, das vorstehend beschriebene Druckminderventil baulich zu vereinfachen, um zu einer kostengünstigen Lösung zu gelangen.

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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Schließkörper des Ventildurchgangs dem geminderten Druck derart ausgesetzt ist, daß eine einer Ventilsitzfläche und dem geminderten Druck entsprechende Kraft in Schließrichtung des Ventildurchgangs ausgeübt wird. Durch eine derartige Ausgestaltung ist ein einfaches und funktionssicheres Druckminderventil geschaffen, bei dem ein Stufenkolben und eine den Stufenkolben aufnehmende Bohrung entbehrlich ist. Ferner werden Gehäuseanschlüsse und eine Druckleitung bzw. ein Druckmittelkanal innerhalb des Druckminderventils überflüssig.

Zu einer vorteilhaften Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes gelangt man, wenn der Schließkörper des Druckminderventils zusätzlich in Öffnungsrichtung federbelastet ist. Diese Ausgestaltung eröffnet die Möglichkeit, das Untersetzungsverhältnis des Druckminderventils nachträglich einzustellen. Auch läßt sich durch die Einstellbarkeit der Federvorspannung der genaue Aufschaltdruck des Druckminderventils nach der Fertigung genau justieren,

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Druckminderventils sieht vor, daß in einer Zylinderbohrung des Druckminderventils ein mit dem Hilfsdruck beaufschlagbarer Kolben dicht geführt ist, der mittels eines Stößels geringeren Durchmessers mit dem Schließkörper gekoppelt ist und einen Ringraum mit der Zylinderbohrung bildet, der an der Fremddruckquelle angeschlossen ist. Beim erfindungsgemäßen Druckminderventil kann bei Bedarf ebenfalls vorgesehen werden, daß die Zylinderbohrung eine Stufenbohrung ist und daß der Kolben im erweiterten Bohrungsabschnitt geführt ist. Eine derartige Ausgestaltung hat zur Folge,

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daß der Schließkörper des Druckminderventils bereits bei {»erLngeron Ulif»drücken von .seinem ,Sitz abhebt und den Druck mn Ausgang des Druckminderventils erhöht. Dadurch wird das Druckminderventil insgesamt empfindlicher. Ein weiterer Vorteil des Stufenkolbens ist, daß der geminderte Druck dem Hilfsdruck insbesondere bei dynamischen Vorgängen schneller nachgeführt wird. Dies gilt besonders für Panikbremsungen, bei denen der Fahrzeugführer bestrebt ist, möglichst rasch die 1c> Vollbremiistellung zu erreichen.

Falls nicht das Druckminderventil aus Mangel an Einbauraum getrennt von der Verstarker-Hauptzyli.nder-Einh.eit im Kraftfahrzeug installiert werden muß, ist es zweckmäßig, wenn das Druckminderventil in das Gehäuse des Hauptbrems-Zylinders und oder hydraulischen -Kraftvei"stärkers integriert ist. In diesem Fall ergibt sich eine wesentliche Montagevereinfachung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Fig. 1 bis Fig. 3 der· Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine hydraulische Bremsanlage in

prinzipieller Darstellung, 25

Fig. 2 ein Druckdiagramm und

Fig. 3 einen Ausschnitt eines Druckminderventils in

vergrößerter Darstellung. 3o

Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugs zeichen versehen.

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In Fig. 1 ist eine hydraulische Zweikreis-Bremsanlage mit einem Tandemhauptzylinder 1 dargestellt. Von den Arbeitskammern 2,3 des Tandemhauptzylinders 1 zweigen Bremskreise 4,5 zu nicht dargestellten Radbremszylindern eines Kraftfahrzeuges ab. Der Tandembauptzylinder 1 ist durch einen hydraulischen Kraftverstärker 6 betätigbar, der seinerseits im wesentlichen aus einem in einer Gehäusebohrung 7 geführten VerStärkerkolben 8 besteht. Der Verstärkerkolben 8 weist an einem Teil seiner Mantelfläche eine Radialnut 9 auf, die mit dem Gehäuse 10 einen Umfangsringraum 11 "bildet. Eine in der Darstellung rechte Stirnfläche des Verstärkerkolbens 8 begrenzt einen Druckraum 12.

Der Verstärkerkolben 8 weist ferner eine Axialbohrung 13 auf, in der ein Steuerschieber 14 unter Selbstdichtung geführt ist. Der Steuerschieber 14 steht über einen Betätigungskolben 15 mit einem Bremspedal 16 in Verbindung und verfügt über einen Axialkanal 17 sowie zwei Radialkanäle 18,19. Desgleichen ist der Verstärkerkolben 8 mit einem Radialkanal 20 versehen, der von dem Innenumfangsringraum 11 radial zur Axialbohrung des Verstärkerkolbens 8 führt. Ein weiterer in der Axialbohrung 13 mündender Druckmittelkanal 21 im Verstärkerkolben 8 steht mit einem drucklosen Behälter 22 in Verbindung.

Der drucklose Behälter 22 steht einerseits mit dex Nachlaufbohrung 23,24 des Tandeinhauptzylinders in Verbindung und wirkt andererseits als Sumpf für eine durch einen Motor 25 angetriebene. Druckmittelpurape 26. Zu diesem

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Zweck führt vom drucklosen Behälter 22 eine Druckmittelleitung 27 über ein Filterelement 28 zur Druckraittelpurape 26. Dnrüberhjnnus fifcht der druck!öse Behälter 22 mit cl.nchi Ι·1/Ulm 29 in Verbindung, der im wefsont 1 jchon durch die in der Darstellung linke Fläche des Verstärkerkolbens 8 und den dem ersten Bremskreis zugeordneten Hauptzylinderkolben 30 begrenzt wird. In diesem Raum 29 ist zur Rückstellung des Verstärkerkolbens 8 eine Druckfeder 31 vorgesehen. Der Ausgang der Druckmittelpumpe 26 ist über ein Rückschlagventil 32 und Druckmittelleitungen 33,34 mit einem Druckspeicher 35 verbunden. Am Druckspeicher ist über eine weitere Druckleitung 36 ein Druckminderventil 37 angeschlossen, das über eine Druckmittelleitung 38 eine Verbindung zum Umfangsringraum 11 des hydraulischen Kraftverstärkers 6 hat und außerdem über eine Druckmit t(^sl 1 eitung 39 am Druckraum 12 de« hydraulischen Kraftverstärkers 6 angeschlossen ist.

Das Druckminderventil 37 weist ein Gehäuse 40 mit einer zentrischen Axialbohrung 41 auf. Die zentrische Axialbohrung 41 besitzt zu beiden Seiten zwei erweiterte Abschnitte 42,43, wobei der Bohrungsabsatz vom Übergang zum Bohrungsabschnitt 42 als Ventilsitz 44 ausgebildet ist. In der zentrischen Axialbohrung 41 ist ein Kolben 45 geführt, der mit seiner in der Darstellung oberen Stirnfläche 46 in einen Raum 47 ragt. Der Raum 47 mit dem erweiterten Bohrungsabschnitt 43 wird von einer Schraube unter Einsatz einer Ringdichtung 49 abgeschlossen. Im Raum 47 ist eine Druckfeder 50 abgeordnet, die sich einerseits an der Schraube 48 und andererseits an der Stirnfläche 46 des Kolbens 45 abstützt.

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Die der Druckfeder 50 abgewandte Stirnfläche des Kolbens 45 trägt einen Stößel 52 mit einem geringeren Durchmesser als der Bohrungsabschnitt 41 und ist an seinem in der Darstellung unteren Ende zu einem in etwa halbkugelförmigen Ventilschließglied 53 ausgebildet, das im Zusammenwirken mit dem Ventilsitz 44 einen Ventildurchgang bildet. Der Raum mit dem erweiterten Bohrungsabschnitt 42j der im wesentlichen das Ventilschließglied 53 aufnimmt, ist an der Druckmittelleitung 38 angeschlossen.

Nachfolgend ist die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Bremsanlage näher erläutert, wobei Ausgangspunkt der Betrachtungen der Bremslösezustand sein soll, in dem keine Kraft auf das Bremspedal 16 ausgeübt wird.

Ferner sei angenommen, daß der Druckspeicher 35 zunächst drucklos ist, wie es z.B. nach einer längeren Stillstandszeit des Kraftfahrzeuges auftreten kann. In diesem Zustand befindet sich der Verstärkerkolben 8 infolge der Kraftwirkung der Rucks teil feder 31 in einer in dei" Darstellung rechten Endstellung. Bei einer Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges läuft der Motor 25 an, wodurch die mit dem Motor 25 mechanisch gekoppelte Druckmittelpumpe 26 Druckmittel aus dem drucklosen Behälter 22 ansaugt und über das Rückschlagventil 32 dem Druckspeicher 35 zuführt. Der Druck des Druckspeichers 35 gelangt ferner über einen Kanal 54 des Druckminderventils 37 in einen Umfangsringraum 55 des Druckminderventils 37, der vom Stößel 52 Iu der zentrischen Axialbohrung 41 gebildet wird. Der steigende Druck im Umfangsringraum 55 des Druckminderventils 37 führt dazu, daß der Kolben 45 gegen

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die Kraft der Druckfeder 50 in der Darstellung nach oben verschoben wird, bis schließlich das Ventilschließglied 53 am Ventilsitz 44 zur Anlage kommt. In diesem Betriebszustand ist der Raum 47 mit dem erweiterten Bohrungsabschnitt 43 drucklos, da der Raum 47 über die Druckleitung 39 eine Verbindung zum Druckraum 12 des hydraulischen Kraftverstärkers 6 hat und dieser Druckraum 12 in der Bremslösestellung drucklos ist.

Wenn das Ventilschließglied 53 an dem Ventilsitz 44 zur Anlage gekommen ist, ist im Umfangsringraurn 55 bzw. in der Druckmittelleitung 38 ein Druck pl eingestellt, der im wesentlichen von der wirksamen Fläche A des Ventilsitzes 44 und von der Kraft der Druckfeder 55 abhängig ist. Der Einfluß der Dichtfläche des Ventilsitzes 44 ist: in Fig. 3 verdeutlicht. Die auf den Kolben 45 einwirkende, vom Druck pl bestimmte Kraftkomponente in Schließrichtung ist demnach durch das Produkt aus dem Druck pl und der Ringfläche A des Ventilsitzes 44 bestimmt. In dem vorliegenden Beispiel möge die Ringfläche A derart bemessen sein, daß sich in der Bremslösesteilung, d.h. bei drucklosem Raum 47 am Ausgang des Druckminderventils 37 bzw. in der Druckmittelleitung 38 ein Druck pl von 35 bar einstellt. Dieser geminderte Druck pl herrscht ebenfalls im Umfangsringraum 11 des hydraulischen Kraftverstärkers 6 vor.

Bei einer Betätigungskraft auf das Bremspedal 16 bewegt sich der Steuerkolben 15 mit dem Steuerschieber 14 relativ zum Verstärkerkolben 8 in der Darstellung nach

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links, wodurch zunächst der Druckmittelkanal 21, der eine Verbindung zum drucklosen Behälter 22 hat, geschlossen wird. Bei fortgesetzter Bewegung des Steuerschiebers 14 gelangt der Radialkanal 18 im Steuei-schieber 14 mit dem Radialkanal 20 im Verstärkerkolben 8 zur Überdeckung; Druckmittel aus dem Umfangsringraum 11 strömt über· den Radialkanal 18, den Axialkanal 17 und den Radialkanal in den Druckraum 12 des hydraulischen Kraftverstärkers 6, und der Raum 47 des Druckminderventils 37 wird über die Druckmittelleitung 39 druckbeaufschlagt. Durch diese Druckbeaufschlagung des Raumes 47 des Druckminderventils 37 wird auf den Kolben 45 eine Kraft ausgeübt, die der wirksainen Fläche des Kolbens 45 proportional 5-St. Diese Kraft wirkt auf das Ventil 44,53 des Druckminderventils 37 in Öffnungsrichtung. Infolge des in den Druckraum 12 eingesteuerten Drucks p2 verschiebt sich der Verstärkerkolben 8 schließlich in der Darstellung nach links, wodurch die Relativstellung zwischen Verstärkerkolben 8 und Steuerschieber 14 geändert wird und eine sogenannte Schnüffelstellung erreicht wird, in der der Druckmittelkanal 21 zum drucklosen Behälter 22 verschlossen ist und der Radialkanal 18 des Steuerschiebers 14 minimal mit dem Radialkanal 20 des Verstärkerkolbens 8 zur Überdeckung gebracht ist. Entsprechend der Bewegung des Verstärker-

2^cj kolben?; 8 des hydraulischen Kraftverstärkers 6 werden auch die Haupt-ylinderkolben 30,54 des Tandemhaupt-Zylinders 1 in der Darstellung nach links verschoben, v.'odurch sich die Arbeit:«kammern 2,3 verkleinern und ein entsprechender Bremsdruck in den Ureinskreisen 4,5 bzw. in den an den Bremskreisen angeschlossenen Radbremsen erzeugt wird.

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Durch die Druckbeaufschlagung des Raumes 47 mit dem im ■ Druckraum 12 des hydraulischen Kraftverstärkers 6 vorherrschenden Druck stellt sich am Druckminderventil 37 ein neuer Gleichgewichtszustand ein, in dem der Druck in der Druckmittelleitung 38 bzw. im Umfangsringraum 11 des hydraulischen Kraftverstärkers 6 in Abhängigkeit vom Druck im Druckraum 12 vergrößert ist. Eine weitere Verschiebung des Steuerschiebers 14 in der Darstellung nach links stört diesen Gleichgewichtszustand erneut, wobei jeweils der Druck im Umfangsringraum 11 angehoben wird.

Bei Vollaussteuerung des hydraulischen Kraftverstärkers ist auch das Ventil 53,44 des Druckminderventils 37 voll geöffnet, so daß in den Räumen 11,12,55,47 gleiche Drücke herrschen. Beim Losen des Bremspedals 16 kehren alle beweglichen Teile der Bremsanlage in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zurück.

Bei Ausfall des Drucks im Druckspeicher 35 ist eine Druckversorgung der Bremskreise 4,5 ohne weiteres, wenn auch mit wesentlich erhöhter Kraft am Pedal, erzeugbar. In diesem Störfall verschiebt sich der Steuerkolben 15 mit dem Steuerschieber 14 in der Axialbohrung 13 des Verstärkerkolbens 8 soweit, bis er am Boden der Axialbohrung 13 anschlägt. Bei weiterer Erhöhung der Betätigungskraft am Bremspedal 16 werden nun der Verstärkerkolben 8 und die Hauptzylinderkolben 30,54 des Tandemhauptzylinders 1 in der Darstellung nach links verschoben, wodurch die Bremskreise 4,5 rein mechanisch (ohne Hilfskraftunterstützung) unter Druck gesetzt werden. Diese Notfunktion der Bremsanlage ist durch das Druckminderventil 37 nicht beeinträchtigt.

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Der Druckverlauf in den Räumen 11,12 des hydraulischen Kraftverstärkers 6 ist in Fig. 2 dargestellt. Bei diesem Druckdiagramm ist angenommen, daß der Druckspeicher 35 auf seinen Maximalwert, beispielsweise 180 bar, aufgeladen ist. Die Ringfläche A des Venti.lsitzes 44 des Druckminderventils 37, die Druckfeder 50 sowie die wirksame Fläche des Kolbens 45 des Druckminderventils 37 sollen so ausgelegt sein, daß sich im Ruhezustand (Bremslösestellung), d.h. bei drucklosem Druckraum 12, ein Druck im Umfangsringraum 11 von 35 bar einstellt. Sobald Druckmittel in den Druckraura 12 des hydraulischen Kraftverstärkers 6 strömt, steigt auch der Druck im Raum 47 des Druckminderventils 37 an, was zur Folge hat, daß der Druck im Umfangsringraum 11 des hydraulischen Kraftverstärkers 6 stetig dem Druck im Druckraum 12 nachgeführt wird, bis beim Erreichen der Vollbremsstellung im Umfangsringraum 11 und im Druckraum 12 Druckgleichheit hergestellt ist. In dem in Fig. 2 dargestellten Druckdiagramm ist der Druck im Umfangsringraum 11 des hydraulischen Kraftverstärkers 6 mit pl und der Druck im Raum 47 des Druckminderventils 37 bzw. der Druck im Druckraum 12 des hydraulischen Kraftverstärkers 6 mit p2 bezeichnet. Die in das Druckdiagramm eingezeichnete Kennlinie gibt den oben erläuterten Sachverhalt wieder.

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Claims

ALFRED TEVES GMBH 26. Juli 1982 Frankfurt am Main ZL/Je/be /OO78P P 5198 J. Beiart - 171 Patentansprüche

1./Hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einer durch einen Hauptbremszylinder unter Druck setzbaren Radbremse, mit einem hydraulischen Kraftverstärker zur Betätigung des Hauptbremszylinder, bei der in einem Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers mittes eines Bremsventils ein Hilfsdruck einstellbar ist und bei der zwischen einer Fremddruckquelle und dem Bremsventil ein vom Hilfsdruck steuerbares Druckminderventil mit einem Ventildurchgang angeordnet ist, der vom Hilfsdruck in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet", daß ein Schließkörper (53) des Ventildurchgangs (44,53) dem geminderten Druck (pl) derart ausgesetzt ist, daß eine einer Ventilsitζfläche (A) und dem geminderten Druck (pl) entsprechende Kraft in Schließrichtung des Ventildurchgangs (44,53) des Druckminderventils (37) ausgeübt wird.

2. Hydraulische; Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch g ν k ν. η Ii ζ e i c h η e t , daß der Schließkörper (53) in Öffnungsrichtung zusätzlich federbelastet ist 2b

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3. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Fodcrvorspannung einstellbar ist.

4. Hydraulische Bremsanlage nach Anpruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß in einer Zylinderbohrung (41) des Druckminderventils (37) ein mit dem Hilfsdruck (p2) beaufschlagbarer Kolben (45) dicht geführt ist, der mittels eines Stößels (52) geringeren Durchmessers mit dem Schließkörper (53) gekoppelt ist und einen Ringraum (55) mit der Zylinderbohrung (41) bildet, der an der Fremddruckquelle (35) angeschlossen ist.

1i> 5. Hydraulische¹. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Zylinderbohrung (41) eine Stufenbohrung ist und daß der Kolben (45) in einem erweiterten Bohrungsabschnitt (43) geführt ist.

6. Hydraulische Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Druckminderventil (37) in das Gehäuse des Hauptbremszylinders (1) und/oder hydraulischen Kraftverstärkers (6) integriert ist.