DE3523776A1 - Kraftfahrzeug-bremsanlage mit hydraulischem bremskraftverstaerker - Google Patents

Kraftfahrzeug-bremsanlage mit hydraulischem bremskraftverstaerker

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DE3523776A1 DE19853523776 DE3523776A DE3523776A1 DE 3523776 A1 DE3523776 A1 DE 3523776A1 DE 19853523776 DE19853523776 DE 19853523776 DE 3523776 A DE3523776 A DE 3523776A DE 3523776 A1 DE3523776 A1 DE 3523776A1
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine für Kraftfahrzeuge, insbessndere für Straßenfahrzeuge, vorgesehene Bremsanlage mit einem hydraulischen Bremskraftverstärker und mit einem Hilfsdruck-Versorgungssystem, das einen Druckspeicher und eine elektromagnetisch angetriebene Druckmittelpumpe umfaßt, die bei Unterschreiten einer Druckschwelle des Speicherdrucks und bei Bremsbetätigung einschaltbar ist, sowie mit einer an die Druckmittelpumpe und an den Druckausgang des Bremskraftverstärkers angeschlossenen, hydraulisch gesteuerten Ventilanordnung, über die bei nichtbetätigter Bremse die Druckmittelpumpe mit dem Druckspeicher hydraulisch verbunden ist und die bei Bremsbetätigung den Druckmittelweg von der Druckmittelpumpe zu dem Druckspeicher unterbricht.
Es ist bereits eine Bremsanlage dieser Art bekannt, die einen hydraulischen Bremskraftverstärker mit nachgeschaltetem Hauptzylinder und ein Hilfsdruck-Versorgungssystem besitzt, das ebenfalls im wesentlichen aus einer elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe, einem Druckmittelspeicher und einer Ventilanordnung besteht. Die Pumpe wird bei Bremsbetätigung und, davon unabhängig, beim Absinken des Speicherdrucks eingeschaltet. Die Ventilandordnung stellt sicher, daß zu Beginn des Bremsvorganges - solange das Druckniveau der gerade eingeschalteten Pumpe noch gering ist - der Druckbedarf aus dem Speicher gedeckt wird (deutsche Offenlegungsschrift 32 47 498). Die Hydraulikpumpe muß dabei so dimensioniert werden, daß sie während des Bremsens sowohl die von den hydraulischen Bremskraftverstärker als auch die zur Wiederaufladung des Druckspeichers benötigte Druckenergie zur Verfügung stellt.
Es ist auch schon für eine derartige Bremsanlage eine spezielle Ventilanordnung bekannt. Es handelt sich dabei um ein hydraulisch gesteuertes Ventil, das an den geregelten Druck des Bremskraftverstärkers angeschlossen ist und sicherstellt, daß während des Bremsvorganges - nachdem der Druckbedarf zu Beginn aus dem Druckspeicher gedeckt wurde - der Druckmittelweg zum Aufladen des Druckspeichers gesperrt wird und dadurch der volle Pumpendruck ausschließlich zur Druckversorgung des Bremskraftverstärkers benutzt wird (deutsche Offenlegungsschrift 33 15 731). Bei schnell hintereinanderfolgenden Bremsvorgängen kann sich allerdings das verzögerte Aufladen des Druckspeichers als nachteilig erweisen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der geschilderten Bremsanlagen zu überwinden und einerseits in der Anfangsphase die gespeicherte Druckenergie und sodann die volle Pumpenleistung dem Bremskraftverstärker zuzuleiten und andererseits eine frühe Wiederaufladung des Druckspeichers zu ermöglichen, damit auch für schnell aufeinanderfolgende Bremsvorgänge Speicherdruck zur Überbrückung der Anfangsphase zur Verfügung steht. Diese Aufgabe sollte mit konstruktiv einfachen Mitteln und ohne nennenswerte Erhöhung des Gesamtaufwandes gelöst werden. Insbesondere war aus Kostengründen eine Vergrößerung des Speichers und eine Erhöhung der Pumpenleistung zu vermeiden.
Es hat sich nun herausgestellt, daß diese Aufgabe in erstaunlich einfacher, technisch fortschrittlicher Weise bei einer Bremsanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst werden kann, daß die Ventilanordnung in Form eines von der Differenz zwischen dem Pumpendruck und dem geregelten Druck am Ausgang des Bremskraftverstärkers gesteuerten Differenzdruckventils ausgebildet ist, das bei einem über dem geregelten Druck liegenden Pumpendruck den Druckmittelweg von der Druckmittelpumpe zu dem Druckspeicher auf Durchlaß schaltet und dadurch ein Laden des Druckspeichers auf einen von der Druckdifferenz abhängigen Druckwert zuläßt.
Erfindungsgemäß wird somit durch ein einfaches, hydraulisch gesteuertes Differenzdruckventil, dem der Pumpendruck und der geregelte Druck des Bremskraftverstärkers zugeführt werden, eine entscheidende Verbesserung der Bremsanlage und Sicherstellung eines ausreichenden Speicherdruckes bei schnell aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen erreicht. Nach dem Überbrücken der Anfangsphase mit Energie aus dem Druckspeicher wird nämlich zunächst durch Steuerung des Ventils mit dem geregelten Druck ein Nachladen des Druckspeichers unterbunden und dadurch die volle Pumpenleistung dem Bremskraftverstärker zugeführt. Sobald jedoch der Pumpendruck den im Bremskraftverstärker benötigten Druck (um einen bestimmten Betrag) übersteigt, führt dieser Überschuß zum sofortigen Nachladen des Druckspeichers.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist der Ansprechwert des Differenzdruckventils, bei dem Druckmittelfluß von der Pumpe zu dem Speicher einsetzt, durch eine in dem Differenzdruckventil angeordnete, dem Pumpendruck entgegenwirkende Feder vorgebbar.
Eine weitere Verbesserung der Bremsanlage ergibt sich dann, wenn an dem von dem Differenzdruckventil zu dem Speicher führenden Druckmittelweg über ein in der Ruhelage auf Durchlaß geschaltetes Mehrwegeventil, z.B. über ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil, ein Druckausgleichsbehälter angeschlossen ist und wenn dieses Mehrwegeventil zum Laden des Druckspeichers in eine Schließstellung umschaltbar ist. Eine Überlastung der während eines Bremsvorganges ständig eingeschalteten Pumpe läßt sich mit einem solchen Mehrwegeventil ebenfalls erreichen.
Als Druckspeicher genügt nach einer weiteren Ausführungsart ein einfacher Kolbenspeicher mit verhältnismäßig geringer Kapazität. Ein solcher Speicher kann mit einem Schaltkontakt ausgerüstet sein, der bei Erreichen eines vorgegeben maximalen Speicherdruckes umschaltet.
Schließlich ist es nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung noch vorgesehen, daß der elektromotorische Antrieb der Druckmittelpumpe über einen Bremsbetätigungs- oder einen Bremslicht-Schalter sowie über ein beim Unterschreiten der Druckschwelle des Speicherdruckes betätigten Kontakt eingeschaltet wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in schematisch vereinfachter Darstellung die hydraulische und elektrische Schaltung einer Bremsanlage nach der Erfindung wiedergibt.
Nach der Abbildung besteht in diesem Fall die erfindungsgemäße Bremsanlage aus einem Bremsdruckgeber 1, der sich wiederum aus einem hydraulischen Bremskraftverstärker 2 und einem Tandem-Hauptzylinder 3 zusammensetzt. Bremskraftverstärker und Hauptzylinder sind baulich vereinigt. Die Bremskraft wird in Richtung des Pfeiles F über ein Bremspedal 4 auf den Bremsdruckgeber 1 bzw. auf den Bremskraftverstärker 2 übertragen. Im Inneren des Bremskraftverstärkers 2 entsteht daraufhin in bekannter Weise ein zur Pedalkraft F proportionaler verstärkter Druck, der einerseits über einen direkt angeschlossenen Bremskreis I direkt zu den Radbremsen 5,6 und andererseits auf den Eingang des Hauptzylinders 3 übertragen wird. Ein zur Fußkraft F proportionaler Druck entsteht dadurch auch in den statischen Bremskreisen II, III des Tandem-Hauptzylinders 3 und damit in den Radbremsen 7 und 8. In dem gezeigten Beispiel sind an den dynamischen Bremskreis I die Räder der Hinterachse gemeinsam angeschlossen, während die statischen Hauptzylinderkreise zu den Rädern der Vorderachse führen.
Erfindungswesentlich ist das Hilfsdruck-Versorgungssystem der dargestellten Bremsanlage. Hierzu gehören eine Druckmittelpumpe 9, die durch einen Elektromotor 10 angetrieben wird. Außerdem gehört zu dem Versorgungssystem ein Druckspeicher 11, hier ein Kolbenspeicher, sowie ein Differenzdruckventil 12. Ferner sind noch hydraulische Rückschlagventile 13,14,15 und ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil 16 vorhanden. Das Ventil 16 ist in seiner Ruhestellung, in der es nicht erregt wird, auf Durchlaß geschaltet und verbindet daher einen Druckmittelweg 17 mit einem Druckausgleichsbehälter 18, der hier als ein Bestandteil des Bremsdruckgebers 1 bzw. des für den Tandem-Hauptzylinder 3 benötigten Druckmittelbehälters ausgebildet ist. Die Saugseite der Pumpe 9 ist ebenfalls an den Ausgleichsbehälter 18 oder an dessen Kammer 18' angeschlossen.
Der Ausgang 19 des Bremskraftverstärkers 2, an dem der geregelte Druck des Bremskreises I ansteht, ist über einen Druckmittelweg 20 mit einer Steuerkammer 21 des Differenzdruckventiles 12 verbunden. Der in dieser Kammer 21 herrschende Druck wird unterstützt durch die Kraft einer Feder 22 auf einen Kolben 23 übertragen, an dessen Gegenseite, also in entgegengesetzter Richtung wirkend, der Pumpendruck anliegt. Hierzu ist die Druckseite der Druckmittelpumpe 9 mit einer Steuerkammer 24 im Inneren des Differenzdruckventiles 12 hydraulisch verbunden. Über diese Kammer 24 und über eine Druckmittelleitung 25, in der sich das Rückschlagventil 13 befindet, ist die Pumpe 9 an den Druckeingang 26 des Bremskraftverstärkers 1 angeschlossen.
Der Ladeweg des Druckspeichers 11 führt von der Kammer 24 - nach dem Verschieben des Kolbens 23 - über eine Ringkammer und einen Anschluß 27, über den Druckmittelweg 17 und das Rückschlagventil 14 zu dem Druckspeicher 11, dessen Kolben 28 gegen eine Feder 29 verschiebbar ist. Beim Erreichen des maximalen Speicherdruckes wird von einem Kopfkontakt 30 des Speichers 11 ein Stromkreis geöffnet.
Das Bremspedal 4 ist mit einem Schalter 31 ausgerüstet, der einen Arbeitskontakt 32 besitzt. Es kann sich dabei um den bei Kraftfahrzeugen üblichen Bremslichtschalter handeln. Der Arbeitskontakt 32 legt, sobald er geschlossen ist, über eine Diode 33 positives Potential an den Antriebsmotor 10 der Hydraulikpumpe 9 an und setzt dadurch diese Pumpe in Lauf. Ein zweiter Weg für elektrische Energie aus der Spannungsquelle U B zu dem Antriebsmotor 10 führt über einen Kopfkontakt 30 des Druckspeichers 11 und über eine zweite Diode 34. An den Kopfkontakt 30 ist ferner das 2/2-Wegeventil 16 angeschlossen.
Die abgebildete Bremsanlage nach der Erfindung arbeitet wie folgt: Nach dem Einschalten der Anlage wird, wenn der Druckspeicher 11 noch nicht ausreichend geladen ist, über den geschlossenen Kopfschalter oder Kopfkontakt 30 das elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wegeventil 16 auf Sperren umgeschaltet und außerdem über die Diode 34 der Pumpenmotor 10 in Gang gesetzt. Die Druckmittelpumpe 9 erzeugt daraufhin Druck, der den Kolben 23 gegen die Kraft der Feder 22 verschiebt, weil in dieser Situation noch kein geregelter Druck vorhanden ist. Über den Anschluß 27, den Druckmittelweg 17 und über das Rückschlagventil 14 wird nun in den Speicher 11 Druckmittel eingespeist. Sobald der Druck in dem Speicher 11 einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, schlägt der Kolben 28 an den Kopfschalter 30 an, was ein Unterbrechen der Stromversorgung für das Ventil 16 und für den Antriebsmotor 10 zur Folge hat. Am Druckeingang 26 des Bremskraftverstärkers 1 steht ständig der Speicherdruck an.
Wird nun die Bremse betätigt, schließt der Kontakt 32 des Schalters 31 und setzt den Antriebsmotor 10 der Pumpe 9 in Gang. Der Pumpendruck wächst je nach Pumpenart und Pumpenleistung mit bestimmter, endlicher Geschwindigkeit an. Der zu Anfang des Bremsvorgangs benötigte Hilfsdruck wird dem Druckspeicher 11 entnommen. Geregelter Druck wird über den Druckmittelweg 20 zu dem Differenzdruckventil 12 hin übertragen. Dieser geregelte Druck, unterstützt durch die Kraft der Feder 22, wird mit dem in die Kammer 24 eingespeisten Pumpendruck verglichen. Sobald die von dem Pumpendruck auf den Kolben 23 ausgeübte Kraft die durch den geregelten Druck und die Kraft der Feder 22 auf den Kolben ausgeübte Kraft übersteigt, wird durch den Differenzdruck der Kolben 23 verschoben, so daß ein Druckmittelweg von der Kammer 24 über die Ringkammer 27, den Druckmittelweg 17 und dem Rückschlagventil 14 zum Druckspeicher 11 freigegeben wird. Das Ventil 16 wurde während des Bremsvorganges durch die sofortige Energieentnahme aus dem Speicher 11, die zum Schließen des Kontaktes 30 führte, auf Sperren umgeschaltet.
Wird durch das Nachladen des Druckspeichers 11 dessen maximaler Speicherdruck wieder erreicht, führt dies zur Unterbrechung des Stromweges über den Kontakt 30, so daß das Ventil 16 wieder seine Ruhelage einnimmt und einen Druckmittelweg 35 zu dem Ausgleichsbehälter 18 freigibt. Ein weiterer Druckanstieg in die Kammer 24 wird dadurch unterbunden, so daß die Pumpe 9, die ja bei betätigter Bremse weiterhin über den Schalter 31 eingeschaltet ist, nur gegen diesen vorgegebenen Maximaldruck, der sich aus dem maximalen Speicherdruck und der durch die Feder 22 des Differenzdruckventils 12 ausgeübten Kraft zusammensetzt, zu fördern braucht. Auf diese Weise und durch diese Anordnung wird also mit der überschüssigen Energie, d.h. mit der momentan nicht zum Bremsen benötigten Pumpenleistung, der Druckspeicher 11 sofort nachgeladen und außerdem eine Überlastung der Pumpe 9 als Folge zu langer Bremsbetätigung und relativ geringen Hilfsdruckverbrauchs verhindert. Bei einer erneuten Bremsung kurz nach Beendigung des vorangegangenen Bremsvorganges steht somit sofort zur Überbrückung der Pumpen-Anlaufphase der maximale Speicherdruck am Eingang 26 des Bremskraftverstärkers 1 zur Verfügung.

Claims (9)

1. Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Straßenfahrzeuge, mit einem hydraulischen Bremskraftverstärker und mit einem Hilfsdruck-Versorgungssystem, das einen Druckspeicher und eine elektro- magnetisch angetriebene Druckmittelpumpe umfaßt, die bei Unterschreiten einer Druckschwelle des Speicherdruckes und bei Bremsbetätigung einschaltbar ist, sowie mit einer an die Pumpe und an den Druckausgang des Bremskraftverstärkers angeschlossen, hydraulisch gesteuerten Ventilanordnung, über die bei nichtbetätigter Bremse die Druckmittelpumpe mit dem Druckspeicher hydraulisch verbunden ist und die bei Bremsenbetätigung den Druckmittelweg von der Druckmittelpumpe zu dem Druckspeicher unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung in Form eines von der Differenz zwischen dem Pumpendruck und dem geregelten Druck am Ausgang (19) des Bremskraftverstärkers (1) gesteuerten Differenzdruckventils (12) ausgebildet ist, das bei einem über dem geregelten Druck liegenden Pumpendruck den Druckmittelweg (17) von der Druckmittelpumpe (9) zu dem Druckspeicher (11) auf Durchlaß schaltet und dadurch ein Laden des Druckspeichers (11) auf einen von der Druckdifferenz abhängigen Druckwert zuläßt.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansprechwert des Druckdifferenzventils (12), bei dem Druckmittelfluß von der Druckmittelpumpe (9) zu dem Druckspeicher (11) einsetzt, durch eine in dem Druckdifferenzventil (12) angeordnete, dem Pumpendruck entgegenwirkende Feder (22) vorgebbar ist.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem von dem Druckdifferenzventil (12) zu dem Druckspeicher (11) führenden Druckmittelweg (17) über ein in der Ruhelage auf Durchlaß geschaltetes Mehrwegeventil (16) ein Druckausgleichsbehälter (18) angeschlossen ist und daß das Mehrwegeventil (16) zum Laden des Druckspeichers (11) in eine Schließstellung umschaltbar ist.
4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Bremsbetätigung nach dem Laden des Druckspeichers (11) das Mehrwegeventil (16) auf Durchlaß zurückschaltbar ist.
5. Bremsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwegeventil (16) als elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil ausgebildet ist.
6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckspeicher (11) ein Kolbenspeicher vorgesehen ist.
7. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (11) mit einem Schaltkontakt (30) ausgerüstet ist, der beim Erreichen eines vogegebenen maximalen Speicherdruckes umschaltet.
8. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromotorische Antrieb (10) der Druckmittelpumpe (9) über einen Bremsbetätigungs- oder Bremslicht- Schalter (31) und über einen beim Unterschreiten der Druckschwelle des Druckspeichers betätigten Kontakt (30) einschaltbar ist.
9. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwegeventil (16) beim Erreichen des vorgegebenen maximalen Speicherdruckes in seine Durchlaßstellung umschaltbar ist.
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