DE3626690A1 - Vorrichtung zur ueberwachung des betriebs einer druckmittelpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs einer Druckmittelpumpe für die Versorgung einer hy­ draulischen Bremsanlage.

Zur Bremskraftverstärkung und für den Betrieb einer Brems­ schlupfregeleinrichtung ist es erforderlich, hydraulische Bremsanlagen für Kraftfahrzeuge zusätzlich mit Druckmittel zu versorgen, das von einer Druckmittelpumpe gefördert wird. Hierbei kann die Druckmittelpumpe einen Druckspeicher laden, aus dem das Druckmittel durch Steuerung eines Ventils bei Bedarf entnommen wird, oder die Pumpe kann unmittelbar in die Bremsanlage fördern, wobei der Pumpenantrieb bei Bedarf, beispielsweise bei Einsetzen der Bremsschlupfregelung, einge­ schaltet wird.

Ein Beispiel für eine solche hydraulische Bremsanlage ist in der älteren Patentanmeldung P 36 01 914.3 beschrieben. Bei Bremsanlagen, bei denen die Pumpe ohne Zwi­ schenschaltung des Druckspeichers unmittelbar in die Bremsan­ lage fördert, ist eine besondere Überwachung der Betriebsbe­ reitschaft der Pumpe erforderlich, um bei Ausfall der Pumpen­ förderung beispielsweise die Bremsschlupfregeleinrichtung abschalten zu können und auf diese Weise ein Zusammenbrechen des vom Bremsdruckgeber eingesteuerten Betätigungsdruckes zu vermeiden.

Bei der in der Patentanmeldung P 36 01 914.3 beschriebenen Bremsanlage ist zur Überwachung des Pumpendrucks ein Differenz­ druckwarnschalter vorgesehen, der den Druck am Pumpenausgang mit dem Druck in den beiden Bremskreisen der Bremsanlage ver­ gleicht und bei Überschreiten einer bestimmten Druckdifferenz einen Schalter betätigt. In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß eine solche Drucküberwachung den verschiedenen Betriebs­ situationen nicht immer gerecht wird. Weiterhin erweist sich der Differenzdruckwarnschalter als verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs einer Druckmittelpumpe für die Ver­ sorgung einer hydraulischen Bremsanlage zu schaffen, die druckunabhängig arbeitet und sich durch einen geringen Bau­ aufwand auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwi­ schen dem Pumpenauslaß und der zur Bremsanlage führenden Förderleitung ein Schaltkolben angeordnet ist, der in Richtung des Pumpenstroms gegen die Kraft einer Feder in eine Betäti­ gungsstellung bewegbar ist, in der er einen Schalter betätigt und daß in einer parallel zum Schaltkolben vom Pumpenauslaß zur Förderleitung führenden Bypass-Leitung ein Ventil vorge­ sehen ist, das nur in der Betätigungsstellung des Schaltkol­ bens durch den Pumpendruck zu öffnen ist. Damit wird auf ein­ fache Weise der Förderstrom der Druckmittelpumpe überwacht, wobei bereits ein äußerst geringes Pumpenfördervolumen aus­ reicht, um den Schaltkolben in die Betätigungsstellung zu bewegen. In dieser Stellung verbleibt der Schaltkolben so lange, wie die Pumpe einen Förderstrom aufrechterhält, unab­ hängig davon, welche Druckschwankungen in der Förderleitung bzw. in der Bremsanlage auftreten. Bricht der Förderstrom auf­ grund einer Störung zusammen, so kehrt der Schaltkolben in seine Ausgangsstellung zurück und unterbricht damit die Be­ tätigung des Schalters. Hierdurch gelangt der Schalter in eine Schaltposition, die beispielsweise von einer Bremsschlupfregel­ einrichtung als Signal für eine Unterbrechung der Energiever­ sorgung erkannt wird und die Beendigung eines Bremsschlupf­ regelvorgangs bewirkt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bypass-Leitung durch eine Längsbohrung im Schaltkolben gebildet ist, deren Ausgangsöffnung einen Ventilsitz für eine Ventilkugel bildet, die von einer Druckfeder gegen den Schalt­ kolben gedrückt wird, wobei die Verschiebbarkeit des Schalt­ kolbens durch Gehäuseanschläge begrenzt ist. Diese Ausfüh­ rungsform hat den Vorteil, daß sie gleichzeitig ein Rückschlag­ ventil bildet, durch das ein Zurückströmen von Druckmittel aus der Bremsanlage zur Pumpe verhindert wird. Weiterhin wird durch die Hintereinanderschaltung von Schaltkolben und Ventil­ kugel eine bauliche Vereinfachung erzielt, da nur eine Druck­ feder benötigt wird, um den Schaltkolben und die Ventilkugel in die Grundstellung zu bewegen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, daß der Schaltkolben in der Ruhestellung mit seiner Mantelfläche eine radiale Auslaßbohrung schließt, die zur Bremsanlage führt, wobei der Schaltkolben durch den Pumpen­ druck bis zur Freigabe der Auslaßbohrung verschiebbar ist. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch große bauliche Einfach­ heit aus, sie bildet aber keine druckmitteldichte Sperre für den Rückstrom von Druckmittel aus der Bremsanlage zur Druck­ mittelpumpe.

Zur Betätigung des elektrischen Schalters kann der Schaltkol­ ben erfindungsgemäß eine Kegelmantelfläche aufweisen, auf der ein radial zum Schaltkolben verschiebbar gelagerter Schalt­ stift zur Betätigung eines Schalters ruht. Weiterhin kann ein koaxial zum Schaltkolben angeordneter Schaltstift vorgesehen sein, der die Kolbenbewegung auf den Schalter überträgt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schaltplan einer hydraulischen Zweikreis- Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer erfin­ dungsgemäßen Überwachungsvorrichtung

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Zweikreis-Bremsanlage enthält einen Tandem-Hauptbremszylinder 1 und einen Vakuumverstärker 2, die durch ein Bremspedal 3 betätigbar sind. Der im Schnitt dar­ gestellte Tandem-Hauptbremszylinder 1 weist zwei getrennte Arbeitskammern 4, 5 auf, die durch einen Betätigungshub der Hauptzylinderkolben 6, 7 verkleinerbar sind. In der Grundstel­ lung offene Zentralventile 8, 9 verbinden die Arbeitskammern 4, 5 mit Nachlaufräumen 10, 11, die an einen drucklosen Nach­ laufbehälter 12 angeschlossen sind.

Von den Arbeitskammern 4, 5 führen Bremsleitungen 13, 14 zu stromlos offenen Magnetventilen 15, 16 einer Bremsschlupfregel­ einrichtung, die in einem Ventilblock 17 angeordnet sind. An die Magnetventile 15, 16 sind je zwei Radbremsen 18 bzw. 19 angeschlossen. Die Radbremsen 18 und 19 sind weiterhin an zwei stromlos geschlossene Magnetventile 21, 22 des Ventilblocks 17 angeschlossen, die über eine Rücklaufleitung 23 mit dem Nach­ laufbehälter 12 verbunden sind.

Von jeder Bremsleitung 13, 14 zweigt eine Druckleitung 24, 25 ab. Jede Druckleitung 24, 25 führt zu einem separaten, in der Grundstellung geschlossenen Rückschlagventil 26, 27, das eben­ falls im Ventilblock 17 untergebracht ist. Die Rückschlag­ ventile 26, 27 sind so angeordnet, daß sie nur zu den Druck­ leitungen 24, 25 hin öffnen. Vom Eingang der Rückschlagventile 26, 27 führt eine Förderleitung 28 zu einem Pumpenaggregat 29, das aus einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe 30 und einem Überdruckventil 31 besteht und dessen Einlaß mit einer Leitung 32 an den Behälter 12 angeschlossen ist. Zur Über­ wachung des Pumpenaggregats 29 ist zwischen dem Pumpenausgang und der Förderleitung 28 eine Überwachungsvorrichtung 33 angeordnet, die nur schaltet, wenn ein Druckmittelstrom von der Pumpe 30 in die Förderleitung 28 gepumpt wird. Zwei unter­ schiedliche Ausgestaltungen dieser Überwachungsvorrichtung 33 sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Die Wirkungsweise der Bremsanlage ist in der älteren Patentanmeldung P 36 01 914.3 wie folgt beschrieben:

Zur Einleitung eines Bremsvorganges wird das Bremspedal 3 in Richtung des Pfeiles 34 betätigt und der Vakuumbremskraft­ verstärker 2 angesteuert. Der Vakuumbremskraftverstärker 2 bewegt dadurch die beiden Hauptzylinderkolben 6, 7 in den Tandem-Hauptzylinder 1 hinein, wodurch zunächst die Zentral­ ventile 8, 9 geschlossen und die Arbeitskammern 4, 5 von den Nachlaufräumen 10, 11 getrennt werden. Durch weitere Verschie­ bung der Hauptzylinderkolben 6, 7 wird anschließend in den Arbeitskammern 4, 5 ein Druck aufgebaut, der sich über die Bremsleitungen 13, 14 und die offenen Magnetventile 15, 16 zu den Radbremsen 18 und 19 fortpflanzt und diese entsprechend der am Bremspedal 3 ausgeübten Betätigungskraft betätigt. Das Pumpenaggregat 29 ist in dieser Betätigungsphase nicht einge­ schaltet, so daß in der Druckleitung 28 kein Druck aufgebaut wird. Die Rückschlagventile 26, 27 sind geschlossen und werden von dem Druck in den an die Bremsleitungen 13, 14 angeschlos­ senen Druckleitungen 24, 25 zusätzlich in Schließstellung gehalten.

Wird nun während eines Bremsvorganges von der Bremsschlupf­ regeleinrichtung eine Blockierneigung eines Fahrzeugrades registriert, so wird unverzüglich das Pumpenaggregat 29 ein­ geschaltet und die Pumpe 30 mit voller Leistung angetrieben. Hierdurch baut sich in der Druckleitung 28 ein Druck auf, der über dem Betätigungsdruck in den Bremsleitungen 13, 14 bzw. den Druckleitungen 24, 25 liegt, so daß die Rückschlagventile 26, 27 öffnen und die von der Pumpe 30 geförderte Druckmittel­ menge über die Druckleitungen 24, 25 in die Bremsleitungen 13, 14 eingespeist wird. Durch das einströmende Druckmittel werden die Hauptzylinderkolben 6, 7 bei gleichbleibender Betätigungs­ kraft am Bremspedal 3 so weit in Bremslöserichtung zurückge­ schoben, bis die Zentralventile 8, 9 öffnen und dadurch den in den Arbeitskammern 4, 5 angestiegenen Druck so weit absenken, bis der durch die Betätigungskraft am Bremspedal 3 vorgegebene Betätigungsdruck wieder erreicht ist. Die Zentralventile 8, 9 des Hauptbremszylinders 1 erfüllen somit zusammen mit den Hauptzylinderkolben 6, 7 die Regelfunktion, die erforderlich ist, um den Druck in den Bremsleitungen 13, 14 auf dem durch die am Bremspedal 3 ausgeübte Betätigungskraft vorgegeben Niveau zu halten. Eine besondere Druckregelung ist daher am Pumpenaggregat 29 nicht erforderlich.

Gleichzeitig mit dem Einschalten des Pumpenaggregates 29 werden von der Bremsschlupfregeleinrichtung die Magnetventile 15, 16 und 21, 22 entsprechend der vorgegebenen Regelcharakte­ ristik angesteuert, um durch periodischen Auf- und Abbau des Drucks in den Radbremsen 18, 19 ein Blockieren der Fahrzeug­ räder zu verhindern. Das für diese Regelvorgänge erforderliche Druckmittelvolumen wird dabei dem Pumpenstrom entnommen, während die Hauptzylinderkolben 6, 7 in der zurückgeschobenen Regelstellung verbleiben.

Fig. 2 zeigt die Überwachungsvorrichtung 33 mit einem Gehäuse 35 und einem Schaltkolben 36, der in einer Bohrung 37 zwischen Anschlagflächen 38, 39 axial bewegbar ist. Der Schaltkolben 36 weist eine Längsbohrung 40 auf, deren Mündung durch eine Ventilkugel 41 verschlossen ist, die von einer Druckfeder 42 über einen Federteller 43 beaufschlagt ist und dadurch gegen den Schaltkolben 36 gedrückt wird. Zwischen zwei in seiner Mantelfläche angeordneten Dichtringen weist der Schaltkolben 36 eine Kegelmantelfläche 44 auf, die sich zur Ventilkugel 41 hin verjüngt und auf der ein in einer radialen Gehäusebohrung verschiebbarer Schaltstift 45 zur Betätigung eines elektri­ schen Schalters 46 ruht. Über eine Eingangsbohrung 47 ist das Gehäuse 35 an das Pumpenaggregat 29 und über eine Auslaßboh­ rung 48 an die Förderleitung 28 anschließbar.

Die Wirkungsweise der Überwachungsvorrichtung 33 ist nach­ folgend beschrieben:

Wird das Pumpenaggregat 29 eingeschaltet, so beginnt die an­ laufende Pumpe 30 Druckmittel in die Eingangsbohrung 47 zu drängen. Hierdurch wird der Schaltkolben 36 aus der in der Zeichnung dargestellten Grundstellung in Richtung auf die An­ schlagfläche 38 verschoben, bis er an dieser zur Anlage kommt. Die verhältnismäßig niedrige Kraft der Druckfeder 42 wird dabei durch das auf den Querschnitt des Schaltkolbens 36 ein­ wirkende Druckmittel überwunden. Sobald der Schaltkolben 36 durch die Anschlagfläche 38 festgehalten wird, steigt der Druck in der Eingangsbohrung 47 weiter an und hebt dadurch die Ventilkugel 41 von ihrem Sitz auf der Mündung der Längsbohrung 40 ab. Das Druckmittel kann nun an der Ventilkugel 41 vorbei über die Auslaßbohrung 48 in die Förderleitung 28 zur Brems­ anlage gelangen. Durch die Drosselwirkung der Ventilkugel 41 entsteht zwischen Einlaßbohrung 47 und Auslaßbohrung 48 eine Druckdifferenz, durch die der Schaltkolben 36 in Anlage an der Anschlagfläche 38 gehalten wird.

Bei der Bewegung des Schaltkolbens 36 in Richtung auf die An­ schlagfläche 38 wird von der Kegelmantelfläche 44 der Schalt­ stift 45 radial nach außen geschoben und der elektrische Schalter 46 betätigt. Der Schalter 46 gelangt hierdurch in eine Schaltstellung, die von der am Schalter 46 angeschlosse­ nen Bremsschlupfregeleinrichtung als Signal für das Vorhanden­ sein eines Förderstromes ausgewertet wird. Wird der Förder­ strom des Pumpenaggregats 29 durch eine Störung unterbrochen, so bricht die Druckdifferenz zwischen Eingangsbohrung 47 und Auslaßbohrung 48 zusammen und die Druckfeder 42 bewegt die Ventilkugel 41 und den Schaltkolben 36 wieder in die darge­ stellte Grundstellung zurück. Die Kegelmantelfläche 44 gibt den Schaltstift 45 wieder frei, so daß dieser durch Federwir­ kung ebenfalls in seine Ausgangslage zurückkehren kann, wobei der Schalter 46 zurückgeschaltet wird. Dieses Schaltsignal wird von der Bremsschlupfregeleinrichtung als Störung gewertet und bewirkt die Unterbrechung oder Verhinderung eines Brems­ schlupfregelvorgangs.

Die in Fig. 3 gezeigte Überwachungsvorrichtung 33 besteht aus einem Gehäuse 49 mit einer Längsbohrung 50, in der ein Schalt­ kolben 51 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Schaltkolben 51, der mit einem Dichtring 52 in seiner Mantelfläche gegen­ über der Längsbohrung 50 abgedichtet ist, unterteilt die Längsbohrung 50 in einen Druckraum 53 und einen Federraum 54. Der Druckraum 53 ist über eine Einlaßbohrung 55 mit dem Pumpen­ aggregat 29 und über eine Auslaßbohrung 56 mit der zur Brems­ anlage führenden Förderleitung 28 verbindbar. Die Auslaßboh­ rung 56 mündet radial in die Längsbohrung 50 und wird durch den Schaltkolben 51 verschlossen, wenn dieser von einer im Federraum 54 angeordneten Druckfeder 57 in den Druckraum 53, wie in der Zeichnung dargestellt, hineingedrückt wird. Ein Schaltstift 58, der auf einen elektrischen Schalter 59 ein­ wirkt, ragt koaxial zum Schaltkolben 51 in den Federraum 54 hinein. Seine Länge ist so bemessen, daß der Schalter 59 umgeschaltet wird, bevor der Schaltkolben 51 die Auslaßbohrung 56 freigibt.

Die in Fig. 3 dargestellte Überwachungsvorrichtung hat fol­ gende Wirkungsweise:

In der gezeigten Grundstellung wird die Auslaßbohrung 56 durch den Schaltkolben 51 verschlossen, wobei der Schaltstift 58 freigegeben wird, so daß der Schalter eine Stellung einnimmt, die als Ausfall des Pumpenaggregats gewertet wird. Wird in die Einlaßbohrung 55 Druckmittel gefördert, so wird der Schalt­ kolben 51 in den Federraum 54 gedrückt, wobei die Druckfeder 57 zusammengedrückt wird. Sobald die Stirnfläche des Schalt­ kolbens 51 die Auslaßbohrung 56 erreicht und den Übertritt von Druckmittel aus dem Druckraum 53 in die Auslaßbohrung 56 zuläßt, wird über den Schaltstift 58 der Schalter 59 umge­ schaltet. Hierdurch erkennt die an den Schalter 59 ange­ schlossene Bremsschlupfregeleinrichtung, daß das Pumpenaggre­ gat 29 betriebsfähig ist und Druckmittel in die Bremsanlage eingespeist wird. Da die Kraft der Druckfeder 57 bestrebt ist, den Schaltkolben 51 in den Druckraum 53 zurückzudrängen, muß der sich im Druckraum 53 einstellende Druck wenigstens so groß sein, daß durch seine Beaufschlagung der Querschnittsfläche des Schaltkolbens 53 die Druckfeder 57 überwunden wird. Da im Federraum 54 kein Druck aufgebaut wird, spricht der Schalt­ kolben 51 auf das Druckniveau im Druckraum 53 an, d.h. der Schaltkolben 51 nimmt auch dann seine Offenstellung ein, wenn bei fehlendem Förderstrom der Druck im Druckraum 53 eine bestimmte durch die Druckfeder 57 vorgegebene Größe über­ schreitet. Bei der Überwachungsvorrichtung gemäß Fig. 2 ist dies nicht der Fall.

• Bezugszeichenliste:  1 Tandem-Hauptzylinder
   2 Vakuumverstärker
   3 Bremspedal
   4 Arbeitskammer
   5 Arbeitskammer
   6 Hauptzylinderkolben
   7 Hauptzylinderkolben
   8 Zentralventil
   9 Zentralventil
  10 Nachlaufraum
  11 Nachlaufraum
  12 Nachlaufbehälter
  13 Bremsleitung
  14 Bremsleitung
  15 Magnetventil
  16 Magnetventil
  17 Ventilblock
  18 Radbremsen
  19 Radbremsen
  21 Magnetventil
  22 Magnetventil
  23 Rücklaufleitung
  24 Druckleitung
  25 Druckleitung
  26 Rückschlagventil
  27 Rückschlagventil
  28 Druckleitung
  29 Pumpenaggregat
  30 Pumpe
  31 Überdruckventil
  32 Leitung
  33 Überwachungsvorrichtung
  34 Pfeil
  35 Gehäuse
  36 Schaltkolben
  37 Bohrung
  38 Anschlagfläche
  39 Anschlagfläche
  40 Längsbohrung
  41 Ventilkugel
  42 Druckfeder
  43 Federteller
  44 Kegelmantelfläche
  45 Schaltstift
  46 Schalter
  47 Einlaßbohrung
  48 Auslaßbohrung
  49 Gehäuse
  50 Längsbohrung
  51 Schaltkolben
  52 Dichtring
  53 Druckraum
  54 Federraum
  55 Einlaßbohrung
  56 Auslaßbohrung
  57 Druckfeder
  58 Schaltstift
  59 Schalter

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs einer Druckmittel­ pumpe für die Versorgung einer hydraulischen Bremsanlage, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Pumpenauslaß und der zur Bremsanlage führenden Förderleitung (28) ein Schaltkolben (36, 51) angeordnet ist, der in Richtung des Pumpenstroms gegen die Kraft einer Feder (42, 57) in eine Betätigungs­ stellung verschiebbar ist, in der ein Schalter (46, 59) be­ tätigt wird und daß in einer parallel zum Schaltkolben (36, 51) führenden Bypass-Leitung (40, 53) ein Ventil (41; 51, 56) vorgesehen ist, das nur in der Betätigungsstellung des Schalt­ kolbens (36, 51) durch den Pumpendruck zu öffnen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung durch eine Längsbohrung (40) im Schaltkol­ ben (36) gebildet ist, deren Ausgangsöffnung einen Ventilsitz für eine Ventilkugel (41) bildet, die von einer Druckfeder (42) gegen den Schaltkolben (36) gedrückt wird, wobei die Verschiebbarkeit des Schaltkolbens (36) durch Gehäuseanschläge (38, 39) begrenzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkolben (51) in der Ruhestellung mit seiner Mantel­ fläche eine radiale Auslaßbohrung (56) schließt, die zur Bremsanlage (28) führt und daß der Schaltkolben (51) durch den Pumpendruck bis zur Freigabe der Auslaßbohrung (56) verschieb­ bar ist.

4. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkolben (36) eine Kegelmantel­ fläche (44) aufweist, auf der ein radial zum Schaltkolben (36) verschiebbarer Schaltstift (45) zur Betätigung eines Schalters (46) ruht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schaltkolben (51) auf einen koaxial zu ihm angeordneten Schaltstift (58) einwirkt.