DE3800554C2 - Hydraulische Bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriff des Patentanspruch 1.

Eine derartige Bremsanlage ist aus der DE 20 04 502 A1 bekannt und umfaßt unter anderem ein Steuergerät, welches dem pneumatischen Bremskraftverstärker zugeordnet ist, und ein Schieberventil umfaßt, welches mittels hydraulischem Druck betätigt wird. Der Steuerdruck wird durch Verschieben eines Steuerkolbens aufgebaut, der dem Hauptbremszylinder vorgeschaltet ist. Diese Art der Ansteuerung des pneumatischen Bremskraftverstärkers, die durch die örtliche Trennung des Steuergeräts vom Betätigungspedal bedingt ist, gilt als zu aufwendig.

Schließlich unterscheidet man ganz grundsätzlich mechanisch, zum Beispiel durch Fußkraft, angesteuerte Unterdruckbremskraftverstärker und hydraulisch angesteuerte Unterdruckbremskraftverstärker. Unterdruckbremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge nutzen das Druckgefälle zwischen dem im Ansaugohr des Viertakt-Otto-Motors herrschenden Unterdruck und dem atmosphärischen Außendruck als Kraftquelle zur Verstärkung des von der Fußkraft des Fahrers im Hauptzylinder erzeugten hydraulische Druckes aus. Bei Zweitakt-Otto-Motoren oder bei Dieselmotoren wird eine durch den Motor betriebene Vakuumpumpe eingesetzt, die den erforderlichen Unterdruck von beispielsweise 0,7 bis 0,8 bar liefert.

Im Vergleich mit dem nächstkommenden Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dessen Nachteile zu vermeiden, und eine vereinfachte Ansteuerung des pneumatischen Bremskraftverstärkers zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Bremsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung ist mit dem Vorteil einer wesentlich vereinfachten Ansteuerung des pneumatischen Bremskraftverstärkers verknüpft, weil keine hydraulischen Druckleitungen erforderlich sind. Die Betätigung des Steuerventils erfolgt erfindungsgemäß mittels einer mechanischen Kraftübertragung durch ein Niederdrücken des Bremspedals, wobei die bereits im Steuergerät entstehende pneumatische Druckdifferenz auf eine einfache Art dem pneumatischen Bremskraftverstärker zur Verfügung gestellt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine schaltungsmäßige Anordnung der Einzelaggregate eines Ausführungsbeispiels sowie Einzelheiten der Einzelaggregate.

Fig. 2: ein Detail der Fig. 1.

Im nachfolgenden werden die für den Aufbau und die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels notwendigen Bauelemente und Vorgänge beschrieben.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Aggregat bezeichnet, das aus einem Hauptzylinder 18, einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Reaktionskraft, die vom Fahrer während des Bremsvorgangs am Bremspedal fühlbar ist, und einem Steuergerät besteht.

Mit 2 ist ein pneumatischer Bremskraftverstärker bezeichnet, der ein Blechgehäuse 3 und eine hydraulische Kolbenzylindereinheit 4, die auch als "Hilfshauptzylinder" bezeichnet wird, umfaßt. 5 ist ein Vorratsbehälter für Druckmittel.

Mittels eines Steuergerätes, das in seiner Gesamtheit mit 6 bezeichnet ist, wird ein gesteuerter Unterdruck erzeugt, der über die Leitung 7 in den Raum 8 des pneumatischen Verstärkers geleitet wird. Mit 9 und 10 sind die Leitungen für den Unterdruck, der in der Bremstechnikersprache mit "Vakuum" bezeichnet wird.

Es ist aus der Fig. 1 erkennbar, daß der Anschluß, bezie­ hungsweise die Leitung 10, für das Vakuum, der Vakuumraum 11 des pneumatischen Verstärkers, die Vakuumleitung 9 und der mit Vakuum beaufschlagte Raum 12 des Steuergeräts 6 schaltungstechnisch hintereinander geschaltet sind. In den Räumen 11 und 8 des pneumatischen Verstärkers 2 herrschen also verschiedene pneumatische Druckniveaus.

Mit 13 ist eine hydraulische Druckleitung bezeichnet, die den Druckraum 14 des Hilfshauptzylinders 4 mit dem Verstärkerraum 15 des Hauptzylinders verbindet. In den Räumen 14, 15 herrscht geregelter hydraulischer Verstär­ kerdruck. Die Höhe des hydraulischen Drucks ist eine Funktion der Differenz der pneumatischen Drücke in den Räumen 11, 8 des pneumatischen Verstärkers 2.

Der Vorratsbehälter 5 ist durch die Leitungen 16, 17 mit dem Hauptzylinder 18 verbunden. Die Leitung 19 stellt eine Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 5 und der Kolbenzylindereinheit 4 dar.

Mit 20, 21 sind Druckleitungen bezeichnet, die die Arbeitsräume 22, 23 des Hauptzylinders 18 mit den nicht dargestellten Radzylindern des Fahrzeugs verbinden.

Falls die erfindungsgemäße Bremsanlage mit einer Anti­ blockiervorrichtung ausgerüstet ist, führen die Drucklei­ tungen 20, 21 zu einem Druckmodulator des ABS-Systems. Dieser Druckmodulator moduliert im ABS-Regelmodus den Druck in den Radzylindern.

Es folgt die Beschreibung der Arbeitsweise des Steuerge­ räts.

Bei Betätigung des Bremspedals 24 bewegt sich die Kolben­ stange 25 nach links. Wie aus den Fig. 1 und 2 ersicht­ lich, ist eine Druckfeder 26 vorgesehen, die sich einer­ seits am Absatz 27 der Kolbenstange 25 abstützt und ande­ rerseits am Teil 28, siehe insbesondere Fig. 2. Wie aus den Fig. 1 und 2, insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, setzt sich das Teil 28 auf das als Ventilsitz ausgebildete Teil 29. Damit ist der im Raum 12 herrschende Unterdruck des Ansaugstutzens vom Raum 30 getrennt. Die Räume 12 und 30 sind durch die Rollmembran 51 getrennt.

Bei einer weiteren Bewegung des Kolbens 25 nach links und nachdem das Teil 28 zur Auflage auf die Kante 31 gekommen ist, hebt sich das Teil 29 vom Teil 28 ab.

Nunmehr kann Luft mit atmosphärischem Druck über die Leitung, die als Pfeil 32 in Fig. 1 dargestellt ist, den Filter 33, den Raum 34, das Ventil, bestehend aus den Teilen 28, 29 (siehe Fig. 2), den Raum 35, den Kanal 36 und die Leitung 7 in den Raum 8 des Vakuumbremskraft­ verstärkers 2 gelangen. Die Leitung 7 führt also gesteu­ erten pneumatischen Druck.

Zwischen den Teilen 28 und 29 des sogenannten "Vakuumsteu­ erventils" findet also eine Steuerung des Luftdrucks statt. Im Raum 8 des Vakuumbremskraftverstärkers herrscht gesteuerter pneumatischer Druck.

Es folgt die Beschreibung des pneumatischen Bremskraftver­ stärkers:

Durch die Differenz der Drücke in den Räumen 8 und 11 wird eine nach links gerichtete Kraft auf den Membrantel­ ler 37 ausgeübt. Der Membranteller 37 wird nach links verschoben. Der Membranteller 37 ist durch die Rollmembran 38 mit dem Gehäuse 3 verbunden.

Mit der Verschiebung des Membrantellers nach links wird auch die Druckstange 39 nach links bewegt. Sie wirkt auf den Kolben 40 des Hilfshauptzylinders 4.

Aus den geschilderten Vorgängen wird klar, daß im Arbeits­ raum 14 des Hilfshauptzylinders 4 ein hydraulischer Druck aufgebaut wird, der eine Funktion der Differenz der Drücke in den Räumen 11, 8 des pneumatischen Verstärkers ist.

Es folgt eine Beschreibung der Arbeitsweise des hydrau­ lischen Verstärkers:

Die wesentlichen Teile des Verstärkers sind der Verstär­ kerdruckraum 15 und der Verstärkerkolben 41.

Wie geschildert, besteht eine hydraulische Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 14 des Hilfshauptzylinders 4 und dem Druckraum 15 des Verstärkers, und zwar über die Druckleitung 9.

Mit zunehmendem Verstärkerdruck verschiebt sich der Ver­ stärkerkolben 41 nach links. Gleichzeitig wird auf den effektiven Querschnitt des Endstücks 42 des Reaktions­ kraftübertragungsglieds 43 eine Kraft ausgeübt, die abhän­ gig ist vom Druckniveau im Verstärkerraum 15. Das hauptzy­ linderseitige Ende 42 des Reaktionskraftübertragungsglieds kann tauchkolbenförmig ausgebildet sein und würde dann in den Verstärkerraum 15 hineinragen und wie ein Plunger­ kolben wirken. Das kolbenartig ausgebildete Endstück 42 ist im Boden des Hauptzylindergehäuses, abgedichtet geführt. Die Dichtung ist mit 45 bezeichnet.

Es folgt eine Beschreibung der Vorrichtung zur Erzeugung einer Reaktionskraft:

Der auf das kolbenförmige Endstück 42 des Reaktionskraft­ übertragungsglieds 43 wirkende hydraulische Druck im Verstärkerdruckraum 15 wird in eine nach rechts gerichtete Kraftkomponente übersetzt, die am rechten, tellerförmig ausgebildeten Ende des Reaktionskraftübertragungsglieds wirksam wird.

Diese Reaktionskraft wirkt auf eine Gummischeibe 46.

Bei Betätigung des Bremspedals wird durch die Kolbenstange 25 der Kolben 47 nach links bewegt. Über das Zwischenstück 48 wird die Fußkraft auf die Gummischeibe 46 aufgeprägt.

Gleichzeitig wirkt auf den Gummischeibe die oben beschriebene Reaktionskraft von links nach rechts. Der Fahrer spürt während des Bremsvorgangs diese Reaktions­ kraft. Sie ist für ihn eine fühlbare Information über den Bremsvorgang.

Der linke Teil des in der Fig. 1 unten dargestellten Aggregats 1 umfaßt einen Tandemhauptzylinder 18. Die Arbeitsweise dieses Tandemhauptzylinders ist von herkömm­ licher Art:

Der Tandemhauptzylinder weist zwei Arbeitskolben 49, 50 sowie zwei Druckkammern 22, 23 auf.

Der bremspedalseitig angeordnete Arbeitskolben 50 bildet zusammen mit dem Verstärkerkolben 41 ein gemeinsames Bauteil. Bei Aufbau des Verstärkerdrucks im Verstärker­ druckraum 15 verschiebt sich der kombinierte Verstär­ ker-/Arbeitskolben 50, 41 nach links. In der Arbeitskammer 23 wird Druck aufgebaut. Der schwimmend angeordnete Kolben 49 bewegt sich durch den Druck in der Arbeitskammer 23 nach links. In der Druckkammer 22 wird Druck aufgebaut. Die Drücke in den Arbeitskammern 22, 23 werden über die Druckleitungen 20, 21 an die Radzylinder weitergeleitet.

Die hydraulische Bremsanlage ist jedoch nicht auf dieses Ausfüh­ rungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise vorge­ sehen werden, daß anstelle eines Vakuumbremskraftverstär­ kers ein Verstärker mit Druckluft eingesetzt wird. Außer­ dem ist es möglich, mit zwei hydraulischen Druckmedien zu arbeiten. Das erste Druck­ medium dient zur hydraulischen Bremskraftverstärkung. Mit diesem ersten Druckmedium arbeiten der Hilfshauptzy­ linder und der hydraulische Verstärker. Das zweite Druck­ medium kann Bremsflüssigkeit sein. Mit diesem zweiten Druckmedium arbeiten der Hauptzylinder und die ihm hydrau­ lisch nachgeschalteten Aggregate, wie ABS-Druckmodulator und Radzylinder.

Claims (7)

1. Hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Hauptzylinder, einem pneumatischen Bremskraftverstärker, einem Steuergerät zur Erzeugung einer pneumatischen Druckdifferenz für den pneumatischen Bremskraftverstärker, einem zusätzlich zum pneumatischen Bremskraftverstärker vorgesehenen hydraulischen Bremskraftverstärker, der einen Verstärkerkolben aufweist, dessen effektiver Verstärkungsquerschnitt einen Verstärkerdruckraum begrenzt, der bei Bremsbetätigung mit hydraulischem Verstärkerdruckmittel beaufschlagbar ist, das unter dem vom pneumatischen Bremskraftverstärker erzeugten Druck steht, sowie mit einer Reaktionskraftvorrichtung mit einem Reaktionskraftübertragungsglied zur Erzeugung und Übertragung einer translatorischen Reaktionskraft, die vom Fahrer während des Bremsvorgangs am Bremspedal fühlbar ist, wobei das Reaktionskraftübertragungsglied einen Teil der Wandung des Verstärkerdruckraumes bildet und bei Bremsbetätigung mit dem hydraulischen Verstärkerdruckmittel beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder (18), der hydraulische Bremskraftverstärker (15, 41), die Reaktionskraftvorrichtung (15, 42) und das Steuergerät (6) eine bauliche Einheit bilden, die örtlich getrennt vom pneumatischen Bremskraftverstärker (2) angeordnet ist und daß das Steuergerät (6) einen mit einem Unterdruck beaufschlagbaren ersten pneumatischen Raum (12), der mit einem Unter­ druckraum (11) des pneumatischen Bremskraftverstärkers (2) verbunden ist, sowie einen mit einem gesteuerten pneumatischen Druck beaufschlagbaren, zweiten pneumatischen Raum (30) aufweist, der mit einem zweiten Raum (8) des pneumatischen Bremskraftverstärkers (2) in Verbindung steht.

2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionskraftübertragungsglied (43) mit einer Vorrichtung, insbesondere einem Kolben (42) ausgestattet ist, die den hydraulischen Druck im Verstärkerraum (15) sensiert, und in eine Reaktionskraft umwandelt.

3. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein halbstarrer Körper, insbesondere eine Gummischeibe (46), vorgesehen ist, der zwischen dem Reaktionskraftübertragungsglied (43) und einem oder mehreren direkt oder indirekt auf das Bremspedal (24) wirkenden Bauteilen angeordnet ist.

4. Hydraulische Bremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder (18), der hydraulische Bremskraftverstärker (15, 41), die Vorrichtung zur Erzeugung der Reaktionskraft und das Steuergerät (6) koaxial angeordnet sind.

5. Hydraulische Bremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder (18) den hydraulischen Bremskraftverstärker (15, 41) als integrales Bestandteil umfaßt.

6. Hydraulische Bremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerkolben (41) und ein Arbeitskolben (50) des Hauptzylinders (18) ein Bauteil bilden.

7. Hydraulische Bremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptzylindergehäuse (44) einen zylindrischen Raum (15) umfaßt, daß der Verstärkerkolben (41) dichtend im zylindrischen Raum (15) geführt wird, daß in der Wandung des zylindrischen Raums (15) das tauchkolbenförmig ausgebildete Endstück (42) des Reaktionskraftübertragungsglieds (43) dichtend geführt wird.