Die Erfindung betrifft eine zwischen die Ausgänge zweier
zeitlich versetzte Druckschwankungen aufweisende Druckmit
telquellen geschaltete Dämpfungseinrichtung. Derartige
Druckschwankungen führen zu einer erheblichen Lärmbelästi
gung, die insbesondere dann sehr groß ist, wenn die Schwan
kungsfrequenz recht hoch und damit die Schwankungen sehr
häufig auftreten. Weiterhin sind die genannten Druckschwan
kungen nachteilig, da sie das Material der das Druckmittel
führenden Leitungen stoßartig belasten und damit zu Ma
terialermüdungen führen können.
Zur Dämpfung zeitlich versetzter Druckschwankungen, die
beispielsweise die räumlich getrennt aus den Zylindern
eines Motors herausgeführten Druckschwankungen von Auspuff
gasen betreffen können, ist vorgeschlagen worden, innerhalb
eines Schalldämpfers die beiden Auspuffrohre miteinander zu
verbinden, um zumindest einen teilweisen Druckausgleich und
damit eine Herabsetzung des Schallpegels herbeizuführen.
Aus den deutschen Patentanmeldungen P 36 37 898, und P 37
31 603 ist eine reifenschlupfgeregelte Bremsanlage für
Kraftfahrzeuge bekannt, die als sogenanntes Antiblockier
system arbeitet. Eine derartige Anlage läßt sich dahinge
hend modifizieren, daß sie auch durch den Schlupf beim An
fahren des Fahrzeugs (Durchdrehen zumindest eines Rades)
geregelt sein kann. Auch in dieser bekannten Anordnung sind
zwei von einer Druckmittelquelle abgehende Rohre vorgese
hen, die durch zwei parallel angetriebene Pumpen gebildet
ist. Ersetzt man diese beiden Pumpen durch eine zweikrei
sige Zweikolbenpumpe so herrschen in den beiden Ausgangs
rohren dieser Pumpe zeitlich versetzte Druckschwankungen,
die zu einer erheblichen Geräuschbelästigung und Material
belastung führen können. Derartig zeitlich versetzte Druck
schwankungen können selbstverständlich auch bei der Verwen
dung von zwei getrennt arbeitenden Pumpen gemäß Fig. 2 in
der DE-OS 37 31 603 auftreten.
Die Erfindung geht daher aus von einer Dämpfungseinrichtung
der sich aus dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ergebenden
Gattung.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Dämpfungseinrichtung der
genannten Gattung zu beschreiben, welche trotz der Be
dämpfung für eine Trennung der Druckmittelkreise sorgt, zu
welchen die beiden Ausgänge der Druckmittelquelle gehören.
Diese Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil
des Hauptanspruchs geschilderte Merkmalskombination gelöst.
Die Erfindung besteht im Prinzip also darin einen Druckaus
gleich der an den beiden Ausgängen der Druckmittelquelle
herrschenden Druckschwankungen zuzulassen, ohne daß tat
sächlich Druckmittel zwischen den beiden Ausgängen ausge
tauscht wird. Diese Eigenschaft der Erfindung macht sie
insbesondere geeignet für Bremsanlagen die mindestens zwei
voneinander getrennte Bremskreise besitzen, da sicher ver
hindert wird, daß bei einem Leck in einem der Bremskreise
über die Dämpfungseinrichtung Druckmittel aus dem unbeschä
digten Kreis in den geschädigten Kreis abfließen und somit
die gesamte Bremsanlage außer Kraft gesetzt werden kann.
Die Dämpfungswirkung läßt sich dadurch verbessern, daß hin
sichtlich der Drücke an den Ausgängen der Druckmittelquel
len eine Merkmalskombination nach Anspruch 2 gilt. Eine
weitere Verbesserung der Dämpfungswirkung läßt sich durch
die Merkmalskombination nach Anspruch 3 erreichen. Wenn
auch der dort beschriebene Zustand in der Regel nicht gege
ben sein wird, so sollte sich der Anwender der vorliegenden
Erfindung doch bemühen durch entsprechende Verlegung der
Leitungen, Einfügung von Dämpfungsgliedern u.ä. den in An
spruch 3 aufgeführten Merkmalen nahe zu kommen, da mit die
sen theoretisch eine vollkommene gegenseitige Auslöschung
der Druckschwankungen möglich ist. Das setzt allerdings
einen hinreichend großen Zylinderraum für den Kolben und
die Vernachlässigung von Reibungsverlusten voraus.
Für den Fall, daß die Dämpfungseinrichtung ein Übertreten
von Druckmittel von der einen Kolbenwand zur anderen und
damit eine Verbindung der beiden getrennten Kreise zulassen
könnte, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung eine
Merkmalskombination nach Anspruch 4. Durch die Verwendung
von Rückschlagventilen wird sichergestellt, daß im Falle
eines Kurzschlusses der beiden Kreise oder zumindest eines
Druckmittelaustausches über den Kolben der eine Kreis nicht
in den anderen Kreis entleert werden kann, falls der andere
Kreis ein Leck besitzt. Die Kombination dieser beiden Fak
ten ist zwar nicht sehr wahrscheinlich. Bei Anlagen, die
aber eine besonders große Sicherheit gewährleisten müssen,
erscheint diese Maßnahme durchaus sinnvoll.
Einen besonders einfachen Aufbau für die erfindungsgemäße
Dämpfungseinrichtung bekommt man durch Anwendung der in An
spruch 5 aufgeführten Merkmalskombination, da hier im Prin
zip die Verwendung eines einfachen mit einer Manschette ab
gedichteten Kolbens innerhalb eines durchgehenden Zylinder
raums genügt, wobei sich die beiden übereinstimmenden Fe
dern an den Stirnwänden des Zylinderraums abstützen können.
Selbstverständlich sind auch erheblich kompliziertere Aus
gestaltungen der Dämpfungseinrichtung denkbar, die die un
terschiedlichen Amplituden der beiden Druckquellen, unter
schiedliche Frequenzen oder auch die Art des gewählten
Druckmittels durch entsprechende Kraftübersetzung der wirk
samen Kolbenfläche und/oder der Auswahl der Federn berück
sichtigen.
Vielfach ist es erwünscht, daß die Dämpfungseinrichtung
zwar auf vergleichsweise schwache Druckschwankungen an
spricht und diese ausgleicht, wobei gleichzeitig aber ver
hindert werden soll, daß durch einen zu großen Druckunter
schied in den beiden an den Dämpfungskolben angrenzenden
Kreisen der Dämpfungskolben in seiner Endlage gehalten und
damit ein Dämpfungsausgleich ausgeschlossen wird. Hierzu
empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung eines Merk
malskombination nach Anspruch 6 für die Federn zu verwenden.
Hierdurch wird bei Druckschwankungen (wobei die Schwankun
gen auch nur von einem einzigen der beiden Kreise herrühren
können) durch Bewegung des Kolbens ein Druckausgleich und
damit eine Dämpfung herbeigeführt. Werden aber die Druck
schwankungen der Kreise sehr groß oder der statische Druck
unterschied zwischen den beiden Kreisen ist sehr hoch, so
ist auch weiterhin ein Ausgleich der Druckschwankungen mög
lich, wobei allerdings dieser durch die höhere Federkon
stante herabgesetzt ist.
Die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung ist besonders
wirksam wenn als Druckmittelquellen die Ausgänge einer
zweikreisigen Zweikolbenpumpe gemäß Anspruch 7 vorgesehen
sind, da hier in der Regel die im Zusammenhang mit Anspruch
3 gegebene Merkmalskombination besteht. Es lassen sich in
diesem Falle also besonders große Dämpfungswerte erreichen,
wobei die Höhe der Dämpfung noch durch die Auswahl der Fe
dern und die Verlegung (gegebenenfalls unterschiedliche
Länge) der Zuleitungen verbessert werden kann.
Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft in rad
schlupfgesteuerten Bremssystemen mit mindestens zwei Krei
sen verwenden, wobei die Bremsenregelung sowohl eine Anti
schlupfregelung (ASR) als auch ein Antiblockiersystem (ABS)
sein kann. Verwendet man ein Bremsensystem mit der Kom
bination der beiden Merkmale, so kumulieren sich die Vor
teile.
Bei der Verwendung eines Antiblockiersystems empfiehlt sich
eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 8. Der Vorteil der erfin
dungsgemäßen Dämpfungseinrichtung besteht nun darin, daß
sie neben dem Dämpfungseffekt gleichzeitig die Regelung un
terstützt und durch Beschleunigung des Regelvorgangs ver
bessert, soweit man darauf achtet, daß das Antiblockier
system die in Anspruch 8 vorgegebenen Merkmale besitzt. In
diesem Falle wird nämlich das blockierte und in seinem
Bremsendruck herabzusetzende Rad vor dem Radzylinder durch
ein entsprechendes elektromechanisches Ventil von der Zu
fuhr neuen Druckmittels aus der Druckmittelquelle abgerie
gelt, so daß der Druck zwischen diesem Ventil und der
Druckmittelquelle ansteigt. Über die Dämpfungseinrichtung
wird dann der erhöhte Druck durch eine entsprechende Kol
benbewegung in den Kreis übertragen, der noch nicht über
bremst ist und trägt damit zu einer verbesserten Bremsen
wirkung in dem noch nicht überbremsten Kreis bei. Es ver
stärkt sich also die Bremskraft an den Rädern, wo dies
sinnvoll überhaupt möglich ist, da sie noch nicht über
bremst sind.
Für ein Bremsensystem mit ASR sollte darauf geachtet wer
den, daß dort eine Merkmalskombination nach Anspruch 9 vor
liegt, daß also nur die Verbindungsleitung zwischen der be
treffenden Druckmittelquelle und dem durchdrehenden Rad ge
öffnet ist, um dieses abzubremsen und die Verbindungslei
tungen zu den restlichen Rädern gesperrt sind. In diesem
Falle trägt nämlich der in den gesperrten Bremsleitungen
(z.B. durch Anfahren der Pumpe) aufgestaute Druck durch
eine entsprechende Verschiebung des Kolbens zu dem durch
drehenden Bremskreis hin dazu bei dort den Bremsdruck zu
erhöhen. Es wird also quasi ein Teil des bei den nicht
durchdrehenden Rädern benutzten Druckes auf das abzubrem
sende durchdrehende Rad umgesteuert, wodurch sich der Ab
bremsvorgang beschleunigt und das Durchdrehen schneller be
seitigt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an
Hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:
Fig. 1 in einer Schaltskizze in vereinfachter Form den
Aufbau eines Bremsensystems mit ABS und ASR,
Fig. 2 Einzelheiten zu der Schaltskizze nach Fig. 1,
Fig. 3 und 4 in schematischer Darstellung einen möglichen Ver
lauf des Drucks P 1, P 2 über der Zeit ohne
Dämpfungseinrichtung (Fig. 3) und mit Dämpfungs
einrichtung (Fig. 4).
Die Schaltskizze nach Fig. 1 zeigt im wesentlichen ein
Bremsensystem wie es schon im Zusammenhang mit der DE-OS
37 31 603 beschrieben worden ist. Zu der Wirkungsweise der
einzelnen Komponenten wird daher an dieser Stelle nur inso
weit Stellung genommen, wie die für die Erfindung wesent
lich ist.
Bei der Pumpe 10 handelt es sich um eine zweikreisige Zwei
kolbenpumpe, die mit ihren Ausgängen 17 und 18 über Magnet
ventile 2, 3 mit einem oder mehreren Bremsenzylindern 12, 13
verbunden sind. Dabei ist in Fig. 1 immer nur ein einziger
Bremsenzylinder 12 bzw. 13 pro Bremskreis dargestellt. In
der Regel werden aber mindestens zwei Bremsen durch einen
Kreis angesteuert. In der Zeichnung sind die beiden Magnet
ventile 2 und 3 in geöffneter Stellung, so daß, ein Arbei
ten der Pumpe vorausgesetzt, die Bremszylinder 12 bzw. 13
betätigt werden. Soll dagegen der Bremsvorgang beendet wer
den, so werden die Ventile 2, 3 geschlossen und die Rück
laufventile 1 und 4 geöffnet, so daß die Bremszylinder 12
und 13 sich entspannen und das Druckmittel zurück in die
entsprechende Behälterkombination 14, 15 fließen kann. Von
dort wird das Druckmittel dann im Bedarfsfalle (ABS-Rege
lung bzw. ASR-Regelung) über die Magnetventile 2 und 3 zu
den entsprechenden Bremsen gefördert.
Die Ventile 5 und 6 dienen zur Steuerung der Rückführung
der Betätigung im Hauptzylinder 9 und haben mit der Erfin
dung nicht unmittelbar etwas zu tun. Entsprechendes gilt
für die Rückschlagventile 7 und 8, die Sicherheitszwecken
dienen. Da die Dämpfungseinrichtung nur für den Fall arbei
tet, daß die Pumpe 10 betätigt wird, soll auch nur dieser
Arbeitsfall des Bremsensystems betrachtet werden.
Die Pumpe dient hauptsächlich zum Bereitstellen der Brem
senkraft für die ABS- und ASR-Regelung, kann aber auch zu
Zwecken der Bremskraftverstärkung in dem normalen ungere
gelten Bremsfall dienen, der aber hier nicht betrachtet
wird.
Unterstellt man, daß der Zylinder 13 des Hinterrades durch
Überbremsen blockiert, so wird das Ventil 3 geschlossen und
später das Ventil 4 geöffnet, so daß der Bremsendruck im
Zylinder 13 entweichen kann. Dadurch baut sich aber in der
Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang 17 der Pumpe 10 und
dem Eingang des geschlossenen Ventils 3 ein relativ hoher
Druck auf, der in Fig. 1 den Kolben 16 der Dämpfungsein
richtung 11 entgegen der Kraft der Feder 20 nach rechts
verschiebt. Durch diese Verschiebung wird aber zusätzlich
zu dem Ausgangsdruck am Ausgang 18 der Pumpe 10 der Druck
in dem zu dem Zylinder 12 führenden Kreis erhöht, so daß
sich dort der von dem Ausgang 18 der Pumpe 10 ausgehende
Druck und auf den Zylinder 12 des Vorderrades einwirkende
Bremsdruck verstärkt. Somit wird durch die erfindungsgemäße
Dämpfungseinrichtung ein Teil des Drucks der zu entlasten
den Bremse 13 der Bremse 12 zugeführt.
Im ASR-Fall soll beispielsweise das zu dem Bremszylinder 12
gehörende Vorderrad durchdrehen, so daß dieses Vorderrad
abgebremst werden muß. Es ist also das Ventil 2 geöffnet
und das Ventil 1 geschlossen, während das Ventil 3 ge
schlossen und das Ventil 4 geöffnet ist. In diesem Rege
lungszustand erhält also der Zylinder 12 einen Bremsdruck,
während der Zylinder 13 gegenüber dem Bremsdruck des Aus
gangs 17 der Pumpe 10 abgeriegelt ist. Somit baut sich in
dem Verbindungsweg zwischen dem Ausgang 17 und dem Ventil 3
ein Druck auf, der über eine entsprechende Kolbenbewegung
des Kolbens 16 in der Fig. 1 nach rechts dem abzubremsenden
Rad 12 über das Ventil 2 zugeführt und damit der Abbrems
vorgang dieses durchdrehenden Rades beschleunigt wird.
Fig. 2 zeigt in etwas geänderter schematischer Darstellung
einen Auszug aus Fig. 1. Die wesentlichen Änderungen gegen
über Fig. 1 bestehen im folgenden. Die Pumpe 10 ist als
zweikreisige Zweikolbenpumpe dargestellt, deren Ausgänge 17
und 18 die beiden voneinander getrennten Kreise versorgen.
In die Verbindung der Ausgänge 17, 18 zu der Dämpfungsein
richtung 11 sind zwei Rückschlagventile 21, 22 einge
schleift, wie sie auch schon im Zusammenhang mit der DE-OS
37 31 603 beschrieben sind. Durch diese Rückschlagventile
soll der Druck in den Bremskreisen beim Abschalten der Pum
pe gehalten und ein möglicher Leckverlust von einem in den
anderen Kreis über die Pumpe 10 verhindert werden. Ent
sprechendes gilt für die Rückschlagventile 23, 24, die ver
hindern sollen, daß Druckmittel des einen Kreises über die
Dämpfungseinrichtung 11 in den anderen Kreis gelangen kann,
da hierdurch ein Leck in einem der Kreise zu einem Druck
mittelverlust in beiden Kreisen und damit einen Ausfall der
gesamten Bremsanlage führen kann.
Die Wirkungsweise der Dämpfungseinrichtung soll nachfolgend
kurz anhand der Fig. 3 und 4 erläutert werden. Fig. 3 zeigt
den möglichen Verlauf des Druckes P 1 am Ausgang 17 und des
Druckes P 2 am Ausgang 18 der Pumpe 10, die als Zwei
kreis-Zweikolbenpumpe durch einen Motor M angetrieben wird.
In Fig. 3 ist vorausgesetzt, daß keine Dämpfungseinrichtung
11 vorgesehen ist, diese also entweder ausgebaut oder der
Kolben 16 im Zylinder fest arretiert ist. In diesem Falle
können die beiden zueinander gegenläufigen sinusförmigen
Druckschwankungen an den Stellen P 1 und P 2 über die Zeit
gemäß Fig. 3 gemessen werden. Dabei schwankt sowohl bei P 1
als P 2 der jeweilige Druck sinusförmig um einen Mittelwert,
wobei die Abweichungen vom Mittelwert die gleiche Amplitude
haben, aber 180° gegeneinander versetzt sind. Die Fre
quenz kann bis zu 25 Herz betragen.
In Fig. 4 wird der Verlauf des Drucks P 1, P 2 über der Zeit
unter Berücksichtigung der Dämpfungseinrichtung 11 betrach
tet. Dabei wird vorausgesetzt, daß das Dämpfungssystem ei
gene Reibungsverluste besitzt und daß die Abweichungen von
dem mittleren Druckwert nicht genau 180° gegeneinander
versetzt sind, so daß die Druckschwankungen sich nicht
vollkommen in den beiden Kreisen über die Dämpfungseinrich
tung ausgleichen können. Geht man aus von einem gleichen
Druckmittelwert in beiden Kreisen 17, 18, so steht bei sym
metrischem Aufbau der Kolben 16 der Dämpfungseinrichtung 11
in der Mitte. Steigt nun wie für P 1 in Fig. 3 ersichtlich
der Druck an und fällt gleichzeitig P 2, so verschiebt sich
in Fig. 2 der Kolben nach rechts, wodurch sich der aufzu
füllende Druckraum für den Kreis 17 vergrößert und damit
der Druck nicht mehr so stark ansteigen kann, während der
für den rechten Kreis 18 zur Verfügung stehende Druckraum
vermindert wird und so der Druck P 2 nicht mehr so weit ab
fallen kann. Entsprechendes gilt bei umgekehrtem Druckver
lauf, also bei ansteigendem Druck in dem Kreis 18 bei
gleichzeitig fallendem Druck in dem Kreis 17. Auf diese
Weise werden also die Druckunterschiede in beiden Kreisen
geglättet und damit die Schwankungen gedämpft.
Diese Maßnahme ist besonders wichtig zur Geräuschbedämpfung
und zur Schonung von Material infolge von Druckstößen. Ge
rade bei Kraftfahrzeugen können sich das Pumpengeräusch
bzw. die Druckschwankungen in den Leitungen und Zylindern
besonders unangenehm bemerkbar machen, da von dem Benutzer
bei der im Regelfall von ABS und ASR vorliegenden kri
tischen Situation das auftretende Geräusch leicht für eine
Störung im Kraftfahrzeug gehalten werden und damit zu Pa
nikreaktionen führen könnte.
Die Erfindung ist aber nicht auf Bremsanlagen in Kraftfahr
zeugen beschränkt, sondern kann auch an anderer Stelle zur
Bedämpfung von Druckmittelkreisen verwendet werden, wobei
das Druckmittel sowohl ein hydraulisches, aber auch ein
pneumatisches Druckmittel sein kann.
Die Erfindung ist auch dann sinnvoll einsetzbar, wenn nur
in einem der beiden Kreise Druckschwankungen auftreten, da
hier die größeren Druckschwankungen auf zwei Kreise ver
teilt und hierdurch in ihrer Wirkung weitgehend reduziert
werden können.