DE3923742A1 - Hydraulische fahrzeug-bremsanlage - Google Patents

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Fahrzeug-Bremsanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Brems­ anlage aus der DE-OS 29 13 577 bekannt, bei welcher die einem Antriebsrad zugeordnete Vorrichtung zum Begrenzen von Antriebs­ schlupf auch als Blockierschutzeinrichtung dient. Da die Vorrichtung zusammen mit einer zweiten, dem anderen Antriebsrad des Fahrzeugs zugeordneten Vorrichtung dieser Art von einer gemeinsamen Druck­ mittelquelle aus einem Vorratsbehälter mit Druckflüssigkeit versorgt wird, sind zwei vom Steuergerät geschaltete Magnetventile erforder­ lich, um beide Funktionen ausüben zu können. Zur Rückförderung des Druckmittels ist an die Vorrichtung eine zum Vorratsbehälter führende Rücklaufleitung angeschlossen. Außerdem ist dem Primär­ kolben ein verstellbarer Gegenkolben zugeordnet, um eine Zwischen­ stellung des Stufenkolbens zu erzielen, in der dieser ein feder­ belastetes Rückschlagventil zur Umgehung der Ventilanordnung zwischen dem Hauptbremszylinder und der Radbremse offen hält. Darüber hinaus ist in der Vorrichtung ein von der Druckflüssigkeit beaufschlagbarer Kolben zur Betätigung der Ventilanordnung vor­ gesehen. Die Vorrichtung ist insgesamt kompliziert aufgebaut und demzufolge teuer in der Herstellung sowie störanfällig.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Bremsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die lediglich zur Antriebsschlupfbegrenzung bestimmte Vorrichtung ohne teure und störanfällige Magnetventile auskommt, weil zur Bremsdrucksteuerung lediglich der Pumpenantrieb und für die Betätigung der Ventilan­ ordnung die Kolbenposition genutzt wird. Außerdem ist die Leitungs­ führung zwischen der Pumpe und dem Druckmodulator vereinfacht ausgebildet.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Bremsanlage möglich.

Die im Anspruch 2 gekennzeichnete Weiterbildung der Bremsanlage ist vorteilhaft, weil dieser Pumpentyp ein relativ kleines Bauvolumen hat, mit hohen Drehzahlen betrieben werden kann, einfach aufgebaut und für den vorgesehenen Zweck besonders zuverlässig ist.

Mit der im Anspruch 3 angegebenen Ausgestaltung wird eine Reduzierung der Größe der Vorrichtung bei gleichzeitiger Erhöhung der Betriebssicherheit erzielt, weil Rohrleitungen zwischen den Druckflüssigkeit führenden Elementen entfallen.

Die im Anspruch 4 gekennzeichnete Verbesserung der Erfindung hat den Schutz der Pumpe und des Antriebs vor Überlastung zum Gegenstand.

Mit der im Anspruch 5 angegebenen Weiterbildung der Erfindung wird ein Ansaugen von Luft aus dem Bohrungsraum in den pumpenseitigen, mit Druckflüssigkeit gefüllten Abschnitt des Druckmodulators vermieden, weil anderenfalls am Ende des Kolbenrückhubs der rotierende Motoranker ein Nachlaufen der Pumpe mit der Folge des Luftansaugens verursachen würde.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Kupplung sind im Anspruch 6 gekenn­ zeichnet, von denen die Freilaufkupplung besonders geeignet ist, weil sie in der Bauform des sogenannten Hülsenfreilaufs ein sehr kleines Bauvolumen hat und selbsttätig arbeitet.

Die im Anspruch 7 angegebene Maßnahme ist vorteilhaft, weil hierdurch die Rückströmung unter Druckabbau verzögert und die dabei der Pumpe sowie dem Motor mitgeteilte Antriebsenergie vermindert wird, so daß die Gefahr des Luftansaugens in die Druckflüssigkeit reduziert ist.

Die im Anspruch 8 aufgeführte Weiterbildung der Bremsanlage hat den Vorteil, daß durch die mechanische Zuordnung der Ventilanordnung zum Kolben die Ventilbetätigung, d. h. die Freigabe des Druckweges zwischen dem Hauptbremszylinder und der Radbremse nach einem Antriebsschlupfbegrenzungsvorgang, sicher erzielt wird.

Zeichnung

Bin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine hydraulische Fahr­ zeug-Bremsanlage mit einer Druckerzeugereinheit und Fig. 2 die Druckerzeugereinheit mit einem Längsschnitt durch einen Druck­ modulator, in größerem Maßstab als in der Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in Fig. 1 dargestellte Schema einer hydraulischen Fahr­ zeug-Bremsanlage 10 zeigt einen pedalbetätigbaren Hauptzylinder 11 zum Erzeugen vom Bremsdruck. An den Hauptbremszylinder 11 ist eine Hauptbremsleitung 12 für einen Bremskreis I und eine Hauptbrems­ leitung 13 für einen Bremskreis II angeschlossen. Die Hauptbrems­ leitungen 12 und 13 münden in ein Hydroaggregat 14 einer Blockier­ schutzeinrichtung. Im Bremskreis I führen vom Hydroaggregat 14 Radbremsleitungen 15 und 15.1 sowie 16 und 16.1 zu Radbremszylindern 17 und 18 der Radbremsen 19 und 20 angetriebener Räder einer ersten Fahrzeugachse. Zwischen den Radbremsleitungen 15 und 15.1 sowie 16 und 16.1 liegt eine Druckerzeugereinheit 21 einer Vorrichtung 22 zum Begrenzen von Antriebsschlupf der Räder der ersten Fahrzeugachse. Die Druckerzeugereinheit 21 ist später ausführlich beschrieben. Im Bremskreis II sind auch Radbremsleitungen 23 und 24 an das Hydro­ aggregat 14 angeschlossen. Die Radbremsleitungen 23 und 24 führen zu Radbremszylindern 25 und 26 der Radbremsen 27 und 28 nicht ange­ triebener Räder einer zweiten Fahrzeugachse. Außerdem ist ein elektronisches Steuergerät 29 zum Überwachen des Raddrehverhaltens sowie zum Ansteuern des Hydroaggregats 14 zum Zwecke des Blockier­ schutzes beim Bremsen oder der Druckerzeugereinheit 21 zur Begrenzung von Antriebsschlupf beim Anfahren und Beschleunigen des Fahrzeugs vorgesehen. Dabei werden im Hydroaggregat 14 im einzelnen nicht dargestellte Magnetventile und eine Rückförderpumpe geschaltet, um bei Blockiergefahr wenigstens eines Rades den Brems­ druck im entsprechenden Radbremszylinder zu senken, zu halten oder zu erhöhen. Beim Auftreten von Antriebsschlupf wenigstens eines der angetriebenen Räder schaltet das Steuergerät 29 über Leitungen 30 und 31 die Druckerzeugereinheit 21 ein, um Bremsdruck in den entsprechenden Radbremszylinder einzusteuern und die Drehzahl des Rades den Fahrbahnverhältnissen anzupassen.

Die Druckerzeugereinheit 21 weist je einen dem jeweiligen Radbrems­ zylinder 17 bzw. 18 zugeordneten Druckmodulator 35 bzw. 35′ auf. Da die Druckmodulatoren 35 und 35′ baugleich ausgebildet und symmetrisch zu einer Achse A angeordnet sind, ist in der Fig. 2 die detaillierte Darstellung und die nachfolgende Beschreibung auf den an die Radbremsleitungen 16 und 16.1 angeschlossenen Druckmodulator 35 beschränkt.

Der Druckmodulator 35 hat ein im wesentlichen aus einem Gehäuseteil 36 und einem Anschlußkopf 37 bestehendes Gehäuses 38. Das Gehäuse­ teil 36 weist eine zylindrische Bohrung 39 auf, in der ein Stufen­ kolben 40 mit seinem Primärkolben 41 längsgeführt ist. Die Bohrung 39 ist an ihrem vom Anschlußkopf 37 abgewandten Ende durch eine Bodenplatte 42 mit einer Durchlaßbohrung 43 dicht verschlossen. Vom Anschlußkopf 37 her ist in die Bohrung 39 des Gehäuseteils 36 ein passend ausgebildeter Zylindereinsatz 46 mit einer Durchgangsbohrung 47 eingefügt. In die Durchgangsbohrung 47 greift der Sekundärkolben 48 des Stufenkolbens 40 ein. Der Zylindereinsatz 46 und der Stufen­ kolben 40 begrenzen einen luftgefüllten Raum 49 der Bohrung 39. In diesem Bohrungsraum 49 ist eine Rückstell-Schraubendruckfeder 50 aufgenommen, welche sich einerseits gegen den Zylindereinsatz 46 und andererseits gegen den Primärkolben 41 des Stufenkolbens 40 abstützt. Der Bohrungsraum 49 steht über ein Luftfilter 51 mit der Außenluft in Verbindung. Der Bohrungsraum 49 ist gegen den Eintritt von Flüssigkeit abgedichtet, und zwar durch eine umfangsseitig vom Primärkolben 41 aufgenommene Dichtung 52 sowie durch eine in der Durchgangsbohrung 47 angeordnete Dichtung 53, welche mit dem Sekundärkolben 48 zusammenwirkt.

Der den Zylindereinsatz 46 in seiner Einbaulage fixierende Anschluß­ kopf 37 des Druckmodulators 35 weist eine Leitungsverbindung 56 für den Anschluß der zum Hauptbremszylinder 11 führenden Radbremsleitung 16 auf. Außerdem ist der Anschlußkopf 37 mit einer Leitungsver­ bindung 57 für die an den Radbremszylinder 18 angeschlossene Radbremsleitung 16.1 versehen. Zwischen den beiden Leitungsver­ bindungen 56 und 57 liegt ein gleichachsig zu den Bohrungen 39 und 47 verlaufender Raum 58 des Anschlußkopfs 37. Im Raum 58 ist eine Ventilanordnung 59 mit einem kugelförmigen, bewegbaren Schließglied 60 und einem vom Anschlußkopf 37 gebildeten Ventilsitz 61 auf­ genommen. Das Schließglied 60 der Ventilanordnung 59 ist mit einem achsgleich zur Durchgangsbohrung 47 verlaufenden Stößel 62 ver­ bunden, an dem eine am Zylindereinsatz 46 abgestützte Schließdruck­ feder 63 angreift. An seinem kolbenseitigen Ende ist der Stößel 62 mit einem Bund 64 versehen, welcher in eine Längsbohrung 65 des Sekundärkolbens 48 eingreift. In der gezeichneten Endstellung des Stufenkolbens 40 befindet sich das Schließglied 60 der Ventilan­ ordnung 59 aufgrund des formschlüssigen Angriffs des Sekundärkolbens 48 am Bund 64 des Stößels 62 in seiner Offenstellung, so daß der Druckweg vom Hauptbremszylinder 11 über die Hauptbremsleitung 12, das Hydroaggregat 14, die Radbremsleitungen 16 und 16.1 zum Rad­ bremszylinder 18 der Radbremse 20 durchgängig ist. Im Hauptbrems­ zylinder 11 verdrängte Bremsflüssigkeit kann daher im normalen Bremsbetrieb im Radbremszylinder 18 Bremsdruck aufbauen.

An das Gehäuse 38 des Druckmodulators 35 ist auf der vom Anschluß­ kopf 37 abgewandten Seite ein Pumpengehäuse 70 angefügt. Wie Fig. 2 schematisch zeigt, ist im Pumpengehäuse 70 eine Pumpe 71 mit einem elektrischen Antriebsmotor 72 sowie ein Vorratsbehälter 73 für Druckflüssigkeit angeordnet. Die Pumpe 71 ist als Zahnradpumpe mit Innenverzahnung ausgebildet. Sie ist zum Beispiel unter dem Namen "Gerotor" der Firma W. H. Nichols Company im Handel. Der Antriebs­ motor 72 ist ein permanentmagneterregter Gleichstrommotor. Die Pumpe 71 und der Motor 72 sind durch eine Kupplung 74 verbunden. Diese kann als Freilaufkupplung oder als Schaltkupplung ausgebildet sein. Die Pumpe 71 steht durch eine Saugleitung 75 mit dem gegen Atmosphäre druckausgeglichenen Vorratsbehälter 73 in Verbindung. Vom Druckausgang 76 der Pumpe 71 führt eine Druckleitung 77 zur Durchlaßbohrung 43 der Bodenplatte 42 des Druckmodulators 35. In der Druckleitung 77 liegt ein Rückschlagventil 78, welches den Rückfluß von Druckflüssigkeit vom Druckmodulator 35 zur Pumpe 71 sperrt. Parallel zum Rückschlagventil 78 ist eine Drossel 79 geschaltet, welche in einer an die Druckleitung 77 angeschlossenen Bypassleitung 80 angeordnet ist. Vom Druckausgang 76 der Pumpe 71 führt außerdem eine an die Druckleitung 77 angeschlossene Leitung 81 mit einem federbelasteten Rückschlagventil 82 zum Vorratsbehälter 73. Die vorgenannten Elemente sind gleichfalls für den zweiten, im Gehäuse 38 enthaltenen Druckmodulator 35 vorhanden. Zur Vereinfachung der Druckerzeugereinheit 21 können jedoch die Pumpen 71 beider Druck­ modulatoren 35 und 35′ aus einem gemeinsamen Vorratsbehälter 73 mit Druckflüssigkeit gespeist werden.

Das elektronische Steuergerät 29 der Vorrichtung 22 überwacht das Drehverhalten der Räder des Fahrzeugs. Tritt beim Anfahren oder Beschleunigen des Fahrzeugs Antriebsschlupf an einem Rad auf, so wird die Druckerzeugereinheit 21 durch das Steuergerät 29 aktiviert. Das Steuergerät 29 schaltet den elektrischen Antriebsmotor 72 des dem Antriebsschlupf unterworfenen Rad zugeordneten Druckmodulators 35 ein, so daß die Pumpe 71 Druckflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 73 durch die Leitung 75 ansaugt und durch die Druckleitung 77 in den Druckmodulator 35 fördert. Die auf den Primärkolben 41 wirkende Druckflüssigkeit verschiebt den Stufenkolben 40. Dabei wird die Ventilanordnung 59 aufgrund der Wirkung der Druckfeder 63 geschlossen und der Druckweg zum Hauptbremszylinder 11 gesperrt. Der sich in die Durchgangsbohrung 47 hineinbewegende Sekundärkolben 48 verdrängt in der Bohrung befindliche Bremsflüssigkeit, welche über die Radbremsleitung 16.1 im Radbremszylinder 18 Bremsdruck aufbaut. Dabei wird im Radbremszylinder 18 ein Druck wirksam, welcher entsprechend dem Übersetzungsverhältnis zwischen der Wirkfläche des Primärkolbens 41 und des Sekundärkolbens 48 gegenüber dem Druck in der Druckflüssigkeit verstärkt ist. Durch entsprechende Ansteuerung des Antriebsmotors 72 mit einem vom Steuergerät 29 bemessenen Strom kann die Höhe des Bremsdruckes verändert werden. Zum Halten des Bremsdruckes auf konstantem Niveau wird der Antriebsmotor 72 derart angesteuert, daß eine Förderung von Druckflüssigkeit durch die Pumpe 71 unterbleibt. Bei einer Störung der Motoransteuerung verhindert das Rückschlagventil 82 in der Leitung 81 einen unzulässigen Druck­ anstieg, da beim Erreichen eines voreingestellten Druckes die Druck­ flüssigkeit in den Vorratsbehälter 73 abgeleitet wird.

Wie Fig. 2 deutlich zeigt, ist die auf den Primärkolben 41 wirkende Druckflüssigkeit hermetisch von der am Sekundärkolben 48 anstehenden Bremsflüssigkeit durch den luftgefüllten Bohrungsraum 49 getrennt. Es kann daher für die Druckflüssigkeit bzw. für die Bremsflüssigkeit das am besten geeignete Medium verwendet werden, da eine Vermischung sicher verhindert ist. Die durch die Bewegung des Stufenkolbens 40 verursachte Volumenänderung des Bohrungsraumes 49 bewirkt einen Luftaustausch mit der Außenluft durch den Luftfilter 51 hindurch, der jedoch das Endringen von Fremdkörpern in den Druckmodulator 35 verhindert.

Zum Abbau des im Radbremszylinder 18 wirkenden Bremsdrucks steuert das Steuergerät 29 den elektrischen Antriebsmotor 72 mit einem geringeren Strom an als beim Druckaufbau bzw. Druckhalten. Der in der Durchgangsbohrung 47 herrschende Bremsdruck verschiebt nun zusammen mit der Rückstelldruckfeder 50 den Stufenkolben 40 in Richtung auf die Bodenplatte 42. Dabei treibt die durch die Pumpe 71 strömende Druckflüssigkeit diese entgegen dem Drehmoment des Antriebsmotors 72 in ihrer Rückförderrichtung an. Um die schlag­ artige Abbremsung des Stufenkolbens 40 beim Aufprall auf die Boden­ platte 42 zu mindern, wird die Rückströmung der Druckflüssigkeit durch die Drossel 79 in der Bypassleitung 80 verzögert. Außerdem wird durch diese Dämpfung des Rückhubes das Ansaugen von Luft aus dem Bohrungsraum 49 an der Dichtung 52 des Primärkolbens 41 vorbei in die Druckflüssigkeit verhindert, wenn beim Auftreffen des Stufen­ kolbens 40 auf die Bodenplatte 42 die Pumpe 71 aufgrund der Trägheit ihres Rotors 83 Flüssigkeit nachsaugt. Ferner bewirkt die Kupplung 74 am Ende des Rückhubes die Trennung des rotierenden Motorläufers vom Rotor 83 der Pumpe 71. Der Läufer des Antriebsmotors 72 kann nun entgegen der Wirkung der Restbestromung auslaufen, ohne antreibend auf die Pumpe 71 einzuwirken. Hierdurch wird ebenfalls die Gefahr des Ansaugens von Luft aus dem Bohrungsraum 79 vermindert. Dabei kann die Trennung des Antriebsstranges zwischen dem Motor 72 und der Pumpe 71 bei Verwendung einer Freilaufkupplung selbsttätig erfolgen oder bei Verwendung einer Schaltkupplung durch das Steuergerät 29 erfolgen. Schließlich wird der Antriebsmotor 72 bei zurückgestelltem Stufenkolben 40 vom Steuergerät 29 abgeschaltet.

Unmittelbar vor Beendigung des Rückhubes wird außerdem die Ventil­ anordnung 59 durch formschlüssigen Angriff des Sekundärkolbens 48 am Bund 64 des Stößels 62 geöffnet. Damit ist der Druckweg zwischen dem Radbremszylinder 18 und dem Hauptbremszylinder 11 wieder offen und ein gegebenenfalls noch vorhandener Restbremsdruck kann sich abbauen.

Claims (8)

1. Hydraulische Fahrzeug-Bremsanlage (10) mit einem Hauptbrems­ zylinder (11), mit einer ein Steuergerät (29) aufweisenden Vorrich­ tung (22) zum Begrenzen von Antriebsschlupf an antreibbaren Fahr­ zeugrädern durch Einsteuern von Bremsdruck in diesen Fahrzeugrädern zugeordnete Radbremsen (19, 20), wobei der Bremsdruck in einem Druckmodulator (35) mit einem federbelasteten Stufenkolben (40), dessen größere Kolbenfläche mit von einer motorbetriebenen Pumpe (71) aus einem Vorratsbehälter (73) geförderter Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist, erzeugt und über eine Ventilanordnung (59) in eine zwischen dem Hauptbremszylinder (11) und einer Radbremse (20) verlaufende Bremsleitung (16.1) eingesteuert wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bremsdruck durch Steuerung des Antriebsmotors (72) der Pumpe (71) bemeßbar ist, die förderrichtungsumkehrbar ausge­ bildet und sowohl beim Arbeitshub als auch beim Rückhub des Stufen­ kolbens (40) von der Druckflüssigkeit durchflossen wird, und daß die Ventilanordnung (59) in Abhängigkeit von der Stellung des Stufen­ kolbens (40) von diesem betätigbar ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (71) als von einem elektrischen Antriebsmotor (72) antreibbare Zahnradpumpe mit Innenverzahnung ausgebildet ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (71) mit Antriebsmotor (72) und der Vorratsbehälter (73) an das Gehäuse (38) des Druckmodulators (35) angebaut sind.

4. Bremsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Druckausgang (76) der Pumpe (71) eine in den Vorratsbehälter (73) mündende Leitung (81) ausgeht, in der ein Pumpendruck begren­ zendes, federbelastetes Rückschlagventil (82) angeordnet ist.

5. Bremsanlage nach Anspruch 1, mit einer Bohrung (39) im Druck­ modulatorgehäuse (38) zur Aufnahme des Stufenkolbens (40), dessen umfangsseitig eine Dichtung (52) aufnehmender Primärkolben (41) einen luftgefüllten Bohrungsraum (49) begrenzt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine beim Abbau von Bremsdruck die Pumpe (71) vom Antriebsmotor (72) trennende Kupplung (74) vorgesehen ist.

6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (74) eine Freilaufkupplung oder eine Schaltkupplung ist.

7. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckseite der Pumpe (71) und dem Druckmodulator (35) ein die Rückströmung von Druckflüssigkeit unterbindendes Rückschlagventil (78) mit parallel geschalteter Drossel (79) angeordnet ist.

8. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (59) ein im Druckmodulatorgehäuse (38) angeordnetes Sitzventil aufweist, dessen bewegliches, federbelastetes Schließ­ glied (60) mit einem gleichachsig zur Längsachse des Stufenkolbens (40) verlaufenden Stößel (62) verbunden ist, an dem der Stufenkolben anzugreifen vermag.