DE4010842A1 - Schlupfgeregelte, hydraulische bremsanlage, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten schlupfgeregelten Bremsanlagen dieser Art, z. B. DE-OS 36 41 712, wird als Bremsdruckgeber ein Hauptzy­ linder mit vorgeschaltetem pneumatischen Bremskraftverstär­ ker verwendet. Das Hilfsdruckversorgungssystem enthält zwei Hydraulikpumpen für jeweils einen zugeordneten Bremskreis, aus dem bei schlupfgeregelter Bremsbetätigung mit Hilfe von Regelventilen ein fußkraftproportionaler Hilfsdruck einge­ leitet wird. Dieser dynamische Druck wird einerseits auf die an den Hauptzylinder angeschlossenen statischen Bremskreise und zum anderen auf die Radbremsen übertragen. Durch die Schlupfregelelektronik erfolgt bei drohendem Blockieren der Bremse sodann die Regelung des Radbremsdruckes durch das definierte Ansteuern der Ein- und Auslaßventile.

Die beschriebene, gattungsgemäße Bremsanlage neigt bei stillstehender Hilfsdruckpumpe während des Abkühlvorganges zur Vakuumbildung, da infolge des geschlossenen Pumpenan­ saug- und Pumpendruckventils der Pumpenraum keine druckaus­ gleichende Verbindung zum Hydraulikkreis aufweist. Dabei lehrt die Praxis, daß sich ein Vakuum im Pumpenraum unter­ halb des Öffnungsdrucks des Pumpensaugventils ausbilden kann, solange das Pumpenventil keine druckausgleichende, offene Schaltstellung vollzieht. Insbesondere unter Berück­ sichtigung der Tatsache, daß der Ansprech- bzw. Öffnungs­ druck des als Rückschlagventil ausgebildeten Saugventils relativ hoch ist und relativ träge zu steuern ist, mindert das Vakuum den Druckmittel-Nachlauf zur Pumpe erheblich. Hierdurch sind bei den gebräuchlichen Kolbenpumpen Beein­ trächtigungen der Pumpenleistung nicht auszuschließen, die ursächlich auf das vermindernde Saugvermögen von Druckmittel aus dem vakuumbeaufschlagten Pumpenraum zurückzuführen sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brems­ anlage der eingangs genannten Gattung zu verbessern, um un­ ter Umgehung des vorgenannten Nachteils einen einfachen, hy­ draulischen Druckausgleich im Pumpenraum während des Pumpen­ stillstandes zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentan­ spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Hierdurch ist bei entsprechender, erfindungsgemäßer druck­ ausgleichend wirkender Ventilanordnung eine verblüffend ein­ fache Befüllung des Pumpenraums, sowie ein funktionsverbes­ sertes Pumpensystem geschaffen.

Eine besonders einfache, nachrüstfähige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pumpenventils ergibt sich bei Verwendung eines 2/2-Wegeventils, das zum Zwecke des Druckausgleiches in einer ersten Schaltstellung gemäß der bremsinaktiven Phase eine hydraulische Offenstellung zwischen Pumpenraum und dem Vorratsbehälter herstellt und andererseits in einer zweiten Schaltstellung den Druckmittelrückstrom vom Hauptzy­ linder in Richtung der Hilfsdruckpumpe unterbricht, sobald die Bremse betätigt wird.

Als vorteilhaft erweist sich die Anordnung einer Ringman­ schette, deren Dichtlippe einerseits den vom Hauptzylinder kommenden Rückstrom in Richtung des Vorratsbehälters zu sperren vermag, andererseits in Verbindung mit dem am Umfang der Ringmanschette verteilten Druckausgleichsnuten einen Druckmittelausgleich zwischen dem Pumpenraum und dem ange­ schlossenen Hydraulikkreis herstellt.

Zweckmäßigerweise ersetzt das vorbeschriebene 2/2-Wegeventil das in Reiheschaltung zur Hilfsdruckpumpe angeordnete, kon­ ventionelle Saug- oder Druckventil geschaltet, so daß keine grundlegenden Veränderungen an der Pumpe vorzunehmen sind.

Alternativ zur hydraulischen Betätigung des erfindungsge­ mäßen Pumpenventils ist eine mechanische Umschaltvorrichtung vorgesehen, die die Ankerbewegung des die Pumpe antreibenden Elektromotors beispielsweise über ein Hebelwerk zur Ventil­ umschaltung nutzt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten gehen aus der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele (Fig. 1 und 2) hervor.

Fig. 1 zeigt den Schaltplan für einen brems- und anfahrschlupfgere­ gelten Hydraulikkreis. Zum Zwecke der besseren Überschaubar­ keit der abgebildeten Bremsanlage sind lediglich die funktionsrelevanten Elemente für eine Radbremse dargestellt und erklärt.

Die hydraulische Schaltung nach Fig. 1 zeigt einen Hauptzy­ linder 2 mit darin nicht näher abgebildeten integrierten Zentralventilen, sowie mit einem Anschluß zum Vorratsbehäl­ ter 4 und zur Hauptdruckleitung 10. Die mit der Radbremse 6 verbundene Hauptdruckleitung 10 nimmt vor einem die Hilfs­ druckpumpe 3 an die Hilfsdruckleitung 12 angeschlossenen Ab­ zweig ein Trennventil 9 auf, das in seiner Grundstellung auf Durchlaß geschaltet ist und bei elektromagnetischer Erregung im ASR-Regelzyklus das Rückströmen von Druckmittel über den Hauptzylinder 2 zum nachgeschalteten Vorratsbehälter 4 ver­ meidet. Parallel zum Trennventil 9 ist über ein als Rück­ schlagventil in Richtung des Hauptzylinders 2 öffnendes Überdruckventil 21 der maximale Systemdruck der Bremsanlage während der ASR-Regelung begrenzt. Auf bekannte Weise ist über die konventionelle Bremsung hinaus abhängig von den über Radsensoren 25 erfaßten Brems- und Anfahrschlupfsigna­ len eine Datenverarbeitung in einer nicht näher gezeigten ABS-/ASR-Steuerelektronik gegeben, die u. a. zur bereits be­ kannten elektromagnetischen Aktivierung des Trennventils 9 im ASR-Modus und/oder zur elektromagnetischen Ansteuerung des zwischen dem Einlaßventil 7 und der Radbremse 6 abge­ zweigt angeordneten Auslaßventils 13 sowohl im ASR wie auch ABS-Betrieb führt. An das in die Rücklaufleitung 14 einge­ fügte Auslaßventil 13 schließt sich ein Zweistellungsventil 26 an, das mit dem Vorratsbehälter 4 verbunden ist. Die Ak­ tivierung der Hilfsdruckpumpe 3 ist über einen hauptzylin­ derseitig, bzw. pedalseitig verbauten Wegsensor 8 in Verbin­ dung mit der Regellogistik der Steuerelektronik möglich.

Eine einfach zu realisierende Steuerdruckabsenkung in der zwischen dem Auslaßventil 13 und dem Zweistellungsventil 26 abgezweigten Steuerleitung 11 zum Zwecke der hydraulischen Betätigung des Einlaßventils 7, läßt sich durch das Zwei­ stellungsventil 26 verwirklichen, da der geregelte Druck so­ fort drosselfrei abgebaut werden kann, wenn das Bremspedal entlastet wird. Folglich ergeben sich kurze Ansprechzeiten für das hydraulische Umsteuern des Einlaßventils 7. Die Schaltung des Zweistellungsventils erfolgt über eine separa­ te zweite hydraulische Steuerleitung 11, die dem Trennventil 9 im Hauptzweig zur Hauptdruckleitung 10 nachgeschaltet ist. Das in der Grundstellung auf ungehinderten Durchlaß in Reihe in die Rücklaufleitung 14 geschaltetes Zweistellungsventil 26 wird abhängig von einem in der Hauptdruckleitung 10 herrschenden pedal- und pumpenseitigen Druckniveau hydrau­ lisch umgesteuert, so daß durch die Wirksamkeit des stau­ druckbildenden Rückschlagventils, integriert im Zweistel­ lungsventil 26, der zum hydraulischen Umschalten des Einlaß­ ventils 7 erforderliche Steuerdruck aufgebaut werden kann. In der Funktion eines druckausgleichenden Rückschlagventils zeigt die Fig. 1 das erfindungsgemäße Pumpenventil 1 in der Hilfsdruckleitung 12, angeordnet zwischen dem Abzweig der Hauptdruckleitung 10 und der Druckseite der Hilfsdruckpumpe 3, um bei einer evtl. Vakuumbildung in der Hilfsdruckpumpe 3 dort einen Volumenausgleich über die im Ruhezustand der Bremsanlage offenen Zentralventile des Hauptzylinders 2 und damit zum Vorratsbehälter 4 zu gewährleisten.

Das zwischen dem Vorratsbehälter 4 und der Hilfsdruckpumpe 3 eingefügte Pumpenventil 1 als Rückschlagventil auszubilden, ist bereits bekannt. Durch den Pumpenanlauf muß zunächst der Öffnungsdruck des saugseitigen Rückschlagventils 18 aufge­ baut werden. Dabei ist zu beachten, daß sich im Pumpenraum bei Verwendung von konventionellen Ventilen ein Vakuum bil­ den kann, das unter dem Öffnungsdruck des Saugventils liegt. Da über das vorbeschriebene, konventionelle Pumpenrück­ schlagventil der Druckausgleich in der stillstehenden Pumpe nicht erfolgen kann, ermöglicht die Integration des erfin­ dungsgemäßen druckausgleichenden Pumpenventils 1 im Pumpen­ kreislauf einen sicheren Volumenausgleich des Druckmittels infolge der Druckausgleichsnuten 17 an der Dichtlippe 16, so daß ein Vakuum- bzw. Lufteinschluß im Pumpenraum vermieden ist.

Funktionsweise

Bei nichtbetätigter Bremse steht das Druckmittel vom Vor­ ratsbehälter 4, über die Hilfsdruckpumpe 3, über das druck­ ausgleichend wirkende Pumpenventil 1 und über das in der Grundstellung auf Durchlaß geschaltete Einlaßventil 7 druck­ los an der Radbremse 6 an, während das Auslaßventil 13 in seiner Grundstellung elektromagnetisch verschlossen bleibt. Die an der Radbremse 6 abgezweigte Rücklaufleitung 14 bleibt infolge des in seiner Grundstellung stromlos geschlossen ge­ schalteten Auslaßventils 13 druckmittelunterbrochen. Tempe­ raturabhängige Zu- oder Abnahme des Druckmittelvolumens im Hydrauliksystem erfolgen sodann ungehindert nur zwischen den zuvor beschriebenen, offenen Ventilschaltstellungen in Rich­ tung des Vorratsbehälters 4, wobei über die am Umfang der Ringmanschette 15 verteilten Druckausgleichsnuten 17 des er­ findungsgemäßen Pumpenventils 1 ein ungehinderter Volumen­ ausgleich zwischen dem vakuumgefährdeten Pumpenraum und dem Hauptzylinder 2 sichergestellt ist. Bei Ausbildung eines Va­ kuums im Pumpenraum, beispielsweise infolge von Abkühlungs­ erscheinungen nach dem Pumpenbetrieb, verharrt die Ringman­ schette in Richtung des Pumpenraumes druckmitteldurchlässig, solange die Dichtlippe 16 keiner hauptzylinderseitig einge­ steuerten Druckbeaufschlagung ausgesetzt ist. Die in diesem Zustand permanent offenen Druckausgleichsnuten 17 lassen somit das Druckmittel in den vakuumgefährdeten Pumpenraum einströmen.

Ohne Schlupfregelung und somit im Bereich der konventionel­ len Bremsenbetätigung verharrt das Ein- sowie Auslaßventil 7, 13 in der abbildungsgemäßen Stellung gemäß Fig. 1, so daß über die Hauptdruckleitung 10 der fußkraftproportionale Bremsdruck an der Radbremse 6 ansteht, während die Rücklauf­ leitung 14 vom Auslaßventil 13 und gleichzeitig vom Zwei­ stellungsventil 26 versperrt bleibt. Folglich verbleibt auch die zum Einlaßventil 7 führende Steuerleitung 11 zunächst drucklos. Die vom Hauptzylinder 2 wirkende Druckbeaufschla­ gung auf die dem Hauptzylinderdruck entgegengerichtete Stirnfläche der Ringmanschette 15 sorgt für eine aufweitende Verformung und Anpressung der Dichtlippe an das Ventilgehäu­ se, wodurch die Druckausgleichsnuten 17 den Durchlaß in Richtung der Hilfsdruckpumpe verschließen. Somit wirkt das erfindungsgemäße Pumpenventil 1 bei Druckbeaufschlagung vom Hauptzylinder wie ein herkömmliches Rückschlagventil.

Beim Einsetzen der Bremswie auch Anfahrschlupfregelung wird in Abhängigkeit von der vom Auslaßventil 13 bestimmten Druckabbauphase in dessen elektromagnetisch geschalteten Of­ fenstellung über die nachgeschaltete Steuerleitung 11 das Einlaßventil 7 in Abhängigkeit vom hydraulischen Druck zwischen dem Auslaßventil 13 und dem Zweistellungsventil 26 umgesteuert, so daß über die Hauptdruckleitung 10 der Rad­ bremse 6 zufließende Druckmittel über die Blendstellung des Einlaßventils 7 gedrosselt wird. Solange der Elektromotor 19 während der Schlupfregelphase die Hilfsdruckpumpe 3 akti­ viert, wird auf bereits bekannte Weise durch Überströmen der Dichtlippe 16 am erfindungsgemäßen Pumpenventil 1 Druckmit­ tel in die Hilfsdruckleitung 12 gefördert. Nach Abschluß der Schlupfregelungsphase verschließt die Dichtlippe 16 den Rück­ strom zur Hilfsdruckpumpe 3 infolge ihrer Eigenvorspann­ kraft, so daß lediglich ein geringer, temperaturabhängiger Volumenausgleich über die kleinflächig geöffneten Druckaus­ gleichtsnuten 17 an der Ringmanschette 15 erfolgen kann, bis auch dieser Volumenausgleich bei erneuter Betätigung des Hauptzylinders 2 unterbrochen ist.

Alternativ zur offenbarten Anordnung des erfindungsgemäßen Pumpenventils 1 zwischen der Hilfsdruckpumpe 3 und der Hauptdruckleitung 10 in der Funktion des Pumpendruckventils ist es denkbar, das zwischen dem Vorratsbehälter 4 und dem im Zulauf zur Hilfsdruckpumpe 3 angeordnete, konventionelle Saugventil durch das erfindungsgemäße, druckausgleichende Pumpenventil 1 zu ersetzen, um einerseits bei nicht betätig­ ter Bremsanlage Druckmittel vom Vorratsbehälter 4 beim Ent­ stehen von Vakuum in der Hilfsdruckpumpe 3 über die Druck­ ausgleichsnuten 17 in den Pumpenraum nachströmen zu lassen, und andererseits bei wirksamer Bremsanlage den Druckmittel­ rückstrom in der Hilfsdruckpumpe 3 über die Sperrwirkung der erfindungsgemäßen Rückschlagmanschette in Richtung des Vor­ ratsbehälters 4 zu verhindern.

Fig. 2 zeigt eine spezielle konstruktive Ausführungsform der Ring­ manschette 15 in vergrößertem Maßstab, wonach im Längs­ schnitt eine der erfindungsrelevanten Druckausgleichsnuten 17 im Bereich der Dichtlippe 16 dargestellt ist. Die im we­ sentlichen sich als Längsnut von der Dichtlippenvorderkante 5 bis an den steifen Manschettenbereich erstreckende Druck­ ausgleichsnut 17 weist eine im wesentlichen gleichförmige Vertiefung auf, die erst im verjüngten Manschettenbereich einen stetig auslaufenden Nutabschluß bildet. Die Teilan­ sicht gemäß Fig. 2 zeigt lediglich eine von vielen am Um­ fang der Ringmanschette 15 verteilte Druckausgleichsnuten 17, so daß trotz der geringen Nutgröße ein ausreichender Ge­ samtquerschnitt zum Volumenausgleich in der vakuumgefährde­ ten Hilfsdruckpumpe 3 gewährleistet ist. Unter Wirkung des Pumpendruckes erfolgt das Überströmen der Ringmanschette 15 in der dargestellten Ansicht von oben nach unten, während die differenzdruckausgleichende Wirkung über die Druckaus­ gleichsnuten 17 von beiden Stirnseiten der Manschette erfol­ gen kann. Bei Anordnung der erfindungsgemäßen Ringmanschette 15 auf der Saugseite der Pumpe erfolgt der Druckausgleich über die Druckausgleichsnuten 17, in der Zeichenebene von oben nach unten, bei Anordnung auf der Pumpendruckseite ge­ mäß der Abbildung von unten nach oben. Sobald ein ent­ sprechend hoher Druck über die Hilfsdruckleitung 12 auf die Ringmanschette 15 rückwirkt, erfolgt über die druckbeauf­ schlagte Stirnfläche der Ringmanschette 15 die Aufspreizung und abdichtende Anpressung der Druckausgleichsnuten 17 gegen die Gehäusewand. Ein weiteres Entweichen von Druckmittel in Richtung des Vorratsbehälters 4 ist ausgeschlossen.

Bezugszeichenliste

 1 Pumpentventil
 2 Hauptzylinder
 3 Hilfsdruckpumpe
 4 Vorratsbehälter
 5 Dichtlippenvorderkante
 6 Radbremse
 7 Einlaßventil
 8 Wegsensor
 9 Trennventil
10 Hauptdruckleitung
11 Steuerleitung
12 Hilfsdruckleitung
13 Auslaßventil
14 Rücklaufleitung
15 Ringmanschette
16 Dichtlippe
17 Druckausgleichsnut
18 Rückschlagventil
19 Elektromotor
21 Überdruckventil
25 Radsensor
26 Zweistellungsventil

Claims (9)

1. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Hauptzylinder, einem Vor­ ratsbehälter, mindestens einer Radbremse, die über eine Hauptdruckleitung mit dem Hauptzylinder und über eine Rücklaufleitung mit dem Vorratsbehälter in Verbindung steht, einem elektromagnetisch betätigten Auslaßventil, das in die Rücklaufleitung eingefügt ist und in seiner Ruhestellung die Rücklaufleitung sperrt, sowie in seiner Schaltstellung die Rücklaufleitung freigibt, und mit einem in die Hauptdruckleitung eingefügten, in seiner Grundstellung auf Durchlaß geschalteten Einlaßventil, einer von einem Elektromotor angetriebenen Hilfsdruckpum­ pe, die über ein ihr zugeordnetes Pumpenventil aus dem Vorratsbehälter Druckmittel ansaugt und über ein weiteres Pumpenventil das Druckmittel einer Hilfsdruckleitung zu­ führt, wobei die Hilfsdruckleitung und die Hauptdrucklei­ tung hydraulisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsdruckpumpe (3) ein differenzdruckausgleichend schaltbares Pumpenventil (1) aufweist, das bei nicht aktivierter Bremsanlage eine permanente hydraulische Verbindung zum Vorratsbehälter (4) herstellt.

2. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpen­ ventil (1) als hydraulisch schaltbares 2/2-Wegenventil ausgeführt ist, das bei inaktivierter Bremsanlage in ei­ ner ersten Schaltstellung eine hydraulisch offene Verbin­ dung zwischen dem Hauptzylinder (2), der Hilfsdruckpumpe (3) und dem Vorratsbehälter (4) herstellt, und bei akti­ ver Bremsanlage in einer zweiten Schaltstellung den Druckmittelrückstrom vom Hauptzylinder (2) in Richtung der Hilfsdruckpumpe (3) sperrt.

3. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpen­ ventil (1) eine Ringmanschette (15) aufweist, dessen Dichtlippenvorderkante (5) in Förderrichtung der Hilfs­ druckpumpe (3) zeigt.

4. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach min­ destens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen in axia­ ler Erstreckung mindestens eine, vorzugsweise mehrere über den Umfang der Ringmanschette (15) verteilte Druck­ ausgleichsnuten (17) angeordnet sind.

5. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 3 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmanschette (15) im Bereich ihrer Dichtlippe (16) in Richtung der Druck- und Saugseite der Hilfsdruckpumpe (3) strömungs­ durchlässig wirkt.

6. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 2 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulisch schalt­ bare 2/2-Wegeventil in Reiheschaltung in unmittelbarer Nähe zur Hilfsdruckpumpe (3) angeordnet ist, um in der ersten Schaltstellung einen Druckausgleich zwischen der Hilfsdruckpumpe (3) und dem Hauptzylinder (2), oder zwischen der Hilfsdruckpumpe (3) und dem Vorratsbehälter (4) bei nicht aktivierter Bremsanlage herzustellen.

7. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das als 2/2-Wegeventil ausgeführte Pumpenventil (1) in Abhängigkeit vom Druck im Hauptzylinder (2) aus der ersten in die zweite Schalt­ stellung umsteuerbar ist.

8. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hilfsdruckpumpe (3) antreibende Elektromotor (19) eine Umschaltvorrichtung zur Betätigung des 2/2-Wegeventils aufweist.

9. Schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalt­ vorrichtung des E-Motors (19) im wesentlichen aus dem Motoranker des Elektromotors (19) gebildet ist, dessen translatorische und/oder rotatorische Bewegung beispiels­ weise über eine Transformation des Bewegungsablaufes zum Umschalten des 2/2-Wegeventils führt.