DE4109450A1 - Schlupfgeregelte bremsanlage, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit Schlupfregelung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der internationalen Patentanmeldung PCT/EP/00 266 ist be­ reits die Anordnung von Druckpulsationsdämpfern innerhalb den Hauptdruckleitungen, und zwar in Nähe des Bremsdruckge­ bers, bzw. im Nebenschluß der elektromagnetischen Einlaß- und Auslaßventile bekannt. Die verwendeten Druckpulsations­ dämpfer sind als schwingungsdämpfende elastomere Energie­ speicherelemente ausgeführt, die durch ihre definierte Volu­ menerweiterung, Durchströmungslänge und Drosseleigenschaften eine Übertragung der aus der Pumpen- und Ventilschaltfre­ quenzen resultierenden Schallemission auf das massebehaftete und folglich schwingungsfähige Bremssystem verhindern sollen.

Ein relativ weiches Pedalgefühl und die Vergrößerung des Pe­ dalweges sind die unerwünschten Folgen der durch die vorbe­ schriebenen Druckpulsationsdämpfer zusätzlich hervorgerufene Volumenaufnahme von Druckmittel während des Bremsvorganges.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, unter Beibehaltung eines möglichst unveränderten einfachen Grundaufbaues der Bremsanlage einen Lösungsweg aufzuzeigen, der den von den Ventilschaltstellungen abhängige Geräuschpegel und dessen Fortpflanzung wirkungsvoll vermindert, ohne die vorbeschrie­ bene, nachteilig empfundene Pedalcharakteristik während der Druckmodulation hinnehmen zu müssen.

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

Die Erfindung basiert somit auf dem Gedanken, die von den Schaltfrequenzen der Ventile ausgelösten Druckimpulse unter­ schiedlicher Intensität, in einem volumenverdrängenden Druckpulsationsdämpfer zu reflektieren, indem der Druckpul­ sationsdämpfer in der Funktion eines Resonators (Kanal und Kammer) als Abzweigfilter zur Druckmittelströmungsrichtung angeordnet ist. Die Schalldämpfung erfolgt im wesentlichen durch Impulsreflexion an den Querschnittsänderungen zwischen Kanal und Kammer sowie durch Schallspeicherung und Schall­ vernichtung in der Kammer.

Die Ausgestaltung des Erfindungsgedankens gemäß Anspruch 2 sieht vor, zwischen dem hydraulischen Anschluß des Druckpul­ sationsdämpfers und der Radbremse eine Blende in der Haupt­ druckleitung anzuordnen, um zur Aktivierung des Druckpulsa­ tionsdämpfers eine druckabhängige Strombeeinflussung zu er­ reichen.

Das gemäß Anspruch 3 beschriebene Rückschlagventil stellt im Zusammenhang mit den gewünschten Funktionseigenschaften der Bremsanlage ein wichtiges Sicherheitsmerkmal dar. Das Rück­ schlagventil ermöglicht nach Beendigung des pedalseitig aus­ geführten Bremsvorganges den raschen ungedrosselten Druckab­ bau in der jeweiligen Radbremse.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Re­ flexionsdämpfers wird in Anspruch 4 vorgestellt. Der Druck­ pulsationsdämpfer besteht aus einem dichtend im Zylinder ge­ führten Kolben, der abhängig von der Intensität der Druckim­ pulse einerseits eine zusätzliche Volumenaufnahme (schwin­ gungsdämpfende Elastizität der Bremsanlage), andererseits eine Reflexionskammer begrenzt.

Eine weitere vorteilhafte konstruktive Ausführungsform des Druckpulsationsdämpfers geht aus den Merkmalen des Anspruchs 5 hervor, wonach der Druckpulsationsdämpfer in einem Zylin­ der zwei hintereinander angeordnete Kolben aufweist. Die voneinander abgewandten Kolbenstirnflächen der beiden Kolben sind vom jeweils in den Hauptdruckleitungen herrschenden hy­ draulischen Druck beaufschlagbar, während die einander zuge­ wandten Kolbenstirnflächen der beiden Kolben einen Kompres­ sionsraum bilden.

Alternativ zu den vorbeschriebenen Weiterbildungen des Er­ findungsgegenstandes, wird in Anspruch 6 ein besonders klein und kostengünstig herzustellender Druckpulsationsdämpfer be­ schrieben, der lediglich aus einer in einem Gehäuse einge­ spannten Membran besteht, die von beiden Seiten von den Drücken zweier Radbremsen beaufschlagt ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten gehen aus der nachfolgenden Beschreibung mehrere Ausführungsbei­ spiele hervor.

Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform zur Anordnung von Druck­ pulsationsdämpfer für schlupfgeregelte Diago­ nal-Zweikreis-Bremsanlagen, insbesondere für An­ triebsschlupfregelung bei Fahrzeugen mit Front- oder Heckantrieb,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform zur Anordnung von Druckpulsationsdämpfern für schlupfgeregelte Brems­ anlagen mit Hinterachs/-Vorderachs-Bremskreisauf­ teilung, insbesondere für Antriebsschlupfregelung bei Front- oder Heckantrieb.

Fig. 3 bis 6 vorteilhafte Konstruktionen des Druckpulsations­ dämpfers im Längsschnitt.

Die Fig. 1 zeigt einen Hydraulikschaltplan für eine schlupfgeregelte Diagonal-Zweikreis-Bremsanlage. Die Hydrau­ likschaltung besteht im einzelnen aus den am Bremsdruckgeber 11 angeschlossenen beiden Bremskreisen I, II, die sich über die zugeordneten Hauptdruckleitungen 2, 2′, 2′′, 2′′′, in Richtung der einzelnen Radbremsen VL, HR, HL, VR diagonal verzweigen. In jeder Hauptdruckleitung 2 bis 2′′′ einge­ setzt, befinden sich in der Grundstellung strömungsoffene Einlaßventile 1, 1′, 1′′, 1′′′, die sowohl elektromagne­ tisch, elektromotorisch oder hydraulisch angesteuert werden können. Jeweils zwischen den Einlaßventilen 1 bis 1′′′ und den Radbremsen VL, HR, HL, VR ist eine Rücklaufleitung 12 angeschlossen, die ein in der Grundstellung vorzugsweise elektromagnetisch gesperrtes Auslaßventil 13 aufnimmt. Jede Rücklaufleitung weist eine hydraulische Verbindung zu einem Niederdruckspeicher 14 auf, der überschüssiges Druckmittel jeweils zur Saugseite einer Hilfsdruckpumpe 15 zuführt. Je­ der Bremskreis besitzt zumindest eine aus Niederdruckspei­ cher 14 und Hilfsdruckpumpe 15 bestehende dynamische Ener­ gieversorgung, die während der Schlupfregelung aktiviert und der fußkraftproportionalen Druckmitteleinspeisung überlagert wird. Um das Ansaugen der Hilfsdruckpumpen 15 zu verbessern, stellt ein zwischen Niederdruckspeicher 14 und Hilfsdruck­ pumpe 15 schaltbarer Abzweig 16 eine direkte hydraulische Verbindung zum Bremsdruckgeber 11 her. Ferner sind für die Antriebsschlupfregelung in den beiden Bremskreisen ASR-Trennventile 17 und Überdruckventile 18 angeordnet. Die für die Geräuschreduzierung maßgeblichen Bauteile befinden sich jeweils stromabwärts zwischen dem Anschluß der Ein­ laß- bzw. Auslaßventile und den Radbremsen. In einer ersten bevorzugten Anordnung befindet sich der Druckpulsations­ dämpfer 3 im Nebenschluß zu den an die Radbremsen VR, VL der Vorderachse führenden Hauptdruckleitung 2, 2′′. Analog hier­ zu zeigt Fig. 1 einen weiteren Druckpulsationsdämpfer 3′ im Abzweig der beiden zu den Radbremsen HL, HR der Hinterachse führenden Hauptdruckleitung 2′, 2′′′. Eine weitere vorteil­ hafte Anordnungsvariante von Druckpulsationsdämpfern gemäß Fig. 1 sieht vor, jeweils einen Druckpulsationsdämpfer 3′′, bzw. 3′′′ zwischen den beiden diagonalen Radbremsen VL, HR bzw. VR, HL und damit im Abzweig der zugehörigen diagonalen Hauptdruckleitung 2, 2′ bzw. 2′′, 2′′′ anzuordnen. Welche der vorgeschlagenen Anordnungsvarianten und Kombinationen für die beschriebenen diagonal aufgeteilte Zweikreisbremsan­ lage zum Tragen kommt, richtet sich insbesondere bei einer Antriebsschlupfregelung nach dem angestrebten Maß der Ge­ räuschdämpfung und der Lage der angetriebenen Achse (Front- oder Heckantrieb).

Die Fig. 2 zeigt abweichend von Fig. 1 eine Zweikreis­ bremsanlage mit Hinterachs - und Vorderachsbremskreisauftei­ lung, so daß abweichend vom Hydraulikschaltplan gemäß Fig. 1, am ersten Bremskreis I die Radbremsen VL, VR der Vorder­ achse, am zweiten Bremskreis II die Radbremsen HL, HR der Hinterachse mit ihren zugehörigen Hauptdruckleitungen 2 bis 2′′′ angeschlossen sind. Ferner gelten die bereits aus Fig. 1 bekannten Erläuterungen. Es wird darauf verwiesen, daß gleiche Bauteile von Fig. 1 und Fig. 2 mit gleichen Be­ zugszeichen versehen sind. Ein erster Druckpulsationsdämpfer 3 befindet sich zwischen den zu den Radbremsen vorne links, vorne rechts der Vorderachse führenden beiden Hauptdrucklei­ tungen 2, 2′, während ein zweiter Druckpulsationsdämpfer 3′ zwischen den zu den Radbremsen hinten links, hinten rechts der Hinterachse führenden beiden Hauptdruckleitungen 2′′, 2′′′ angeordnet ist. Soweit nicht im Detail auf Fig. 2 ein­ gegangen wird, sind dieser die Angaben von Fig. 1 zugrunde zu legen.

Funktionsweise

Für das Funktionsprinzip und damit für die Wirkungsweise der Druckpulsationsdämpfer in der Bremsanlage, insbesondere wäh­ rend der Antriebsschlupfregelung, ist die Wahl der Brems­ kreisaufteilung ohne Belang. Die Funktion der Druckpul­ sationsdämpfer soll daher grundlegend und dennoch beispiel­ haft an dem zwischen den beiden Radbremsen VR, VL einer vom Motor angetriebenen Vorderachse befindlichen Druckpulsa­ tionsdämpfer 3 (Diagonalbremsanlage gemäß Fig. 1) erläutert werden.

Sobald im Rahmen der Schlupfregelung zumindest eines der beiden Ventilpaare, d. h. das Einlaß- und/oder Auslaßventil 1, 13, bzw. 1′′, 13 des betreffenden Fahrzeugrades aktiviert wird, gelangen instationäre Druckwellen unterschiedlicher Intensität während ihrer räumlichen und zeitlichen Dichteän­ derung als longitutinale Schallwellen in den Bereich des als Abzweigfilters wirksamen Druckpulsationsdämpfers 3. Hierbei führt der Transport von mechanischen Erhaltungsgrößen (Ener­ gie und Impuls) einerseits durch die Beschaffenheit der Grenzflächen innerhalb des Druckpulsationsdämpfers 3 zur Re­ flexion, andererseits führt die durch die vom Druckimpuls verursachte Druckmittelvolumen verdrängende Eigenschaft des Druckpulsationsdämpfers 3 zu einer Schwächung des Schall­ druckpegels, ohne eine zusätzliche Volumenaufnahme des Bremssystems und damit eine Pedalwegverlängerung herbeizu­ führen. Die Beibehaltung der ursprünglichen Volumenaufnahme im Bremssystem basiert darauf, daß das mit dem Effekt einer Volumenvergrößerung aus einer modulierten Radbremse in die zugehörige Hauptdruckleitung und damit in den Abzweig zum Druckpulsationsdämpfer verdrängte Druckmittel, zwangsläufig zu einer mittelbaren Rückwirkung der modulierten Flüssig­ keitssäule im Sinne einer Verkleinerung der Volumenaufnahme in einer weiteren mit dem Druckpulsationsdämpfer korrespon­ dierende Hauptdruckleitung führt, so daß unabhängig von der Größe der Druckpulsation immer ein Ausgleich von Druckmit­ telvolumen im Bremssystem angestrebt wird.

Konkrete Ausführungsformen zur Konstruktion des Druckpulsa­ tionsdämpfers sind den Fig. 3 bis 6 zu entnehmen.

Die Fig. 3 zeigt einen aus einer Zylinder-Kolben-Einheit gebildeten Druckpulsationsdämpfer 3. Der Kolben 7 ist beid­ seitig hydraulisch beaufschlagbar zwischen zwei Druckfedern 19 eingespannt. Zur Abdichtung der Mantelfläche gegenüber Leckageströme und damit zur Vermeidung eines Druckausgleichs zwischen einer ersten und einer weiteren Hauptdruckleitung (beispielsweise 2, 2′ bzw. 2′′, 2′′′) ist der Kolben 7 mit einer Ringnut versehen. Zusätzlich begrenzen beidseitig des Kolbens 7 in den Zylinder eingelassene Anschläge 20 den Maximalhub. Die durch den Zylinder 6 und Kolben 7 einge­ grenzten beiden Druckräume 21, 22 werden jeweils von der zu einer Radbremse zugehörigen Hauptdruckleitung durchdrungen, so daß sich Druckwellen unterschiedlicher Intensität im Druckraum ausbreiten, reflektieren und durch die Verschie­ bung des Kolbens 7 entspannen können, womit gleichzeitig ei­ ne im ersten Druckraum 21 eingeleitete Volumenvergrößerung im weiteren Druckraum 22 zu einer Volumenverkleinerung führt, um das Druckmittelvolumen der Bremsanlage konstant zu halten.

Die Fig. 4 zeigt ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbei­ spiel zur Konstruktion des Druckpulsationsdämpfers, wonach abweichend gegenüber Fig. 3 zwei Kolben 7, 7′ in Tandemkon­ figuration jeweils beidseitig von Druckfedern 19 beauf­ schlagt werden. Eine zwischen den beiden Kolben 7, 7′ einge­ spannte Druckfeder 23 bestimmt in Abhängigkeit der Federken­ nung und damit in der Funktion eines Federspeichers die Rückkopplung des geregelten hydraulischen Radbremsdruckes auf das mit dem Druckpulsationsdämpfer 3 korrespondierende Bremsleitungssystem.

Alternativ zu Fig. 4 zeigt Fig. 5 die Verwendung eines mit dem Bremssystem in Verbindung stehenden Gasdruckspeichers 24 anstelle eines Federspeichers, um die in einem ersten oder zweiten Druckraum 21, 22 eingeleitete Druckpulsation zu dämpfen. Hierdurch entfällt die Anordnung einer Druckfeder zwischen den beiden Kolben 7, 7′.

Ein besonders klein und kostengünstiger Aufbau des Druckpul­ sationsdämpfers erhält man gemäß Fig. 6. Der Druckpul­ sationsdämpfer besteht aus einem Gehäuse 9. Das Gehäuse 9 wird mittels einer Membran 10 in zwei Druckräume 21, 22 un­ terteilt, die von jeweils einer Hauptdruckleitung 2, 2′, bzw. 2′′, 2′′′ durchdrungen sind.

Bezugszeichenliste

 1, 1′, 1′′, 1′′′ Einlaßventil
 2, 2′, 2′′, 2′′′ Hauptdruckleitung
 3, 3′, 3′′, 3′′′ Druckpulsationsdämpfer
 4 Blende
 5 Rückschlagventil
 6 Zylinder
 7, 7′ Kolben
 8 Kompressionsraum
 9 Gehäuse
10 Membran
11 Bremsdruckgeber
12 Rücklaufleitung
13 Auslaßventil
14 Niederdruckspeicher
15 Hilfsdruckpumpe
16 Abzweig
17 ASR-Trennventil
18 Druckbegrenzer
19 Druckfeder
20 Anschlag
21 Druckraum
22 Druckraum
23 Druckfeder
24 Gasdruckspeicher

Claims (6)

1. Schlupfgeregelte Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit einem pedalbetätigten, vorzugsweise hilfs­ kraftunterstützten Bremsdruckgeber, der einen Hauptzylin­ der aufnimmt, an dem über Hauptbremsleitungen die Rad­ bremsen angeschlossen sind, aus hydraulischen Hilfsdruck­ pumpen sowie aus Radsensoren und elektronischen Schalt­ kreisen zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Er­ zeugung von elektrischen Bremsdrucksteuersignalen beste­ hend, mit denen zur Schlupfregelung in die Druckmittel­ leitungen eingefügte, vorzugsweise elektromagnetisch be­ tätigbare Druckmitteleinlaß- und Auslaßventile steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen den Radbremsen (VL, VR, HL, HR) und den zugehö­ rigen Einlaßventilen (1, 1′, 1′′, 1′′′) zweier Haupt­ druckleitungen (2, 2′, 2′′, 2′′′) zumindest ein mit der Drucksäule der beiden Hauptdruckleitungen (2, 2′, 2′′, 2′′′) in Wechselwirkung stehender volumenverdrängender Druckpulsationsdämpfer (3, 3′, 3′′, 3′′′) angeordnet ist, der abhängig von den Ventilschaltfrequenzen die im Flüs­ sigkeitsmedium erzeugte Schallenergie in kinetische Ener­ gie konvertiert und/oder an Begrenzungsflächen des Druck­ pulsationsdämpfers (3, 3′, 3′′, 3′′′) reflektiert.

2. Schlupf geregelte Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils im Bereich zwi­ schen der einer Hauptdruckleitung (2-2′′′) zugeordneten Radbremse (VL, VR, HL, HR) und einer Anschlußstelle des Druckpulsationsdämpfers (3 bis 3′′′) ein Blenden- oder Drosselkörper (4) eingesetzt ist.

3. Schlupfgeregelte Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß parallel zum Blen­ den- bzw. Drosselkörper (4) ein in Richtung der Radbremse (VL, VR, HL, HR) sperrendes Rückschlagventil (5) angeord­ net ist.

4. Schlupfgeregelte Bremsanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der das Druckmittelvolumen kompensierende Druckpulsationsdämpfer (3 bis 3′′′) zumindest aus einer Kolben-Zylinder-Einheit gebildet ist, dessen dichtend im Zylinder (6) geführter, als Medientrenner wirkende Kolben (7, 7′) von den Radbremsdrücken zweier Hauptdruckleitun­ gen (2 bis 2′′′) beaufschlagbar ist.

5. Schlupfgeregelte Bremsanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckpulsationsdämpfer (3 bis 3′) zwei in einem Zylinder (6) hintereinander angeordnete Kolben (7, 7′) aufweist, wobei die voneinander abge­ wandten Kolbenstirnflächen der beiden Kolben (7, 7′) vom jeweiligen in den Hauptdruckleitungen (2 bis 2′′′) herr­ schenden hydraulischen Druck beaufschlagbar sind, während die einander zugewandten Kolbenstirnflächen in der beiden Kolben (7, 7′) einen Kompressionsraum (8) begrenzen.

6. Schlupfgeregelte Bremsanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druckpulsationsdämpfer (3 bis 3′′′) eine in einem Gehäuse (9) eingespannte Membran (10) aufweist, die von beiden Seiten von den jeweils in den Hauptdruck­ leitungen (2 bis 2′′′) zweier Radbremsen herrschenden Druck beaufschlagbar ist.