DE4138930A1 - Hauptzylinder geeignet fuer eine blockiergeschuetzte hydraulische bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder, der besonders geeignet ist für eine blockiergeschützte hydraulische Brems­ anlage.

Ein Hauptzylinder besteht aus einem Gehäuse und einem darin gleitenden Kolben, der im Gehäuse eine Arbeitskammer be­ grenzt. Die Arbeitskammer ist sowohl an einen Bremskreis als auch an einen Vorratsbehälter angeschlossen. In der Verbin­ dung zum Vorratsbehälter ist ein Ventil vorgesehen, das ge­ schlossen wird, sobald der Hauptzylinderkolben aus seiner Grundstellung heraus verschoben wird. Eine einfache Kon­ struktion des Ventils besteht darin, daß die Verbindung zum Vorratsbehälter über eine Querbohrung in der Gehäusewand dargestellt ist, wobei die Querbohrung unmittelbar vor dem Dichtelement des Hauptzylinderkolbens in die Arbeitskammer einmündet. Mit Verschieben des Arbeitskolbens wird die Quer­ bohrung, auch Schnüffellochbohrung genannt, überfahren, so daß die Verbindung zum Vorratsbehälter unterbrochen ist.

Eine weitere Ausgestaltung des Ventils besteht darin, daß im Hauptzylinderkolben ein Ventil vorgesehen ist, dessen Ven­ tilkörper durch einen gehäusefesten Anschlag in der Grund­ stellung des Kolbens vom Ventilsitz entfernt gehalten wird. Der Ventilsitz ist am Hauptzylinderkolben ausgebildet. Auf diese Weise ist eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer und dem Vorratsbehälter hergestellt. Mit Verschieben des Ar­ beitskolbens löst sich der Ventilkörper vom Anschlag und setzt auf den Ventilsitz auf, so daß die genannte Verbindung unterbrochen ist. Ein derartiges Ventil nennt man Zentral­ ventil.

Bei blockiergeschützten hydraulischen Bremsanlagen unter­ scheidet man verschiedene Typen. Die folgende Anmeldung be­ zieht sich auf eine Anlage nach dem offenen Prinzip. Dies bedeutet, daß ein offener Pumpenkreislauf vorliegt. Damit ist gemeint, daß die Pumpe mit ihrer Saugseite an den Vor­ ratsbehälter des Hauptzylinders und mit ihrer Druckseite an den Arbeitsraum des Hauptzylinders anschließt und damit an den Bremskreis angeschlossen ist.

Der Modulator zum Regeln des Druckes in den Radbremsen be­ steht im allgemeinen aus einem Einlaßventil, das in die Bremsleitung eingefügt ist, und einem Auslaßventil, das in eine Verbindungsleitung zwischen den Radbremsen und dem Vor­ ratsbehälter eingefügt ist. Ein- und Auslaßventile können jeweils eine geschlossene und eine offene Stellung einneh­ men. Wenn der Druck in der Radbremse erhöht werden soll, ist das Einlaßventil geöffnet und das Auslaßventil geschlossen. Soll der Druck gesenkt werden, so ist das Einlaßventil ge­ schlossen und das Auslaßventil geöffnet.

Eine derartige Bremsanlage ist aus der DE-OS 36 27 000 be­ kannt. Sobald eine Blockierschutzregelung einsetzt, wird die Pumpe eingeschaltet, so daß sie Druckmittel aus dem Vorrats­ behälter in die Arbeitskarner des Hauptzylinders fördert. Dabei wird der Hauptzylinderkolben so weit zurückgeschoben, daß sich das in der dort beschriebenen Anlage vorgesehene Zentralventil öffnet. Druckmittel kann nun über das Zentral­ ventil in den Vorratsbehälter abfließen, wobei der Druck in der Arbeitskammer der Pedalkraft entspricht. Das Zentralven­ til arbeitet somit als Regelventil. Es wird daher auch Zen­ tralregelventil genannt.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß während einer Blockierschutzregelung der Kolben des Hauptzylinders voll­ ständig zurückgestellt wird, also in seine Grundposition ge­ langt. Das Pedal, das mit dem Kolben gekoppelt ist, wird ebenfalls zurückgestellt und zwar gegen die Fußkraft. Einige Fahrer empfinden dies als unangenehm.

Es wurde daher schon vorgeschlagen (DE-OS 37 28 307), den Anschlag für den Ventilkörper des Zentralventils während der Blockierschutzregelung zu verschieben und zwar derart, daß das Zentralventil schon dann öffnet, wenn der Kolben noch nicht seine Grundposition erreicht hat. Die vorgeschlagenen Konstruktionen sind allerdings sehr aufwendig.

Weiterhin ist bekannt, statt eines Zentralventils die oben beschriebene Schnüffellochbohrung vorzusehen. Da die Dich­ tung des Hauptzylinderkolbens diese Schnüffellochbohrung aber unter hohem Druck überfährt, sind besondere Maßnahmen vorzusehen, um die Dichtung gegen Beschädigung zu schützen. Gummidichtungen mit einer Dichtlippe sind für einen derarti­ gen Einsatz nicht geeignet, da diese leicht zerstört werden. Es wurden daher schon Dichtungen aus Teflon vorgeschlagen, die diesen Anforderungen genügen.

Aber auch bei einer Anordnung mit einer Querbohrung stellt sich das Problem, daß der Kolben in einer Blockierschutzre­ gelung vollständig zurückgestellt wird. Zur Lösung dieses Problems wird daher ein Hauptzylinder vorgeschlagen, wie er im Hauptanspruch beschrieben ist.

Der grundlegende Gedanke ist es, einen zweiten Pfad zwischen der Arbeitskammer des Hauptzylinders und dem Vorratsbehälter vorzusehen, der von einem zusätzlichen Ventil, einem Kon­ trollventil, kontrolliert wird. Der erste Pfad wird ge­ schlossen, unmittelbar nachdem der Kolben seine Grundpo­ sition verlassen hat. Der zweite Pfad wird erst dann ver­ schlossen, wenn der Kolben eine bestimmte Wegstrecke zurück­ gelegt hat.

Das Kontrollventil ist normalerweise geschlossen und wird erst während einer Blockierschutzregelung geöffnet. Wird nun der Kolben während einer Regelung zurückgestellt, so wird die Verbindung zum Vorratsbehälter schon mit Öffnen des zweiten Pfads hergestellt. Dies bedeutet, daß der Kolben nicht vollständig zurückgestellt wird.

Diese Idee kann prinzipiell auf zwei Arten verwirklicht wer­ den. Zum einen können zwei hintereinander angeordnete Dich­ tungen am Kolben vorgesehen werden, wobei ein Ringraum zwi­ schen den beiden Dichtungen über einen Kanal mit dem Ar­ beitsraum des Hauptzylinders verbunden ist. In diesem Kanal ist das Kontrollventil vorgesehen. Eine Querbohrung mündet unmittelbar vor der ersten Dichtung in den Arbeitsraum.

Eine andere Art besteht darin, zwei Schnüffellöcher vorzuse­ hen, die in Bewegungsrichtung des Kolbens hintereinander an­ geordnet sind. Die Verbindung des Vorratsbehälters mit dem zweiten Schnüffelloch, das weiter vom Arbeitskolben - bezo­ gen auf seine Grundstellung - entfernt ist, wird über ein Kontrollventil geöffnet bzw. geschlossen.

Das Kontrollventil hält die Verbindung normalerweise ge­ schlossen. In seiner Schaltstellung wird die Verbindung ge­ öffnet.

Das Kontrollventil kann elektromagnetisch betätigt werden, wobei der Elektromagnet dann angesteuert wird, wenn die Blockierschutzregelung einsetzt.

Das Ventil kann aber auch hydraulisch betätigt werden, wobei zwei Möglichkeiten gegeben sind. Zum einen kann als Steuer­ druck der Druck am Ausgang der Pumpe eingesetzt werden. Da hier nur dann ein Druck vorliegt, wenn die Blockierschutzre­ gelung einsetzt und damit die Pumpenförderung beginnt, ist sichergestellt, daß der zweite Kanal nur dann freigegeben wird, wenn eine Blockierschutzregelung vorliegt.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, als Steuerdruck den Druck in der Arbeitskammer selbst zu nehmen. In diesem Fall muß aber die Feder, die bemüht ist, das Ventil in der Grund­ stellung zu halten, so ausgelegt sein, daß das Ventil nur dann öffnet, wenn bei einer nichtgeregelten Bremsung das zweite Schnüffelloch schon überfahren ist.

In diesem Fall kann das Ventil auch als Überdruckventil aus­ gebildet werden, das zum Vorratsbehälter hin öffnet. Dies bietet sich vor allem dann an, wenn die Lösung mit den zwei Dichtungen, die hintereinander am Kolben angeordnet sind, eingesetzt werden soll.

Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens wird ein Ausfüh­ rungsbeispiel anhand einer Figur skizziert.

Die Bremsanlage besteht aus einem Hauptzylinder 1, der wei­ ter unten näher erläutert werden soll. An den Hauptzylinder 1 sind über eine sich verzweigende Bremsleitung 2 zwei Rad­ bremsen 3 angeschlossen. In jeder Zweigleitung befindet sich ein Einlaßventil 4. Die Einlaßventile werden elektromagne­ tisch betätigt. In ihrer Grundstellung sind sie offen, in ihren Schaltstellungen gesperrt.

Die Bremsen 3 stehen über eine Rücklaufleitung 6 mit einem Vorratsbehälter 7 in Verbindung. In jedem Zweigstück der Rücklaufleitung 6 ist ein Auslaßventil S angeordnet. Die Auslaßventile werden elektromagnetisch betätigt. In ihren Grundstellungen sind sie geschlossen, in ihren Schaltstel­ lungen geöffnet.

Parallel zu den Einlaßventilen 4 sind Rückschlagventile 8 vorgesehen, die zur Radbremse 3 hin sperren. Weiterhin ist eine Pumpe 9 vorgesehen. Die Pumpe 9 fördert aus dem Vor­ ratsbehälter 7 und führt Druckmittel über eine Druckleitung 12 in die Bremsleitung 2. Die Druckleitung 12 schließt zwi­ schen dem Hauptzylinder 1 und den Einlaßventilen 4 an die Bremsleitung an. An der Saugseite der Pumpe ist ein Rück­ schlagventil 10 vorgesehen, das als Saugventil fungiert. An der Druckseite der Pumpe 9 ist ein Druckventil 11 vorgese­ hen. Weiterhin ist ein Rückschlagventil 13 vorgesehen, das die Druckleitung 12 gegenüber der Bremsleitung 2 sperrt.

Der Hauptzylinder 1 besteht aus einem Gehäuse 20 mit einer Sackbohrung. In dieser Bohrung ist ein Kolben 21 dichtend geführt, wobei im Gehäuse eine Arbeitskammer 34 ausgebildet ist, an die die Bremsleitung 2 anschließt. Eine Rückstellfe­ der 22 hält den Kolben an einem gehäusefesten Anschlag 23, wodurch die Grundstellung des Kolbens 21 definiert ist.

Der Kolben 21 trägt in einer Außennut an der Mantelfläche eine Dichtung 24, die in diesem Fall aus einem außenliegen­ den Teflonring 26 und einem innenliegenden Gummiring 25 be­ steht. Der Gummiring 25 hat die Aufgabe, den Teflonring 26 gegen die Wandung der Bohrung zu drücken.

Im Gehäuse 20 des Hauptzylinders sind zwei Querbohrungen, bzw. sogenannte Schnüffellochbohrungen 27, 28 vorgesehen.

Die erste Schnüffellochbohrung 27 mündet unmittelbar vor der Dichtung 24 in den Arbeitsraum 34. Die zweite Bohrung 28 mündet in einem Abstand zur Dichtung 25 in den Arbeitsraum 34.

Die genannten Abstände beziehen sich jeweils auf die Grund­ stellung des Kolbens 21.

Die erste Bohrung 27 ist über einen ersten Kanal 29 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden.

Die zweite Bohrung 28 ist über einen zweiten Kanal 30 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. Im zweiten Kanal 30 ist ein Kontrollventil 31 vorgesehen, das zwei Schaltstellungen auf­ weist. In seiner Grundstellung ist das Kontrollventil 31 ge­ schlossen, in seiner Schaltstellung geöffnet. Eine Feder 33 hält das Ventil in seiner Grundstellung. Ein Steueranschluß 32, hier dargestellt durch einen Pfeil, kann entweder an ei­ nem Punkt A oder an einem Punkt B anschließen. Der Punkt A liegt in der Druckleitung 12 jenseits des Rückschlagventils 13, und ist daher nur mit einem Druck beaufschlagt, wenn die Pumpe arbeitet.

Der Punkt B befindet sich in der Bremsleitung zwischen dem Hauptzylinder und den Einlaßventilen, er ist mit Druck be­ aufschlagt, sobald der Kolben 21 betätigt und im Bremssystem ein Druck aufgebaut wird.

Schließt der Steueranschluß 32 am Anschluß A an, so hat die Feder 33 eine Rückstellfunktion.

Schließt der Steueranschluß 32 am Anschluß B an, so bestimmt die Feder 33 einen Öffnungsdruck. Die Art der Auslegung wird weiter unten beschrieben.

Die Anlage arbeitet wie folgt. In der dargestellten Grund­ stellung besteht eine Verbindung zwischen dem Bremskreis, der Arbeitskammer 34 des Hauptzylinders 1 und dem Vorratsbe­ hälter 7. Das gesamte System ist daher drucklos.

Das Kontrollventil 31 ist geschlossen, da weder am Steueran­ schluß A noch am Steueranschluß B ein Druck vorliegt. Mit Betätigen des Pedals (hier nur symbolisch dargestellt) wird der Kolben 21 nach links verschoben. Die Dichtung 24 gleitet über die erste Bohrung 27, so daß der Arbeitsraum 34 vom Vorratsbehälter 7 getrennt wird. Diese Position soll im wei­ teren erste Arbeitsposition genannt werden.

Da nun der Bremskreis vom Vorratsbehälter 7 getrennt ist, wird bei einer weiteren Verschiebung des Kolbens 21 im Bremskreis ein Druck aufgebaut.

Das zweite Schnüffelloch ist zwar noch zur Arbeitskammer 34 hin offen. Dies ist aber ohne Bedeutung, da das Kontrollven­ til geschlossen ist.

Bei einer weiteren Verschiebung des Kolbens 21, wird auch das zweite Schnüffelloch erreicht.

Diese Position soll im folgenden als zweite Arbeitsposition bezeichnet werden.

Mit dieser Position des Kolbens ist auch ein bestimmter Druck p erzielt. Dieser Druck ist typisch für die Bremsanla­ ge und kann aus der Druck-Volumen-Kurve abgeleitet werden. Diese Kurve beschreibt den Zusammenhang zwischen Druck im Bremskreis und dem in den Bremskreis verdrängten Druckmit­ telvolumen.

Wird als Steueranschluß der Anschluß B vorgesehen, so ist die Feder 33 so auszulegen, daß das Ventil erst dann öffnet, wenn der Druck am Anschluß B größer ist als der Druck p in der zweiten Arbeitsposition.

Wird der Kolben 21 weiter verschoben, öffnet zwar das Kon­ trollventil 31, da aber die Dichtung 24 die zweite Bohrung 28 schon überfahren hat, ist dies ohne Bedeutung.

Beim Lösen der Bremse fährt der Kolben 21 zurück in seine Grundposition. Das Kontaktventil 31 schließt bevor die zwei­ te Arbeitsposition beim Zurückfahren erreicht wird. Der Druck im Bremskreis wird entsprechend der Kolbenposition bis auf Null reduziert. Es kann somit festgehalten werden, daß bei einer Normalbremsung der Einsatz eines zweiten Schnüf­ fellochs ohne Bedeutung ist. Zwar kann das Kontrollventil undicht werden. Dies hätte zur Folge, daß der Kolben 21 erst in die zweite Arbeitsposition verschoben werden muß, damit ein Druck aufgebaut werden kann. Dies führt zu einer redu­ zierten aber ausreichenden Bremsleistung.

Das zweite Schnüffelloch ist daher so zu legen, daß bei Un­ dichtigkeit des Kontrollventils 32 die gesetzlich vorge­ schriebene Mindestbremsung erzielt werden kann. Da der Fah­ rer die veränderte Pedalwegcharakteristik erkennt, kann er eine Reparatur veranlassen.

Sollte während einer Bremsung eine Bremsdruckregelung erfol­ gen, so reagiert die Anlage wie folgt. Das Drehverhalten der Räder wird mittels nicht dargestellter Sensoren laufend er­ faßt, so daß eine Blockiergefahr sofort erkannt werden kann. Ist dies der Fall, so wird der Antrieb der Pumpe 9 einge­ schaltet und die Ein- und Auslaßventile nach den bekannten Algorithmen angesteuert, so daß der Druck in der Radbremse gesenkt werden kann (Auslaßventil offen, Einlaßventil ge­ schlossen), bzw. erhöht werden kann (Auslaßventil auf, Ein­ laßventil zu).

Die Pumpe fördert aus dem Vorratsbehälter 7 über die Druck­ leitung 12 in die Bremsleitung 2. Die Druckmittelmenge, die nicht über das Einlaßventil 4 zur Radbremse 3 gelangt, fließt in die Arbeitskammer 34. Geht man davon aus, daß zu Beginn der Regelung der Kolben 21 über die zweite Arbeitspo­ sition hinaus verschoben worden ist, so wird er entsprechend der Förderleistung der Pumpe nach und nach zurückgestellt. Da in diesem Fall aber am Anschluß A bzw. B ein Druck vor­ liegt, ist das Kontrollventil 31 umgeschaltet, so daß, so­ bald der Kolben 21 seine zweite Arbeitsposition erreicht hat, die Verbindung der Arbeitskammer 34 zum Vorratsbehälter 7 geöffnet wird. Druckmittel, das von der Pumpe in die Ar­ beitskammer 34 gelangt, kann nun über den zweiten Kanal 30 zum Vorratsbehälter 7 abfließen. Der Kolben 21 wird nicht weiter zurückgeschoben, sondern verbleibt in der zweiten Ar­ beitsposition. Da gleichzeitig die Pedal- bzw. Fußkraft auf den Kolben 21 wirkt, liegt in der Kammer 34 ein Druck vor, der der Fußkraft entspricht.

Durch die Verwirklichung eines zweiten Kanals zwischen der Arbeitskammer 34 und dem Vorratsbehälter 7 ist somit gewähr­ leistet, daß während einer Regelung der Kolben 21 nicht vollständig zurückgestellt wird.

Das Ventil 31 kann natürlich auch elektromagnetisch betätigt werden, wobei zu Beginn einer Bremsschlupfregelung das Kon­ trollventil 31 ein Steuersignal hält, wodurch es in die of­ fene Position geschaltet wird.

Obwohl nicht dargestellt, kann das Kontrollventil 31 natür­ lich im Gehäuse 20 des Hauptzylinders 1 integriert werden. Dies bietet sich vor allem dann an, wenn der Steuerdruck durch den Druck am Punkt B geliefert wird.

Die Erfindung kann natürlich auch in einem Mehrkreis-Haupt­ zylinder eingesetzt werden, z. B. im Druckstangenkolben und Schwimmkolben eines Tandemhauptzylinders.

Bezugszeichenliste

 1 Hauptzylinder
 2 Bremsleitung
 3 Radbremse
 4 Einlaßventil
 5 Auslaßventil
 6 Rücklaufleitung
 7 Vorratsbehälter
 8 Rückschlagventil
 9 Pumpe
10 Saugventil
11 Druckventil
12 Saugleitung
13 Rückschlagventil
20 Gehäuse
21 Kolben
22 Rückstellfeder
23 Anschlag
24 Dichtung
25 Gummiring
26 Teflonring
27 erste Bohrung
28 zweite Bohrung
29 erster Kanal
30 zweiter Kanal
31 Kontrollventil
32 Steueranschluß
33 Ventilfeder
34 Arbeitsraum

Claims (7)

1. Hauptzylinder (1) mit einem Vorratsbehälter (7) für eine blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage, wobei die Anlage einen offenen Pumpenkeislauf aufweist und die Ar­ beitskammer (34) des Hauptzylinders Teil des Kreislaufes ist, mit den folgenden Merkmalen:
zwischen dem Arbeitsraum (34) und dem Vorratsbehäl­ ter (7) liegt ein erster Kanal (27, 29), der bei Verschieben des Arbeitskolbens (21) in eine erste Arbeitsposition verschlossen wird, wobei die erste Arbeitsposition nur wenig verschieden ist von der Grundposition;
zwischen dem Arbeitsraum (34) und dem Vorratsbehäl­ ter (7) liegt ein zweiter Kanal (28, 30), der durch Verschieben des Kolbens (21) in eine zweite Ar­ beitsposition verschlossen wird, wobei die zweite Arbeitsposition in einem größeren Abstand zur Grundposition aufweist als die erste Arbeitspo­ sition;
der zweite Kanal (30) weist ein Kontrollventil (31) auf, das in seiner Grundposition den Pfad geschlos­ sen hält und während einer Blockierschutzregelung geöffnet ist.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Gehäuse (20) des Hauptzylinder­ kolbens (1) eine erste Querbohrung (27) vorgesehen ist, die Teil des ersten Kanals (29) ist, und eine zweite Boh­ rung (28), die Teil des zweiten Kanals (36) ist, wobei die erste Bohrung (37), - bezogen auf die Grundstellung des Arbeitskolbens (21) - unmittelbar vor der Dichtung (25) in den Arbeitsraum (34) mündet, und die zweite Boh­ rung (28) in einem Abstand zum Arbeitskolben (21) in den Arbeitsraum (34) mündet.

3. Hauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kontrollventil (31) elektromagnetisch betätigbar ist, und der Elektromagnet ein Steuerimpuls erhält, sobald eine Blockierschutzrege­ lung einsetzt.

4. Hauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kontrollventil (31) hy­ draulisch betätigt wird, wobei der Steueranschluß an ei­ nem Punkt (A) in der Druckleitung (12) anschließt.

5. Hauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kontrollventil (31) hy­ draulisch betätigt wird, wobei der Steueranschluß an ei­ nem Punkt (B) der Bremsleitung (2) zwischen dem Hauptzy­ linder (1) und dem Einlaßventil (4) anschließt, wobei die Ventilfeder (33), die das Kontrollventil (31) in der ge­ schlossenen Position hält, das Ventil erst dann freigibt, wenn der Druck am Punkt (B) größer ist als der Druck im Hauptzylinder (1), wenn der Kolben (21) bei einer Normal­ bremsung die zweite Arbeitsposition erreicht hat.

6. Hauptzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontrollven­ til (31) im Hauptzylindergehäuse (20) angeordnet ist.

7. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kontrollventil (31) im Hauptzy­ linderkolben (21) angeordnet ist.