DE4420148A1 - Vorrichtung zur Erzeugung einer Bremskraft für eine Kraftfahrzeugbremsanlage - Google Patents

Vorrichtung zur Erzeugung einer Bremskraft für eine Kraftfahrzeugbremsanlage

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DE4420148A1 DE19944420148 DE4420148A DE4420148A1 DE 4420148 A1 DE4420148 A1 DE 4420148A1 DE 19944420148 DE19944420148 DE 19944420148 DE 4420148 A DE4420148 A DE 4420148A DE 4420148 A1 DE4420148 A1 DE 4420148A1
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Bremskraft für eine Kraftfahrzeugbremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung geht daher von dem gleichen Gegenstand aus, wie das Hauptpatent gemäß Patentanmeldung P 43 22 292.7.
Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, die Druckversorgung zu verbessern, und die Anlage insoweit funktionstüchtig zu erhalten, so daß auch bei Ausfall einzelner Elemente eine Bremskrafterzeugung möglich bleibt.
Als erste Maßnahme wird vorgeschlagen, die Pumpe gemäß dem Hauptpatent, deren Druck über ein Druckregelventil gesteuert ist, durch eine Verstellpumpe zu ersetzen, deren Volumenstrom bzw. Druck steuerbar ist. Die Verstelleinrichtung wird dabei durch einen Hydraulikzylinder dargestellt, der als Druckwaage ausgebildet ist. Die Verstelleinrichtung spricht auf Druckunterschied zwischen der Übertragungskammer und der Druckkammer an. Sind die Drücke in den Kammern ausgeglichen, so wird die Fördermenge pro Zeiteinheit der Pumpe auf Null reduziert.
Liegt ein Drucküberschuß in der Übertragungskammer vor, so wird die Fördermenge pro Zeiteinheit der Pumpe entsprechend dem Drucküberschuß gesteigert.
Um zu verhindern, daß der Modulator Volumen aus der Arbeitskammer aufnimmt, wenn die Pumpe nicht arbeitet, d. h. in der Druckkammer kein Druck vorliegt, wird ein Sicherheitsventil in der Leitung zwischen der Modulatorkammer und der Druckkammer vorgesehen. Vorzugsweise wird diese hydraulisch betätigt, d. h. es schaltet von seiner sperrenden Grundstellung in eine offene Stellung, sobald ein Druck in der Druckkammer vorliegt.
Ein weiteres kritisches Bauelement ist das Sperrventil. Dieses Sperrventil schaltet in eine geschlossene Position, sobald eine Druckregelung beginnt. Nach dem Ende der Bremsung soll es wieder in die Offenstellung schalten, damit die Kolben der Druckgebereinheit zurückfahren können. Falls der Öffnungsvorgang des Ventils durch irgendwelche Defekte behindert ist, soll trotz allem ein Rückstellen der Druckgebereinheit möglich sein. Dazu wird eine Parallelleitung zum Sperrventil vorgesehen, die ein Parallelventil enthält. Dieses Ventil ist normalerweise geschlossen, öffnet aber, sobald ein Druckunterschied zwischen der Druckkammer und der Arbeitskammer vorliegt. Dazu weist das Parallelventil entsprechende Druckanschlüsse auf.
Eine Alternative zu diesem Ventil besteht in einem Überdruckventil zwischen der Arbeitskammer und der Druckkammer.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Pedal betätigte Betätigungseinheit besteht aus mehreren hintereinandergeschalteten Kolben. Diese bilden eine Pedaleinheit 1, eine Stelleinheit 2 und einen Druckgebereinheit 3. Die Druckgebereinheit 3 weist einen Druckkolben 4 sowie einen Schwimmkolben 5 auf. Diese begrenzen in einem Zylinder zwei Arbeitsräume 6 und 7. An die Arbeitsräume 6 und 7 sind, hier nicht dargestellt, Radbremsen angeschlossen. Diese sind hier nur durch die Kürzel VR, HL, VL und HR angedeutet. Dabei bedeuten V = vorne, H = hinten, R = rechts und L = links. Wie an den Bezeichnungen zu erkennen ist, wird im Ausführungsbeispiel eine Diagonalaufteilung vorgeschlagen. Der Druckkolben geht über in einen Stellkolben 8, der wiederum übergeht in einen Betätigungskolben 9. Der Druckkolben 4, der Stellkolben 8 und der Betätigungskolben 9 weisen die gleiche Achse auf und sind in einem Stück gefertigt. Der Stellkolben 8 weist aber einen größeren Durchmesser auf als der Druckkolben 4. Der Durchmesser des Betätigungskolbens 9 liegt zwischen dem des Stellkolbens 8 und des Druckkolbens 4. Der Stellkolben 8 begrenzt daher mit seinen beiden ringförmigen Stirnfläche je eine Kammer. Die Sperrkammer 10 ist um den Druckkolben 4 herum ausgebildet. Die Druckkammer 11 ist um den Betätigungskolben 9 herum ausgebildet.
Die Stirnseite des Betätigungskolbens 9, die vom Stellkolben 8 abgewandt ist, begrenzt eine Übertragungskammer 12, die auf der anderen Seite vom Steuerkolben 13 begrenzt wird. Der Steuerkolben 13 ist mechanisch mit dem Pedal 14 verbunden.
Durch die hydraulische Hintereinanderschaltung der genannten Kolben ergibt sich, daß durch Betätigung des Pedals in den Arbeitsräumen 6 und 7 ein Druck aufgebaut wird. Mit Betätigen des Pedals wird nämlich die Übertragungskammer 12 unter Druck gesetzt. Dieser Druck wirkt auf die Einheit aus Betätigungskolben 9, Stellkolben 8, Druckkolben 4. Die Verschiebung dieser Einheit führt zu einer Erhöhung des Drucks in dem Arbeitsraum 6, der über den Schwimmkolben 5 auch im Arbeitsraum 7 wirksam wird. Der Druck wird über Bremsleitungen den Radbremsen zur Verfügung gestellt.
Um den in den Arbeitsräumen 6 und 7 wirkenden Druck über den Druck hinaus erhöhen zu können, der sich durch die Pedalbetätigung ergibt, wird eine Pumpe 60 eingesetzt, deren Ausgang über eine Druckleitung 21 mit der Druckkammer 11 verbunden ist.
Bei der eingesetzten Pumpe handelt es sich um eine Verstellpumpe 60 üblicher Bauart, wobei die Verstellung mittels eines Verstellzylinders 61 erfolgt.
Der Verstellzylinder 61 weist einen Kolben 62 auf, der eine erste Kammer 63 und eine zweite Kammer 64 voneinander trennt.
Die erste Kammer 63 steht über einer Leitung 65 mit dem Übertragungsraum 12 in Verbindung. Die zweite Kammer 64 steht über eine Leitung 66 mit der Druckkammer 11 in Verbindung. Der Kolben 62 wirkt somit als Druckwaage zwischen den Drücken in der Übertragungskammer 12 und der Druckkammer 11.
Der Verstellzylinder 61 wirkt nun so auf die Verstelleinrichtung der Verstellpumpe 60, daß bei einem Überdruck in der ersten Kammer 63 die Pumpe 60 so verstellt wird, daß ihr Fördervolumen pro Zeiteinheit mit wachsendem Druck in der ersten Kammer 63 ansteigt. Die Druckseite der Pumpe ist über eine Leitung 69 mit einem Vorratsbehälter 27 verbunden. In dieser Leitung befindet sich ein Pumpenventil 70, das elektromagnetisch betätigt wird und in seiner Grundstellung die Leitung 69 sperrt. Befindet sich das Ventil in dieser Grundstellung, so kann am Ausgang der Pumpe ein Druck aufgebaut werden. Dieser wird in der Druckkammer 11 wirksam sowie in der zweiten Kammer 64 des Verstellzylinders 61. Dieser Druck wirkt somit gegen den Druck in der ersten Kammer 63, so daß mit wachsendem Druck in der Druckkammer 11 die Förderleistung der Pumpe 60 reduziert wird. Es findet eine Selbstregelung der Pumpe statt.
Da der Ausgang der Pumpe 60 über die Druckleitung 21 mit der Druckkammer 11 in Verbindung stehen, wird am Ausgang der Pumpe ein geregelter Druck auch in der Druckkammer 11 wirksam und wirkt zusätzlich zum Druck in der Übertragungskammer 12 auf die Stelleinheit 2. Entsprechend höher wird der Druck im Arbeitsräumen 6 und 7 ausfallen.
Um mit der dargestellten Einheit auch eine ABS-Regelung realisieren zu können, werden die folgenden Maßnahmen vorgesehen.
Es wird ein Ventil 70 zwischen dem Ausgang der Pumpe 20 und dem Vorratsbehälter 27 eingesetzt. Im Ausführungsbeispiel wird dieses Ventil wie folgt realisiert.
Um während einer Antiblockierregelung den Druck in der Druckkammer senken zu können, wird das Ventil 70 geöffnet.
Damit wird eine Verbindung zwischen der Druckkammer 11 und dem Vorratsbehälter 27 hergestellt, so daß der Druck in der Druckkammer 11 sinkt.
Da damit der Druck in der Druckkammer 11 abgebaut wird, reduziert sich auch der Druck in den Arbeitsräumen 6 und 7 und damit in den angeschlossenen Radbremsen. Diese können über nicht dargestellte Ventile an die Arbeitsräume angeschlossen werden, so daß auch eine individuelle Regelung mehrerer Radbremsen erfolgen kann, die an einem Arbeitsraum 6 oder 7 angeschlossen sind.
Um eine Rückwirkung des Regelvorganges auf das Bremspedal zu vermeiden, werden folgende Maßnahmen vorgesehen.
Die Sperrkammer 10 ist über eine Leitung mit dem Vorratsbehälter 27 verbunden. In dieser Leitung ist ein Sperrventil 50 angeordnet, das normalerweise geöffnet ist und durch ein elektrisches Signal in eine Sperrstellung bringbar ist. Parallel zur Stelleinheit 2 ist ein Modulator 51 vorgesehen. Dieser besteht aus einem Stufenkolben 52, der mit seiner größeren Stirnfläche eine Modulatorkammer 53 begrenzt, die wiederum über eine Leitung 54 mit der Druckkammer 11 verbunden ist. Die kleinere Stirnfläche des Stufenkolbens 52 begrenzt eine Volumenerweiterungskammer 55, die mit dem Arbeitsraum 6 in Anschluß an den Druckkolben 4 verbunden ist. Der Ringraum 56 im Übergang von der größeren zur kleineren Stufe steht mit einem Vorratsbehälter 27 in Verbindung. Eine Feder 57 hält den Stufenkolben 52 gegen einen Anschlag 58 und zwar derart, daß der Modulatorraum 53 sein größeres Volumen und die Volumenerweiterungskammer 55 ihr kleinstes Volumen aufweist.
Mit Beginn einer Regelung wird das Sperrventil 50 in die Sperrstellung geschaltet. Damit ist die Sperrkammer 10 hydraulisch geschlossen. Eine Druckminderung in der Druckkammer 11 durch Öffnen des Druckregelventils 70 führt nun nicht zu einer Verschiebung des Stellkolbens 2, da dies einen Unterdruck in der Sperrkammer 10 hervorrufen würde. Vielmehr wird sich der Stufenkolben 52 des Modulators 51 verschieben, da der Druck in der Modulatorkammer 53, die mit der Druckkammer 11 verbunden ist, gesenkt wird. Die Volumenerweiterungskammer 55 wird sich damit vergrößern, um Druckmittel aus den Radbremsen aufnehmen. Dies hat eine Druckminderung in den Radbremsen zur Folge.
Die Änderung des Drucks in den Radbremsen erfolgt ohne Rückwirkung auf das Pedal, da der Stellkolben 8 durch Sperren des Sperrventils 50 in seiner Stellung zu Beginn der Regelung fixiert wird.
Um sicherzustellen, daß bei Ausfall der Druckmittelversorgung durch die Pumpe 60 der Druckmodulator 51 kein Volumen aufnimmt, ist in der Leitung 54 zwischen dem Modulatorraum 53 und der Druckkammer 11 ein Sicherheitsventil 71 vorgesehen. Das Sicherheitsventil 71 weist zwei Schaltstellungen auf sowie einen Druckanschluß 72. Der Druckanschluß 72 ist mit der Druckkammer 11 verbunden. Ist der Druckanschluß 72 mit einem Druck beaufschlagt, so schaltet das Ventil 71 von der sperrenden Grundstellung in die offene Schaltstellung, wie in der Figur dargestellt.
Falls also die Pumpe 60 ausfällt, kann in der Druckkammer 11 kein Druck aufgebaut werden. Damit ist der Druckmodulator gesperrt und unwirksam. Bei einer Betätigung des Pedals 11 gelangt das Druckmittel aus der Arbeitskammer 6 nur in die angeschlossenen Bremsen und nicht in die Kammer 55 des Druckmodulators 51.
Eine weitere Gefahrenquelle liegt in dem Sperrventil 50. Falls dieses nach einer Blockierschutzregelung nicht öffnen sollte, könnte der Stellkolben 8 nicht zurückgestellt werden, da die Sperrkammer 10 weiterhin vom Vorratsbehälter 27 abgetrennt ist. Es wird daher eine Parallelleitung 83 zum Sperrventil 50 vorgeschlagen, das über ein Parallelventil 80 verfügt. Dieses Parallelventil 80 ist normalerweise gesperrt. Um es in eine Offenstellung zu schalten, sind zwei Druckanschlüsse 81 und 82 vorgesehen.
Der Druckanschluß 81 ist mit der Arbeitskammer 6 verbunden, während der Druckanschluß 82 mit dem Ausgang der Pumpe 60 in Verbindung steht. Wenn die Pumpe 60 kein Druckmittel fördert, liegt auch kein Druck am Ausgang der Pumpe vor, so daß der Druck am Eingang 81, der mit der Arbeitskammer 6 verbunden ist, das Parallelventil in die Offenstellung schaltet. Damit öffnet sich ein Druckmittelpfad über die Parallelleitung 83, so daß bei einem Lösen der Bremse die Sperrkammer 10 mit Druckmittel gefüllt werden kann, und die Druckgebereinheit zurück in ihre Grundstellung gelangt.
Anstelle der Parallelleitung 83 mit dem Parallelventil 80 kann auch ein Überdruckventil bzw. Rückschlagventil 85 zwischen der Arbeitskammer 6 und der Druckkammer 11 vorgesehen werden. Wenn nämlich durch das geschlossene Sperrventil verhindert wird, daß durch den in der Druckkammer 11 aufgebauten Druck der Stellkolben 8 verschoben wird, kann die Pumpe über das Überdruckventil 85 unmittelbar in die Arbeitskammer 6 fördern.
Diese Alternativlösung ist in der Figur strichpunktiert dargestellt.
Bezugszeichenliste
1 Pedaleinheit
2 Stelleinheit
3 Druckgebereinheit
4 Druckkolben
5 Schwimmkolben
6 Arbeitsraum
7 Arbeitsraum
8 Stellkolben
9 Betätigungskolben
10 Sperrkammer
11 Druckkammer
12 Übertragungskammer
13 Steuerkolben
14 Pedal
21 Druckleitung
27 Vorratsbehälter
50 Sperrventil
51 Modulator
52 Stufenkolben
53 Modulatorkammer
54 Leitung
55 Volumenerweiterungskammer
56 Ringraum
57 Feder
58 Anschlag
60 Verstellpumpe
61 Verstellzylinder
62 Kolben
63 erste Kammer
64 zweite Kammer
65 Leitung
66 Leitung
69 Leitung
70 Ventil
71 Sicherheitsventil
72 Druckanschluß
80 Parallelventil
81 Druckanschluß
82 Druckanschluß
85 Überdruckventil.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Erzeugung einer Bremskraft für eine Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer Druckgebereinheit (3), die einen Druckkolben (4) aufweist, der mit seinen einen Stirnseite eine Arbeitskammer (6) begrenzt, an die ein oder mehrere Radbremsen angeschlossen werden können, mit einer Stelleinheit (2), die einen Stellkolben (8) aufweist, der mit seiner einen Stirnseite an eine Druckkammer (11) angrenzt und mit seiner anderen Stirnseite mit dem Druckkolben (4) verbunden ist und eine Sperrkammer (10) begrenzt, mit einem Betätigungskolben (9), der mit seiner einen Stirnseite an eine Übertragungskammer (12) angrenzt, die mittels eines Steuerkolbens (13), der mit einem Pedal (14) verbunden ist, unter Druck setzbar ist, wobei seine andere Stirnseite mit der einen Stirnseite des Stellkolbens (8) verbunden ist, und mit einer Pumpe (20), die an die Druckkammer (11) angeschlossen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe als Verstellpumpe (60) ausgebildet ist und die Verstelleinrichtung aus einem Hydraulikzylinder besteht, dessen eine Kammer (63) über eine Leitung (65) mit der Übertragungskammer (12) und dessen andere Kammer (64) über eine Leitung (66) mit der Druckkammer selbst verbunden ist, wobei ein überschüssiger Druck in der einen Kammer (63) zu einer Vergrößerung der Fördermenge der Verstellpumpe (60) beiträgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modulator (51) mit einem Kolben (52) vorgesehen ist, der mit seiner einen Stirnseite eine Modulatorkammer (53) begrenzt, die mit der Druckkammer (11) verbunden ist, um mit seiner anderen Stirnseite einer Kammer (55), die mit dem Arbeitsraum (6) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 sowie Anspruch 4 des Hauptpatents (Anmeldung P 43 22 292.7), dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen der Modulatorkammer (53) und der Druckkammer (11) ein Sicherheitsventil (71) vorgesehen ist, das zwei Schaltstellungen aufweist und das so geschaltet ist, daß es bei einer intakten Druckversorgung durch die Pumpe in die Offenstellung schaltet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (71) einen Druckanschluß (72) aufweist, der mit der Druckkammer (11) verbunden ist, wobei bei Anliegen eines Drucks am Druckanschluß (72) das Sicherheitsventil in die Offenstellung schaltet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkammer (10) der Stelleinrichtung (2) über ein Sperrventil (50) an einem Vorratsbehälter (27) angeschlossen ist, wobei das Sperrventil in seiner Grundstellung die Leitung offen hält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 sowie gemäß Anspruch 5 des Hauptpatents (P 43 22 297.7), dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Sperrventil (50) ein Parallelventil (80) angeschlossen ist, das in seiner Grundstellung die Parallelleitung (83) zum Sperrventil (50) sperrt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Parallelventil (80) einen ersten Druckanschluß (81) und einen zweiten Druckanschluß (82) aufweist, wobei der erste Druckanschluß (81) mit der Arbeitskammer (6) verbunden ist und der zweite Druckanschluß mit der Druckkammer (11), wobei ein Drucküberschuß am ersten Anschluß (83) das Parallelventil in die Offenstellung schaltet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 1 des Hauptpatents (Anmelde-Nr. P 43 22 292.7), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Arbeitskammer (6) und der Druckkammer (11) ein Überdruckventil (85) vorgesehen ist, das zur Druckkammer hin öffnet.
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