DE4431474A1 - Hydraulische Bremsanlage mit Fremdbetätigung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Bremsanlage ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Bremsanlage ist aus der US-PS 4,977,238 be­ kannt. Sie hat den Vorteil, daß in der Bremsleitung vom Hauptzylinder zur Radbremse, in der Druckleitung von der Fremddruckquelle zur Radbremse und in der Entlastungsleitung von der Radbremse zum Volumenaufnehmer jeweils nur ein einzi­ ges Magnetventil liegt, so daß keine Drosseleffekte durch in Reihe geschaltete Magnetventile auftreten. Außerdem können in die Druck- und Entlastungsleitung hydraulische Blenden einge­ fügt werden, ohne eine Pedalbremsung zu behindern.

Wenn innerhalb eines Bremskreises zwei Radbremsen symmetrisch angeordnet werden, wie es beispielsweise in der DE 41 12 137 A1, in welcher es um eine reine fremdkraftbetätigbare Brems­ anlage geht der Fall ist, bietet sich zudem der Vorteil, daß jede einzelne Radbremse unabhängig von der zweiten im Brems­ kreis angeordneten Radbremse pedalwegabhängig oder unmittel­ bar von der Fremddruckquelle mit Bremsdruck beaufschlagbar ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bremsanlage der eingangs beschriebenen Art weiter zu verbes­ sern.

Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruches 1. Das Prinzip der Erfindung be­ steht also darin, das bekannte offene System einer gattungs­ gemäßen Bremsanlage in ein geschlossenes System zu verwan­ deln.

Durch die Verwendung eines hydraulisch betätigten Ansaug­ ventils in der Verbindung zwischen Niederdruckspeicher und Hauptzylinder wird die Anzahl der elektromagnetisch betä­ tigten Ventile kleingehalten und keine zusätzliche elek­ trische Ansteuerung benötigt.

Geräuschmindernd wirkt sich aus, daß das von der Pumpe geförderte Druckmittel zum Hauptzylinder abgeleitet wird, sobald der Hochdruck-Speicher geladen ist.

Durch ein hydraulisch betätigtes Überdruckventil nach An­ spruch 4, wird auch hier ein Magnetventil sowie die zuge­ hörige elektronische Ansteuerung eingespart.

Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun anhand der Beschreibung von vier Ausführungsbeispielen in vier Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsanlage mit druckgesteuertem Ansaugventil,

Fig. 2 eine Ausführungsform mit weggesteuertem Ansaugventil,

Fig. 3 eine Ausführungsform mit je einer Rückförder- und Druckpumpe und

Fig. 4 eine Ausführungsform mit spezieller Gestaltung des Hochdruckspeichers.

In Fig. 1 ist ein Hauptzylinder 1 an einen Druckmittelbe­ hälter 2 angeschlossen und über ein Bremspedal 3 betätigbar. Von ihm gehen zwei Bremskreise I und II aus, wobei nur der Bremskreis II dargestellt ist und beschrieben wird. Der Bremskreis I ist mit II identisch. Vom Hauptzylinder 1 geht die Bremsleitung 4 aus, die sich in die Bremszweige 5 und 6 aufteilt, die jeweils zu einer der Radbremsen 8 und 24 führen. Die Radbremsen 8 und 24 sind vollkommen gleichwertig bezüglich ihrer Anschlüsse, 50 daß hier nur näher auf die Verbindungen der Radbremse 8 eingegangen wird. Der Bremszweig 5 weist das Trennventil 7 auf, welches als elektromagnetisch betätigtes, stromlos offenes 2/2-Wegeventil gestaltet ist. Außerdem ist die Radbremse 8 über einen Druckzweig 10, der ein Druckventil 12 aufweist, und über eine Druckleitung 9 an einen Hochdruckspeicher 13 angeschlossen. Ein zum Druckzweig 10 analog aufgebauter Druckzweig 11 ist der Radbremse 24 zugeordnet. Der Hochdruckspeicher 13 ist an die Druckseite einer Pumpe 14 angeschlossen, welche ihn über das Rückschlag­ ventil 15 befüllen kann. Die Saugseite der Pumpe 14 ist mit einem Niederdruckspeicher 16 verbunden. Dieser ist über eine Entlastungsleitung 17, die sich in zwei Entlastungszweige 18 und 19 aufteilt, mit den Radbremsen 8 bzw. 24 verbindbar. Der der Radbremse 8 zugeordnete Entlastungswezig 18 trägt hierzu ein Auslaßventil 20. Der Entlastungszweig 19 ist identisch zum Entlastungszweig 18 aufgebaut. Das Entlastungsventil 20 und das Druckventil 12 werden jeweils von elektromagnetisch betätigten, stromlos geschlossenen 2/2-Wegeventilen gebildet.

Damit der Pumpe 14 das zur Befüllung des Hochdruckspeichers 13 nötige Druckmittelvolumen jederzeit zur Verfügung steht, stellt sich die Aufgabe, eine von eventuellen Fahrerbremsun­ gen unbeeinflußte, unterbrechungsfreie Versorgung der Saug­ seite der Pumpe mit Druckmittel zu erreichen. In den Fig. 1 und 2 ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Niederdruckspeicher 16, also der Saugseite der Pumpe 14 und der Bremsleitung 4 eine Ansaugleitung 21 angelegt ist, die ein Ansaugventil 22 bzw. 25 trägt.

Das Ansaugventil 22 nach Fig. 1 ist ein hydraulisch betä­ tigtes Ventil, welches die Ansaugleitung 21 unterbricht, solange sich Druckmittel im Niederdruckspeicher 16 befindet, und diese Ansaugleitung freigibt, sobald das Volumen im Niederdruckspeicher 16 gegen Null geht, das heißt, sobald auf der dem Niederdruckspeicher 16 zugewandten Seite des An­ saugventils 28 ein Unterdruck herrscht. Der Druck in dem mit der Bremsleitung 4 verbundenen Anschluß des Ansaugventils 22 hat keinen Einfluß auf seine Schaltstellung.

Der Druck im Hochdruckspeicher 13 ist auf den Öffnungsdruck des Überdruckventils 23 begrenzt. Ist dieser Druck im Hoch­ druckspeicher erreicht, fördert die Pumpe 14 nur noch in die Ansaugleitung 21.

In Fig. 2 wird ein ungehindertes Ansaugen dadurch erreicht, daß das Ansaugventil 25 nicht druckbetätigt, sondern in ge­ eigneter Weise an die Lage des Niederdruckspeicherkolbens angebunden ist bei ansonsten unveränderter Bremsanlage.

Sobald die Pumpe 14 den Niederdruckspeicher 16 leergefördert hat, wird das Ansaugventil 25 geöffnet. Druckmittel kann aus dem drucklosen Hauptzylinder 1 angesaugt werden, bzw. strömt aus dem unter Druck stehenden Hauptzylinder 1 so lange nach, bis durch Verschieben des Niederdruckspeicherkolbens das An­ saugventil 25 wieder schließt.

Eine zur Verwendung eines Ansaugventils alternative Lösung zur unterbrechungsfreien Druckmittelbesorgung wird in Fig. 3 gezeigt. Es wird neben der Rückförderpumpe 14 eine weitere Druckpumpe 26 eingesetzt, um das unterbrechungsfreie Nachladen des Hochdruckspeichers zu gewährleisten. Die Rückförderpumpe 14 entleert den Nie­ derdruckspeicher 16, sobald sich Druckmittel darin befindet. Die Druckpumpe 26 saugt dagegen direkt aus der Ansaugleitung 21 an. Die Ausgänge der beiden Pumpen 14 und 26 sind zusam­ mengeschaltet. Sobald der Niederdruckspeicher 16 leer ist, kann die Rückförderpumpe 14 kein Druckmittel mehr fördern und der Hochdruckspeicher 16 wird alleine von der Druckpumpe 26 nachgeladen.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Lösungen mit Ansaugventil kann es bei gleichzeitiger Fremd- und Fahrerbremsung zu einem häufigen Umschalten des Ansaugventils kommen, was sich in unerwünschten Pedalbewegungen niederschlägt. Dies müßte bei der konstruktiven Gestaltung des Ansaugventils (Einsatz eines Stetig-Wegeventils, Stabi­ litätsuntersuchungen) berücksichtigt werden. In der Pumpenlö­ sung gibt es dieses Problem nicht. Bei der konstruktiven Aus­ gestaltung der Pumpen 14 und 26 können diese getrennt opti­ miert werden.

Beispielsweise muß die Rückförderpumpe 14 gegen jeden auftretenden Hauptzylinderdruck fördern können, während die Druckpumpe 26 maximal den Umschaltdruck des Überdruckventils 23 leisten muß.

Der im Hochdruckspeicher 13 von den Pumpen 14 und 26 aufge­ baute Speicherdruck ist wieder auf den Öffnungsdruck des Überdruckventils begrenzt. Ist der gewünschte Druck im Hochdruckspeicher 13 erreicht, so wird das Überdruckventil 13 hydraulisch vom Druck im Hochdruckspeicher 13 geöffnet, so daß die Rückförderpumpe 14 das Druckmittel vom Niederdruck­ speicher 16 zum Hauptzylinder 1 zurückfördert und die Druck­ pumpe 26 nur noch ohne Gegendruck im Kreis fördert.

Eine spezielle Gestaltung des Hochdruckspeichers zeigt Fig. 4, wobei alle übrigen Komponenten mit Fig. 3 übereinstimmen. Darstellt ist ein Hochdruckspeicher 27, der so gestaltet ist, daß er einen zweiten mit dem Hauptzylinder 1 verbundenen Hy­ draulikanschluß 28 aufweist, aus dem genausoviel Druckmittel verdrängt wird, wie in seinen Druckanschluß 29 hineinfließt. Dadurch werden die sonst auftretenden Pedalbewegungen bei Ladezustandsänderungen verhindert. Außerdem kann die für blockiergeschützte Bremsanlagen übliche Volumenauslegung des Hauptzylinders 1 beibehalten werden. Aus Sicherheitsgründen müßte ansonsten der Fehlerfall eines entleerten und erst durch die Fahrerbremsung gefüllten Hochdruckspeichers durch ein größeres Hauptzylindervolumen berücksichtigt werden.

Diese Maßnahme kann in allen in den Fig. 1, 2 und 3 dar­ gestellten Varianten der vorgeschlagenen Bremsanlage zur An­ wendung kommen.

Die Funktionsweise dieser Bremsanlagen während einer Normal­ bremsung ist die einer konventionellen Bremsanlage ohne Schlupfregelung. Sämtliche Ventile verbleiben in ihrer dar­ gestellten Grundposition, so daß ein Bremsdruckaufbau in den Radbremsen 8 und 24 über die Bremsleitung 4 und die Brems­ zweige 5 und 6 erfolgt, wobei der Bremsdruckabbau denselben Weg nimmt.

Im Falle einer elektronisch geregelten Bremsung - das kann eine Bremsschlupfregelung, eine Antriebsschlupfregelung, ein Fahrstabilitätsregeleingriff, eine Maßnahme zur elektroni­ schen Bremskraftverteilung oder zur Fahrzeugverzögerungsrege­ lung sein - werden für jedes der betroffenen Räder die fol­ genden Ventilschaltungen durchgeführt, die am Beispiel der Radbremse 8 erläutert werden:

• - Bremsdruck halten durch Schließen des Trennventils bei geschlossenem Druckventil 12 und geschlossenem Auslaß­ ventil 20
• - Bremsdruck aufbauen durch Öffnen des Druckventils 12 bei geschlossenem Trennventil 7 und geschlossenem Aus­ laßventil 20
• - Bremsdruck aufbauen durch Öffnen des Auslaßventils 20 bei geschlossenem Trennventil 7 und geschlossenem Druckventil 12.

Da es keine Möglichkeit des Druckmittelaustauschs zwischen dem Druckmittelvorratsbehälter 2 und dem Bremskreis II gibt als die durch das Hauptzylinder 1, handelt es sich um eine geschlossene Bremsanlage. Das Pedalverhalten entspricht dem Grundcharakter einer geschlossenen Bremsanlage nach dem Rück­ förderungsprinzip. In den Niederdruckspeicher 16 abgelassenes Druckmittel wird zum Hauptzylinder 1 zurückgefördert und führt so zur Verringerung eines vom Fahrer getretenen Pedal­ wegs. Das beim Druckaufbau dem Hochdruckspeicher 13 bzw. 27 entnommene Druckmittel wird mit Hilfe der Pumpe 14 bzw. 26 aus dem Hauptzylinder 1 ersetzt. In den Fig. 1, 2 und 3 führt dies zur Vergrößerung des vom Fahrer getretenen Pedal­ wegs. Solange das Bremspedal 3 betätigt bleibt, entspricht daher die Bremspedalstellung der über die einzelnen Radbrem­ sen mit den entsprechenden Volumenaufnahmen gewichtet gemit­ telten, tatsächlichen Bremsaktion.

Gegenüber einer herkömmlichen Bremsschlupfregelung nach dem Rückförderprinzip ergibt sich ein schnellerer und vor allem genauerer Druckaufbau, da dazu nicht der wechselnde Fahrer­ bremsdruck, sondern der durch das Überdruckventil 23 festge­ legte Ladedruck des Hochdruckspeichers 13 zur Verfügung steht.

Gegenüber einer herkömmlichen schlupfgeregelten Bremsanlage mit Antriebsschlupfregelung, die auch eingeschränkt fremd­ bremstätig ist, besteht der wichtigste Vorteil darin, daß auch die Fremdbremsungen radindividuell durchführbar sind. So ist es mit den vorgeschlagenen Anlagen nunmehr möglich, an verschiedenen Radbremsen eines Bremskreises gleichzeitig Bremsungen mit Drücken unter oder über dem Fahrerbremsdruck frei zu kombinieren.

Bei erhöhter Sicherheit durch das geschlossene System bleiben dem Fahrer also die Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Bremsanlagen erhalten: Auch während einer pedalbe­ tätigten Bremsung der Radbremsen 8 und 24 kann radindividuell ein Bremseneingriff durch die Fremddruckquelle vorgenommen werden. Das heißt, daß nur jeweils die Radbremse vom Haupt­ zylinder 1 abgetrennt zu werden braucht, in welcher eine Druckregelung über die Fremddruckquelle erfolgt.

Es kann vorgesehen werden, daß im Druckventil 12 und im Aus­ laßventil 20 jeweils eine Blende angeordnet ist, die die Ge­ schwindigkeit des Druckaufbaus bzw. des Druckabbaus begrenzt. Dann ist trotzdem über das Trennventil 7, welches keine sol­ che Blende aufweist, eine schnelle pedalbetätigte Bremsung einleitbar.

Claims (8)

1. Hydraulische Bremsanlage mit mindestens einer Radbremse (8), in welcher über eine ein Trennventil aufweisende Bremsleitung (4, 5), abhängig von der Stellung eines Brems­ pedals (3) ein Bremsdruck auf- und abbaubar ist und welche über eine Druckleitung (9, 10) mit einem Druckventil (12) an eine mit einer Pumpe (14) ausgerüstete Fremddruckquelle (14, 13) anschließbar ist und welche über eine Entlastungs­ leitung (18, 17) mit einem Auslaßventil (20) an einem Volu­ menaufnehmer (16) anschließbar ist, wobei der pedalabhän­ gige Bremsdruck von einem Hauptzylinder 1 erzeugt wird, und das Trennventil (7) das Druckventil (12) sowie das Auslaßventil (20) elektromagnetisch betätigbare 2-Wege­ Ventile sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenauf­ nehmer ein Niederdruckspeicher (16) ist, der an die Saug­ seite der einer Rückförderpumpe (14) angeschlossen ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hydraulische Maßnahmen (22) getroffen sind, die eine un­ terbrechungsfreie Druckmittelversorgung der Saugseite mindestens einer, einen Hochdruckspeicher (13) nachla­ denden Pumpe (14, 26) auch für den Fall ermöglichen, daß der Niederdruckspeicher (16) leer ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugseite der den Hochdruckspeicher (13) nachladenden Pumpe (14) über ein durch Unterdruck im Niederdruck­ speicher (16) betätigtes Ansaugventil (22) an den Haupt­ zylinder (1) anschließbar ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugseite der den Hochdruckspeicher (13) nachlagenden Pumpe (14) über ein durch den Niederdruckspeicherkolbenweg betätigtes Ansaugventil an den Hauptzylinder anschließbar ist.

5. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Rückförderpumpe (14) eine Druckpumpe (26) vor­ handen ist, die im Falle eines nicht vorhandenen Rück­ fördervolumens den Hochdruckspeicher (13) alleine vom Hauptzylinder (1) her nachlädt.

6. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Druckseite der den Hochdruckspeicher (13, 27) nachladenden Pumpe (14, 26) zum Hauptzylinder (1) ein Überdruckventil (23) angelegt ist, welches das von der Pumpe (14, 26) geförderte Druckmit­ telvolumen zum Hauptzylinder (1) ableitet, wenn ein be­ stimmter Druck im Hochdruckspeicher (13, 27) erreicht ist.

7. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (23) hydraulisch vom Druck im Hochdruckspeicher (13, 27) betätigt wird.

8. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hochdruckspeicher (13) so gestaltet ist, daß er einen zweiten, mit dem Hautzylinder (1) ver­ bundenen Hydraulikanschluß (28) aufweist, aus dem genauso­ viel Druckmittel verdrängt wird, wie in seinem Druck­ anschluß (29) hineinfließt.