WO1998000323A1

WO1998000323A1 - Hydraulische bremsanlage mit einer rückförderpumpe

Info

Publication number: WO1998000323A1
Application number: PCT/EP1997/003297
Authority: WO
Inventors: Axel Hinz; Erhard Beck; Michael Jung; Hans-Dieter Reinartz
Original assignee: Itt Manufacturing Enterprises, Inc.
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1998-01-08
Also published as: DE19626289A1; US6386646B1; US20020050738A1; DE19626289B4

Abstract

Die Rückförderpumpen von Bremsanlagen mit Vorladeeinrichtung oder anderen Druckquellen, deren Druck zumindest zeitweise zur Saugseite der Rückförderpumpe gelangt, werden durch diesen Druck stark belastet und sind einem vorzeitigen Verschleiß unterworfen. Auf Dauer ergibt sich eine große Leckage, die schlimmstenfalls die Pumpenmotoren schädigt. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Druckmittelzufuhr von der Vorladequelle (1, 4) bzw. der anderen Druckquelle zur Saugseite der Rückförderpumpe (21) abhängig vom Druck in dieser Verbindungsleitung (22) zu steuern. Hierzu wird ein hydraulisch betätigtes Schaltventil (23) vorgeschlagen, welches erhöhten Druck von der Saugseite der Rückförderpumpe fernhält.

Description

Hydraulische Bremsanlage mit einer Rückförderpumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Bremsanlage ist beispielsweise aus der DE 40 25 859 AI bekannt. Die bekannte Bremsanlage weist eine Vorderachs- Hinterachs-Bremskreisaufteilung auf, wobei ein Bremskreis einer nicht angetriebenen Achse und ein Bremskreis einer angetriebenen Achse zugeordnet ist. Der Bremskreis der angetriebenen Achse ist mit einer Einrichtung zur Antriebsschlupfrege- lung ausgestattet. Eine Antriebsschlupfregelung ist eine Form der Aktivbremsung, da ein Bremseneingriff ohne Betätigung des Bremspedals vorgenommen wird. Weitere Formen der Aktivbremsung sind beispielsweise Bremseneingriffe zur Giermomentenregelung ohne Beteiligung des Fahrers oder zusätzlich zur pedalbetätigten Bremsung.

Bei einer Bremsschlupfregelung arbeitet die bekannte Bremsanlage nach dem Rückförderprinzip und ist zur Antriebsschlupfregelung mit einer Vorladepumpe für die Rückförderpumpe ausgestattet. Die Vorladepumpe ist mit ihrer Saugseite an den Vorratsbehälter der Bremsanlage angeschlossen und mit ihrer Druckseite über ein hydraulisch betätigtes Schaltventil mit der Saugseite der Rückförderpumpe verbunden. Wenn der Förderdruck der Rückförderpumpe den Maximaldruck erreicht, welcher im Bremssystem während einer Antriebsschlup regelung vorgese- hen ist, durchströmt das geförderte Druckmittel ein Druckbegrenzungsventil und gelangt in die Steuerleitung für das hydraulisch betätigte Schaltventil zwischen der Vorladepumpe und der Rückförderpumpe. Im weiteren Verlauf der Antriebsschlupf- regelung wird so lange kein Vorladevolumen mehr an die Rückförderpumpe weitergegeben, bis der Druck in der Steuerleitung soweit abgesunken ist, daß das Schaltventil wieder öffnet. Der Sinn dieser Maßnahme ist derjenige, daß vermieden werden soll, unnötiges Druckmittelvolumen durch die Rückförderpumpe fördern zu lassen. Die Rückförderpumpe soll nur dann einen Druck erzeugen, wenn dieser auch benötigt wird. Anstatt also überflüssig gefördertes Volumen über ein Überdruckventil in den Vorratsbehälter der Bremsanlage abfließen zu lassen, wird die Saugseite der Rückförderpumpe so lange gesperrt, bis wieder eine Förderung notwendig ist.

Eine Vorladedruckquelle ist eine der möglichen Druckquellen, die zumindest zeitweise an der Saugseite der Rückförderpumpe einen erhöhten Druck aufbauen. Andere Möglichkeiten zur Vorladung einer Rückförderpumpe, sei sie nun selbstansaugend oder nicht selbstansaugend, bieten sich durch die Verwendung eines aktiven Vakuumbremskraftverstärkers, eines zusätzlichen Druckspeichers oder beispielsweise einer Vorladeeinrichtung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Hauptzylinder, so daß bei unbetätigtem Bremspedal der Durchgang durch den Hauptzylinder in die Bremsleitung zur Vorladung der Rückförderpumpe genutzt wird.

Schließlich ist es noch möglich, daß zwar keine Vorladeeinrichtung, aber dafür eine andere Druckquelle an der Saugseite der Rückförderpumpe Druck aufbaut. Bremsanlagen, deren zweite Saugleitung von der Bremsleitung oberhalb eines Trennventils abzweigt, halten beispielsweise den Hauptzylinderdruck nur dann von der Saugseite der Rückförderpumpe fern, wenn die zweite Saugleitung gesperrt ist. Dies erfolgt aber beim Einbremsen in den Aktivbremsmodus erst nach Detektion einer pedalbetätigten Bremsung, so daß zunächst der Hauptzylinderdruck zur Saugseite der Rückförderpumpe vordringt.

Bei all diesen Konstruktionen wird die Rückförderpumpe durch die Vorladeeinrichtung im Aktivbremsmodus bzw. durch die Druckbeaufschlagung durch die andere Druckquelle stark belastet und verschleißt vorzeitig. Große auftretende Leckagen führen dann im Extremfall zum Ausfall der Elektromotoren der Pumpen. Eine tauchdichte Ausführung der Elektromotoren wäre aber mit erheblichem Aufwand verbunden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Bremsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Rückförderpumpe einem verringerten Verschleiß unterworfen ist. Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Das Prinzip der Erfindung liegt darin, den an der Saugseite der Rückförderpumpe anstehenden Druck auf das notwendige Maß zu begrenzen. Ausschlaggebend für eine Absperrung der Druckmittelzufuhr ist also nicht mehr der Förderdruck der Rückförderpumpe, sondern der Druck an der Saugseite derselben.

Zur Druckbegrenzung an der Saugseite der Pumpe empfiehlt sich ein hydraulisch betätigtes Ventil, da auf diese Weise keine separate Ansteuerlogik und elektrische Leitungen notwendig sind. Ein solches Ventil müßte keinerlei Wirkfläche für das Druckmittel in Ventilöffnungsrichtung aufweisen, da der Aus- gangsdruck, welcher in Schließrichtung wirkt, durch die Tätigkeit der Rückförderpumpe von selbst abgebaut wird und somit das Ventil geöffnet würde.

Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer Figur.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Bremsanlage mit einem hydraulisch betätigten Schaltventil in der Verbindung zwischen Vorladequelle und Rückförderpumpe.

Die dargestellte Bremsanlage besitzt einen Hauptzylinder 1, der an einen Vorratsbehälter 2 angeschlossen ist und von einem Bremspedal 3 über einen Vakuumbremskraftverstärker 4 betätigbar ist. Der Bremskraftverstärker 4 ist als aktiver Brems- kraftverstärker ausgebildet. Das heißt, daß auch ohne Betätigung des Bremspedals 3 der Bremskraftverstärker 4 in der Lage ist, durch elektrische Ansteuerung die Betätigungskolben des Hauptzylinders 1 zu verschieben und in der Bremsanlage einen gewissen Druck aufzubauen. Vom Hauptzylinder 1 verlaufen zwei Bremsleitungen 5 und 6 zu den jeweiligen Bremskreisen. Im Detail ist nur der Bremskreis I dargestellt, wobei der Bremskreis II entweder identisch aufgebaut sein kann oder aber beispielsweise bei einer Bremsanlage mit Antriebsschlupfregelung und Vorderachs-Hinterachs-Bremskreisaufteilung nur mit einer Blockierschutzeinrichtung versehen sein kann. Der Bremskreis I also verläuft vom Hauptzylinder 1 über die Bremsleitung 5, ein Trennventil 7 und zwei Bremszweigleitungen 8 und 9 mit jeweils einem Einlaßventil 10 bzw. 11 zu den Radbremsen 12 und 13. Von den Radbremsen 12 und 13 führt jeweils ein Rücklaufzweig 14 bzw. 15 über jeweils ein Auslaßventil 16 bzw. 17 zu einer Rücklaufleitung 18, welche an einen Niederdruckspeicher 19 angeschlossen ist. Der Niederdruckspeicher 19 ist über eine erste Saugleitung 20 mit der Saugseite einer selbstansaugenden Rückförderpumpe 21 verbunden. Diese weist eine zweite Saugleitung 22 auf, in welche ein hydraulisch betätigtes Schaltventil 23 eingefügt ist sowie ein elektromagnetisch betätigtes Umschaltventil 24. Die zweite Saugleitung 22 ist an die Bremsleitung 5 zwischen Hauptzylinder 1 und Trennventil 7 angeschlossen. Eine Druckleitung 25 verbindet die Druckseite der Rückförderpumpe 21 mit der Bremsleitung 5 zwischen Trennventil 7 und den Einlaßventilen 10 und 11.

Bei einer Normalbremsung, also bei einer pedalbetätigten Bremsung ohne kritische Schlupfwerte oder andere kritische fahrdynamische Faktoren verbleiben alle Ventile in ihrer dargestellten Position bis auf das hydraulisch betätigte Schaltventil 23, welches hier in seiner Schaltstellung dargestellt ist. In seiner Grundstellung ist das Ventil geöffnet und somit auch bei einer pedalbetätigten Bremsung. Der Druckaufbau in den Radbremsen 12 und 13 erfolgt über die Bremsleitung 5 und die Bremszweige 8 und 9. Auf dem selben Weg wird der Druck auch wieder abgebaut .

Bei einer Blockierschutzregelung arbeitet die Bremsanlage nach dem Rückförderprinzip, welches an sich bekannt ist. Das elektromagnetische Umschaltventil 24 bleibt geschlossen und das Trennventil 7 bleibt geöffnet. Lediglich die Einlaßventile 10 und 11 und die Auslaßventile 16 und 17 werden auf bekannte Weise zur Druckregelung in den Radbremsen 12 und 13 geschaltet. Die Rückförderpumpe 21 verbringt das in den Niederdruckspeicher 19 abgelassene Druckmittel über die Druckleitung 25 wieder in die Bremsleitung 5 zwischen Trennventil 7 und den Einlaßventilen 10 und 11. Bei einer Aktivbremsung, beispielsweise einer Antriebschlupfregelung oder einem aktiven Bremseneingriff zum Zwecke einer Giermomentenregelung wird das Trennventil 7 geschlossen und das elektromagnetisch betätigte Umschaltventil 24 geöffnet. Der Bremskraftverstärker 4 betätigt den Hauptzylinder 1, so daß sich durch die Bremsleitung 5 ein Druckmitteldruck über das elektromagnetisch betätigte Umschaltventil 24 in der zweiten Saugleitung 22 bis zum hydraulisch betätigten Schaltventil 23 fortpflanzt.

Das hydraulisch betätigte Schaltventil 23 ist so aufgebaut, daß der Druckmitteleinlaß 30 in eine Einlaßkammer 31 mündet, welche von einer Seite von einem Kolben 32 begrenzt wird und auf der anderen Seite in eine Auslaßkammer 33 größeren Querschnittes mündet. Am Kolben 32 ist ein Ventilstößel 34 befestigt, welcher ein Ventilschließglied 35 trägt, welches in der Auslaßkammer 33 angeordnet ist und einen größeren Durchmesser aufweist als der Kolben 23. Der Ventilsitz 36, welcher den Übergang zwischen Einlaßkammer 31 und Auslaßkammer 33 bildet, hat denselben Querschnitt wie der Kolben 32. Der Kolben 32 ist von seiner dem Schließglied 35 abgewandten Seite her von einer Druckfeder 37 in Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt. Von dieser Seite her ist der Kolben 32 Atraosphärendruck ausgesetzt.

Bei einer Vorladung durch den aktiven Bremskraftverstärker 4 wird in der Einlaßkammer 31 und durch das geöffnete Ventil auch in der Auslaßkammer 33 ein bestimmter Druck aufgebaut. Wenn dieser Druck multipliziert mit der Querschnittsfläche des Ventilsitzes 36 die Kraft der Druckfeder 37 überwindet, so bewegt sich der Kolben 32 gegen die Druckfeder 37, so daß sich das Schließglied 35 an den Ventilsitz 36 anlegt. Das Schaltventil 23 ist somit geschlossen. Hierbei wirkt der Druck in der Auslaßkammer 33 weiterhin in Schließrichtung, während die Einlaßkammer 31 keinerlei Wirkflächen aufweist, die den Kolben 32 verschieben könnten.

Da die Rückförderpumpe 21 permanent saugt, senkt sich in der Auslaßkammer 33 der Druck wieder ab, so daß das hydraulische Schaltventil 23 wieder öffnet.

Allerdings kann der Vorladedruck für die Rückförderpumpe 21 den Schließdruck des Schaltventils 23 niemals übersteigen. Auf diese Weise wird die Rückförderpumpe geschont, da sie immer nur einem niedrigen Vorladedruck ausgesetzt ist. Auf der anderen Seite ist sichergestellt, daß immer ein ausreichendes Vorladevolumen zur Verfügung steht, da bei Bedarf das Ventil wieder selbsttätig öffnet.

An dieser Stelle sei angemerkt, daß ein derartiges hydraulisch betätigtes Schaltventil 23 nicht nur bei einer Bremsanlage sinnvoll ist, welche mit einer Vorladeeinrichtung versehen ist. Es ist beispielsweise auch denkbar, daß im Aktivbremsbetrieb auch ohne Vorladung bei geöffnetem elektrisch betätigtem Umschaltventil 24 der Fahrer des Fahrzeugs plötzlich das Bremspedal 3 betätigt, so daß sich ein hoher Bremsdruck in die zweite Saugleitung 22 fortpflanzen kann. Auch in einem solchen Fall hält das hydraulisch betätigte Umschaltventil 23 Druckspitzen von der Saugseite der Rückförderpumpe 21 fern. Dies gilt für solche Bremsanlagen, deren zweite Saugleitung 22 an die Bremsleitung 5 anschließt. Schließlich gibt es noch andere Varianten von Bremsanlagen, die über hydraulische Druckquellen verfügen, deren Druck zumindest zeitweise in die zweite Saugleitung 22 gelangt. Für alle solche Bremsanlagen eignet sich das hydraulisch betätigte Schaltventil 23. Den Schutz vor einer Drucküberhöhung bei einer Vorladung kann ein hydraulisch betätigtes Umschaltventil wie das hier dargestellte auch dann bieten, wenn die Vorladung nicht über die Bremsleitung erfolgt, sondern beispielsweise von einer separaten Vorladepumpe, die direkt aus dem Vorratsbehälter 2 saugt und in die zweite Saugleitung 22 fördert. Diese zweite Saugleitung wäre dann selbstverständlich nicht mehr mit der Bremsleitung 5 verbunden.

Claims

Patentansprüche

1. Hydraulische Bremsanlage mit Bremsschlupfregelung und einer Einrichtung zur Aktivbremsung, mit einem Hauptzylinder (1), der an einen Vorratsbehälter (2) angeschlossen ist, mit mindestens einer Radbremse (12,13), die über eine Bremsleitung (5) mit dem Hauptzylinder (1) verbunden ist, mit einer Rückförderpumpe (21), deren Saugseite über eine erste Saugleitung (20) mit der Radbremse (12,13) verbunden ist und über eine zweite Saugleitung (22) zumindest zeitweilig mit einer Druckquelle verbunden ist, wobei in der zweiten Saugleitung (22) Mittel (23) angeordnet sind, die die Druckmittelzufuhr zur Saugseite der Rückförderpumpe (21) steuern, dadurch gekennzeichnet, daß diese Druckmittelzufuhr abhängig vom Druck an der Saugseite der Rückförderpumpe (21) geregelt wird.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Saugleitung (22) ein Ventil angeordnet ist, dessen Eingang (30) mit der Vorladeeinrichtung (4) und dessen Aufgang (33) mit der Saugseite der Rückförderpumpe (21) verbunden ist und welches schließt, wenn der Druck an der Saugseite der Rückförderpumpe (21) einen bestimmten Wert überschreitet .

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein hydraulisch betätigtes Ventil (23) handelt, dessen Ausgangsdruck in Ventilschließrichtung wirkt.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck am Ventileingang keine Wirkfläche zur Ventilbetätigung aufweist.