DE3511533A1

DE3511533A1 - Bremsanlage fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3511533A1
Application number: DE19853511533
Authority: DE
Inventors: Juan 6083 Walldorf Belart; Norbert 6050 Offenbach Ocvirk; Jürgen 6272 Niedernhausen Schonlau; Wolfram Dr. 6102 Pfungstadt Seibert
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-10-09
Also published as: JPS61226352A; GB2173270A; GB2173270B; FR2579540B1; GB8604794D0; JPH0653490B2; FR2579540A1

Description

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Hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge nach patent ... (Patentanmeldung 35 02 018.0

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit einem pedalbetätigten Bremsdruckgeber, an den über Druckmittelleitungen die Radbremsen angeschlossen sind, mit einem Hilfsdruck-Versorgungssystem, das aus einer Hilfsdruckquelle und aus einem Hilfsdruck-Regelventil besteht, welches einen zur Pedalkraft proportionalen Hilfsdruck hervorruft, mit in den Druckmittelwegen zwischen dem Bremsdruckgeber und den Radbremsen eingefügten, druckgesteuerten Mehrwegeventilen, die in ihrer Ruhe- oder Ausgangslage den Bremsdruckgeber hydraulisch mit den Radbremsen verbinden und die nach Umsteuerung in einer zweiten Schaltposition das Hilfsdruck-Regelventil anstelle des Bremsdruckgebers an die zu den Radbremsen führenden Druckmittelwege anschalten, nach Patent ... (Patentanmeldung P 35 02 018.0).

Bekannte Bremsanlagen mit hydraulischer Bremskraftverstärkung bestehen aus einem Einfach- oder Tandem-Hauptzylinder mit vorgeschaltetem hydraulischen Bremskraftverstärker, zur Bereitstellung des Hilfsdruckes ist eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe und ein Hydraulikspeicher vorhanden. Der Bremskraftverstärker ent-

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hält ein Hilfsdruck-Regelventil, das bei Betätigung des Bremspedals einen zur Pedalkraft proportionalen Hilfsdruck hervorruft, der auf die Kolben im Hauptzylinder einwirkt. Der Verstärkungsfaktor der Bremsanlage wird durch das Verhältnis der Flächen eines Übersetzerkolbens im inneren des Bremskraft-Verstärkers zur Fläche eines mit dem Bremspedal mechanisch verbundenen Betätigungskolbens gewählt. Da die an den Hauptzylinder angeschlossenen Bremskreise als statische Kreise ausgebildet sind, muß das Volumen der Druckräume in dem Hauptzylinder der jeweiligen Bremsanlage angepaßt werden.

In den deutschen Offenlegungsschriften DE-OS 30 40 561 und DE-OS 30 40 562 sind schlupfgeregelte Bremsanlagen beschrieben, die ebenfalls einen Hauptzylinder mit vorgeschaltetem hydraulischen Bremskraftverstärker sowie eine Hydraulikpumpe und einen Hydraulikspeicher zur Hilfsdruckversorgung besitzen. Zur Schlupfregelung sind elektromagnetisch betätigbare Ventile in den zu den Radbremsen führenden Druckmittelwegen eingefügt, mit denen der Druckmittelweg vom Hauptzylinder zu den Radbremsen gesperrt und zum Druckabbau ein Rückflußweg für das Druckmittel von der Radbremse zu einem Druckausgleichsbehälter geöffnet werden kann. In die an den Hauptzylinder angeschlossenen Bremskreise, die bis zum Einsetzen der Schlupfregelung ebenfalls statisch sind, wird während der Schlupfregelung mit Hilfe des Bremskraftverstärkers geregelter dynamischer Druck über ein weiteres Ventil eingesteuert, um ein Leerregeln der Bremskreise zu verhindern bzw. um das in der Druckabbauphase zum Ausgleichsbehälter abgeleitete Druckmedium zu ersetzen. Außerdem kann bei derartigen mehrkreisigen Bremsanlagen

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ein Breraskreis direkt an den Bremskraftverstärker angeschlossen und somit dynamisch betrieben werden. Anlagen dieser Art sind recht aufwendig.

Bei der Bremsanlage nach dem Hauptpatent dient der Hauptzylinder - bei intakter Bremsanlage - in erster Linie zur Steuerung des Hilfsdrucks. Hierzu ist eine elektromotorisch angetriebene, bei Bremsbetätigung in Gang gesetzte Hydraulikpumpe und ein Hilfsdruck-Regelventil vorgesehen, mit dem ein dem Druck in den Hauptzylinderkreisen und damit ein der Pedalkraft proportionaler Hilfsdruck erzeugt werden kann, über druckgesteuerte Mehrwegeventile wird bei jeder Bremsbetätigung die Hilfsdruckquelle anstelle des Hauptzylinders an die Radbremsen angeschlossen. Bei Ausfall der Hilfsdruck-Versorgung nehmen die Mehrwegeventile ihre Ruhestellung ein, in der die Hauptzylinder-Bremskreise mit den Radbi.ernsen verbunden sind. Auf diese Weise läßt sich eine besonders einfache und zuverlässige Bremsanlage realisieren, die sich auch zu einer schlupfgeregelten Anlage erweitern läßt, weil die Bremskreise dynamisch ausgebildet sind; das in der Druckabbauphase abfließende Druckmittel wird unmittelbar über die Hydraulikpumpe nachgeliefert.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Herstellungsaufwand für eine Bremsanlage der im Hauptpatent beschriebenen Art ohne Einbußen an der Funktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Anlage zu verringern.

Es hat sich nun herausgestellt, daß sich diese Aufgabe

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bei einer Bremsanlage der eingangs genannten Art durch eine Weiterbildung lösen läßt, die darin besteht, daß als Hilfsdruckquelle eine direkt oder indirekt von dem Fahrzeugmotor oder über die Fahrzeugräder angetriebene Hydraulikpumpe vorgesehen ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung wird die Hydraulikpumpe über den Tachowellenanschluß, der beispielsweise an der Hauptwelle des Differentials sitzt, mit den Fahrzeugrädern gekoppelt.

Andererseits ist es auch möglich, die Hydraulikpumpe mit der Abtriebswelle des Kraftfahrzeugsmotors, z.B. mit der Kurbelwelle eines Kolbenmotors, über ein Getriebe oder über einen Keilriemen kraftschlüssig zu verbinden.

Eine spezielle, in manchen Fällen vorteilhafte Ausführungsart der Erfindung besteht darin, die Hydraulikpumpe mit einem zusätzlichen, vergleichsweise schwachen und daher mit geringem Aufwand herzustellenden Antrieb auszurüsten, der in der Lage ist, den zum Halten des Fahrzeugs auf abschüssiger Fahrbahn oder zum Abbremsen aus geringer Geschwindigkeit erforderlichen hydraulischen Hilfsdruck zu erzeugen.

Erfindungsger.iäß wird also auf einen separaten Elektromotor zum Antrieb der Hydraulikpumpe verzichtet und stattdessen diese Pumpe an den Antriebsmotor oder - über das Differential - an die angetriebenen Räder angeschlossen. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Abbremsen aus hoher Geschwindigkeit die erforderliche hohe Hilfsenergie bzw. ein hoher Hilfsdruck zur Verfugung steht. Zum Halten des

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Fahrzeugs oder zum Abbremsen aus geringer Geschwindigkeit genügt dagegen ein vergleichsweise niedriger Brems~ druck, den die Pumpe auch bei geringer Umdrehungszahl liefert oder der notfalls direkt durch den pedalbetätigten Hauptzylinder erzeugt werden kann.

Der Verzicht auf einen eigenen Antriebsmotor für die Hydraulikpumpe führt außerdem zu einer Erhöhung der Zuverlässigkeit der Bremsanlage, weil die zum Antrieb solcher Pumpen verwendbaren Gleichstrommotoren im Vergleich zu den hydraulischen Komponenten 2u den anfälligeren Bauteilen gehören.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in schematisch vereinfachter Darstellung die wichtigsten Bauteile und die hydraulische Schaltung einer Bremsanlage gemäß einer Ausführungsart der Erfindung wiedergibt.

Die dargestellte Bremsanlage besitzt als Bremsdruckgeber 1 einen Tandem-Hauptzylinder, über ein Bremspedal 2 wird die Pedalkraft F auf den Druckstangenkolben 3 und den Zwischenkolben 4 des Hauptzylinders übertragen. An die beiden Arbeitskammern 5 und 6 des Hauptzylinders sind über zwei hydraulisch getrennte Druckmittelkreise 1,11, über druckgesteuerte Mehrwegeventile 7,8 und über elektromagnetisch umschaltbare Einlaßventile EV-,,EV₂ hydraulisch betätigbaren Radbremsen 9 bis 12 angeschlossen. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Bremskreise I,Il diagonal aufgeteilt. Der Bremskreis I führt zu dem linken Vorderrad VL und dem rechten Hin-

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terrad HR, der zweite Bremskreis Ii zu den beiden anderen Rädern VR,HL.

Außerdem sind an die Arbeitsräume 5,6 die beiden Steuerkammern 13,14 eines Hilfsdruck-Regelventils, das in seiner Gesamtheit mit 15 bezeichnet ist, angeschlossen, über einen geteilten Steuerkolben 16 im Inneren des Ventils 15 wird dieser Steuerdruck auf ein Kugel-Sitzventil 17 übertragen, das seinerseits in den von der Druckseite einer Hydraulikpumpe 18 über das zugehörige Rückschlagventil 18" und über eine Leitung 19 zu der Saugseite der Pumpe führenden Druckmittelweg eingefügt ist und das die Hohe des geregelten Hilfsdruckes in Abhängigkeit von dem Druck in den Steuerkammern 13,14 bestimmt.

Die Saugseite der Pumpe 18 mündet ebenso wie die Schnüffellöcher 20,21 des Hauptzylinders 1, die bei Bremsbetätigung überfahren werden, in einen Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter 22.

Die Ventile 7,8 sind als doppelt-druckgesteuerte Mehrwegeventile, welche zwei Positionen einnehmen können, ausgebildet. In der Ruhe- oder Ausgangslage befinden sich die beiden Ventile in der dargestellten Schaltstellung, in der sie den Bremsdruckgeber 1 mit den Radbremsen 9 bis 12 verbinden« Rückstellfedern 23,24 sorgen für die Beibehaltung dieser Schaltstellung bei drucklosen Steuereingängen oder Druckgleichgewicht.

Der im Bremsdruckgeber 1 erzeugte Druck und der geregelte Hilfsdruck, der an einem Druckmittelanschluß 25 am Hilfsdruck-Regelventil 15 zur Verfugung steht, wirken

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über die Eingänge 26,27 bzw. 28,29 in entgegengesetzter Betätigungsrichtung auf die Ventile 7,8 ein.

Das Ventil 8 ist als 3/2-Wegeventil ausgebildet, welches entweder den Breraskreis Il des Bremsdruckgeber 1 oder die Hilfgsdruckquelle, d.h. den am Anschluß 25 des Regelventils 15 anstehenden geregelten Hilfsdruck, mit den Radbremsen 11,12 verbindet. Für das Mehrwegeventil 7 gilt entsprechendes, doch ist dieses als 4/2-Wegeventil ausgebildet, wobei der zusätzliche Druckmittelweg nach dem umschalten des Ventiles in dessen zweite Schaltposition einen Pedalwegsimulator 30 mit dem Bremskreis I des Bremsdruckgebers 1 verbindet. In dieser zweiten Schaltstellung des Ventiles 7 liegt an den Radbremsen 9,10 geregelter Hilfsdruck an.

Der Simulator 30 besteht im wesentlichen aus einem gegen dis Kraft einer Rückstellfeder 31 durch den hydraulischen Druck verschiebbaren Kolben 32. Zur Rückstellung dieses Kolbens nach dem Lösen der Bremsen ist ein Rückschlagventil 33 vorhanden, das sich zum Bremsdruckgeber 1 hin öffnen kann.

Schließlich ist die dargestellte Bremsanlage noch mit Auslaßventilen AV,,AV' ausgerüstet, über die zur Absenkung des Bremsdruckes bei drohendem Blockieren eines Rades Druckmittel über die Rückflußleitung 34 zu dem Ausgleichsbehälter 22 hin abfließen kann. Die Einlaß- und Auslaßventile EV,,EV₀,AV₁,AV- werden nur zur

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Schlupfregelung benötigt.

Die Schaltstellung der Ventile 7,8 läßt sich über mecha-

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niscbe oder elektronische Schalter 35,36, die symbolisch dargestellt sind, signalisieren. Druckausfall im Hilfsdruck-Versorgungssystem oder in einem Bremskreis I,Ii des Bremsdruckgebers ist aus der Schaltstellung der Ventile 7,8 erkennbar. Die elektrischen Ausgangssignale der Schalter 35,36 werden zweckmäßigerweise einer nicht dargestellten Druckwarneinrichtung zugeführt und/oder zum Stillegen der Schlupfregelung beim Erkennen eines Defektes ausgewertet.

Die Hydraulikpumpe 18 wird erfindungsgemäß über eine Welle 37 angetrieben, die wiederum über Zahnräder 38,39 mit einer Welle 40 in Verbindung steht, welche von dein Antriebsmotor des Fahrzeugs direkt oder indirekt angetrieben wird. Als zweckmäßig hat sich ein Anschluß der Antriebswelle 37 an eine Welle des Fahrzeug-Ausgleichsgetriebes erwiesen, die ständig mit den angetriebenen Rädern gekoppelt ist. Beim Rollen des Fahrzeugs wird in diesem Falle auch bei stillstehendem Antriebsmotor die Pumpe 18 angetrieben, in vielen Fahrzeugen läßt sich mit minimalem konstruktiven Aufwand die Antriebswelle 37 an den symbolisch angedeuteten Tachowellenanschluß 41 des Fahrzeugs ankoppeln.

In einer nicht dargestellten Ausführungsart der Erfindung könnte zusätzlich zu dem Antrieb der Pumpe 18 über die Welle 37 ein vergleichsweise billiger Elektromotor geringer Leistung angeschlossen sein, mit dem dann auch bei stillstehendem Fahrzeug oder sehr geringer Geschwindigkeit ein zur Bremskraftverstärkung ausreichender Hilfsdruck erzeugt werden kann. Bei geeigneter Auslegung des Bremsdruckgeber 1 und der Fahrzeugbremsen 9 bis 12

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kann allerdings in aller Regel ohne Komforteinbußen auf einen solchen Hilfsantrieb verzichtet werden.

Die beschriebene Bremsanlage arbeitet wie folgt:

Zu Beginn eines Bremsvorganges befinden sich alle Ventile in der dargestellten Schaltposition. Am Ausgang der Pumpe 18 herrscht minimaler Druck, weil die Druckseite und Saugseite dieser Pumpe über das geöffnete Kugel-Sitzventil 17 und die Rückflußleitung 19 kurzgeschlossen sind.

Nach Aufbau eines Bremsdruckes an den Ausgängen des Bremsdruckgebers 1 bzw. in den Bremskreisen i,li entsteht jedoch am Sitz des Kugelventiles 17 und damit an dessen Anschluß 25 ein zur Pedalkraft F proportionaler Hilfsdruck, der alsbald den Druck in den Bremskreisen I_fII übersteigt. Maßgebend für das sich einstellende Druckverhältnis ist die Angriffsfläche des Druckes am Kugel-Sitzventil 17 im Vergleich zu der (größeren) Druck-Angriffsfläche in der Steuerkammer 14; die Steuerkammer 13 tritt bei Ausfall des Brernskreises II in Funktion.

Sobald der geregelte Hilfsdruck an den Ventileingängen 27 bzw. 29 den Kauptzylinderdruck an den Eingängen 26 bzw. 28 übersteigt, schalten die Ventile 7,8 um. Anstelle des Bremsdruckgebers 1 wird dadurch der Ausgang 25 des Hilfsdruck-Regelventils 15 und damit der geregelte Hilfsdruck an die Radbremsen 9 bis 12 angelegt. An den Bremsdruckgeber 1 ist nach Umschalten der Ventile 7,8 nur noch der Pedalwegsimulators angeschlossen.

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Bei Ausfall des Hilfsdruck-Versorgungssystems, z.B. bei einer Störung der Pumpe 18, einem Defekt im Regelventil 15 oder in den Verbindungswegen und dergl., bleibt die dargestellte Schaltstellung der Ventile 7,8 erhalten, oder die Ventile schalten in ihre Ruhelage zurück. Mit Hilfe des als Tandem-Hauptzylinder ausgebildeten Bremsdruckgebers 1 läßt sich auch in dieser Situation das Fahrzeug abbremsen. Allerdings ist eine erhöhte Fußkraft F erforderlich, weil die Bremskraftverstärkung entfällt. Beschränkt sich der Fehler oder Druckausfall auf eines der beiden druckgesteuerten Ventile 7 oder 8, bleibt in dem intakten Kreis und damit in einer Diagonalen des Fahrzeugs die hydraulische Bremskraftverstärkung in Funktion.

Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Antrieb der Hydraulikpumpe über den Kraftfahrzeug-Antriebamotor oder über die Fahrzeugräder wird also der Bauteileaufwand für die Bremsanlage reduziert und gleichzeitig eine höhere Zuverlässigkeit erreicht. Mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit wächst die zur Bremskraftverstärkung zur Verfugung stehende Hilfsenergie; ein solcher Kennlinienverlauf ist optimal.

Claims

ALFRED TEVES GMBH 27. Februar 1985

Frankfurt am Main ' ZL/KDB/ro

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J, Beiart -220 Dr. W. Seibert -22 N. Ocvirk -16 J. Schonlau -10

Patentansprüche

Hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit einem pedalbetätigen Bremsdruckgeber, an den über Druckmittelleitungen die Radbremsen angeschlossen „

sind, mit einem Hilfsdruck-Versorgungssystem, das aus % einer Hilfsdruckquelle und aus einem Hilfsdruck-Re- + gelventil besteht, welches einen zur Pedalkraft proportionalen Hilfsdruck hervorruft, mit in den Druckmittelwegen zwischen dem Bremsdruckgeber und den Radbremsen eingefügten, druckgesteuerten Mehrwegeventilen, die in ihrer Ruhe- oder Ausgangslage den Bremsdruckgeber hydraulisch mit den Radbremsen verbinden und die nach umsteuerung in eine zweite Schaltposition das Hilfsdruck-Regelventil anstelle des Bremsdruckgebers an die zu den Radbremsen führenden Druckmittelwege anschalten, nach Patent ... (Patentanmeldung P 35 02 018.0), dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsdruckquelle eine direkt oder indirekt von dem Fahrzeugmotor, oder über die Fahrzeugräder angetriebene Hydraulikpumpe (18) vorgesehen ist.

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2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (18) über den Tachowellenanschluß (41) mit den Fahrzeugrädern gekoppelt ist.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (18) mit der Abtriebswelle (40) des Kraftfahrzeugsmotors, d.h. der Kurbelwelle bei Kolbenmotoren, gekoppelt ist.
4. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (18) mit einem zusätzlichen Antrieb ausgerüstet ist, der den zum Halten des Fahrzeugs auf geneigter Fahrbahn oder zum Abbremsen aus geringer Geschwindigkeit erforderlichen Hilfsdruck erzeugt.