DE4338906A1

DE4338906A1 - Hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage

Info

Publication number: DE4338906A1
Application number: DE19934338906
Authority: DE
Inventors: Hans-Joerg Dipl Ing Dr Feigel; Ulrich Dipl Ing Dr Neumann; Lothar Dipl Ing Schiel
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1995-05-18

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraft-Brems anlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1.

Aus der DE 32 09 337 A1 ist bereits eine Hilfskraft-Brems anlage bekannt geworden, bei der mittels einer Hilfsdruck pumpe und eines durch einen Steuerkolben betätigbaren Bremsventils ein pedalkraftproportionaler Hilfsdruck in ei nem Druckraum einstellbar ist, wobei durch diesen Hilfs druck ein nachgeschalteter Hauptzylinder betätigbar ist. In der Bremslösestellung besteht zwischen dem Druckraum und einem drucklosen Behälter eine Verbindung. Bei Bremsbetäti gung ist eine der Betätigungskraft entgegengerichtete Reak tionskraft am Bremspedal fühlbar. Die Druckseite der Hilfs druckpumpe ist am Druckraum und die Saugseite an einer durch Verschiebung des Steuerkolbens in ihrem Volumen ver änderbare Steuerkammer angeschlossen, wobei die Fördermenge der Pumpe auf das aus der Steuerkammer verdrängte Volumen begrenzt ist. Dadurch ergibt sich, daß der zur Hilfskraft unterstützung bei Bremsbetätigung erforderliche Fremddruck ausschließlich bei Bedarf erzeugt wird, wodurch sich die Einschaltdauer des Antriebsmotors bzw. die dem Kraftfahr zeugbordnetz entnommene Arbeit vermindert.

Die beschriebene Bremsanlage hat jedoch den Nachteil, daß die Druckmittelversorgung des Druckraums ausschließlich über die Hilfsdruckpumpe möglich ist und überdies auch das Steuerkammervolumen begrenzt ist. Ein weiterer Nachteil er gibt sich durch Baugröße des Bremsgerätes infolge der aufwendigen Anordnung und Ausführung der einzelnen Funk tionselemente.

Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe ge macht, eine hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage der ein gangs genannten Gattung derart funktionssicher weiter zu entwickeln, daß mit einfachen, kostengünstigen Mitteln un ter allen Betriebszuständen und mit möglichst geringem Energieverbrauch der jeweilige Leistungsbedarf der Bremsan lage durch ein entsprechend großes Leistungsangebot der Hilfsdruckversorgung gedeckt ist, wobei auf einen Lei stungsüberschuß der Hilfsdruckpumpe verzichtet werden kann und die Bremsanlage zum Betrieb eines den Radschlupf re gelnden Bremsdruckmodulators geeignet ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß aus der Steuerkammer ein verdrängter Teilstrom des Druckmittelvolu mens über einen parallel zur Hilfsdruckpumpe geschalteten Hydraulikpfad in den Druckraum gelangt, wobei der Teilstrom über den Hydraulikpfad größer ist als der Förderstrom der Pumpe. Durch diese Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist einerseits erreicht, daß der zur Hilfskraftunterstüt zung erforderliche Hilfsdruck ausschließlich bei Bedarf er zeugt wird, wodurch sich gegenüber bekannten Systemen eine vorteilhafte Energiebilanz einstellt. Systembedingte Leckagen sind auf ein Minimum reduziert, da der zur Hilfs kraftunterstützung erforderliche Bremsdruck nicht dauernd am hydraulischen Verstärker ansteht. Es ist ebenfalls sichergestellt, daß beim schnellen Antreten der Bremse (Pa nikbremsung) über den Hydraulikpfad zunächst viel Druckmit telvolumen bei geringem Druck gelangt, sowie bei kleinem Volumenbedarf über die Hilfsdruckpumpe die erforderliche Drucksteigerung im Druckraum erzielt werden kann.

Der dem Anmeldegegenstand zugrunde liegende Gedanke besteht also darin, ein möglichst großes Volumen ausschließlich mittels Fußkraft aus der Steuerkammer zu verdrängen und dem Druckraum zuzuführen, so daß die Antriebsleistung der Hilfsdruckpumpe auf einen sehr geringen Volumenstrom ausge legt werden kann, der der erforderlichen Drucksteigerung des Verstärkers entspricht.

In einer vorteilhaften Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ist der Hydraulikpfad mit einem in Richtung der Steuerkam mer sperrenden Rückschlagventil versehen, um eine entgegen gesetzt zur Pedalbetätigungsrichtung wirksame Rückwirkung des Verstärkerdrucks bzw. Pumpendrucks zu verhindern.

Es wird ferner vorgeschlagen, den Hydraulikpfad mit dem Rückschlagventil im Steuerkolben zu integrieren, so daß ei ne einfach herzustellende, kompakte Einheit gebildet ist.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Bremsanlage sieht gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 vor, die Steuerkammer über eine Drosseleinrichtung mit dem Nachlaufbehälter zu verbin den, wodurch jederzeit ein Volumenausgleich in der Steuer kammer und im Druckraum während der Bremslösestellung ge währleistet ist, sowie über die Drosseleinrichtung mit ei nem festgelegten Druckabbaugradienten jederzeit die Druck entlastung der Steuerkammer und damit die Betätigung der Arbeitskolben sicherzustellen. Bei Bedarf kann auch über den Nachlaufbehälter fehlendes Fluid in der Steuerkammer ergänzt werden.

Zur Druckbeaufschlagung des Druckraums befindet sich das Bremsdrucksteuerventil in seiner Sperrstellung, in der es den Druckausgleich zwischen der Steuerkammer und dem Druck raum verhindert.

Um eine mechanische Kopplung des Steuerkolbens mit dem Ar beitskolben zu gewährleisten, ist gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 vorgeschlagen, daß der Steuerkolben einen Mit nehmer aufweist, der spielbehaftet in einer Nut des Ar beitskolbens eingreift.

Die Merkmale des Anspruchs 6 sehen vor, zur einfachen, exakten und kompakten Anordnung des Bremsdrucksteuerventils einen hülsenförmigen Fortsatz am Steuerkolben zu nutzen. Ferner wird zum Zwecke eines komfortbetonten, feinfühligen Ansprechverhaltens des Hydraulikverstärkers vorgeschlagen, eine elastische Reaktionsscheibe zwischen dem Arbeitskolben und dem Steuerkolben anzuordnen.

Gemäß dem Patentanspruch 8 ist die erfindungsgemäße Brems anlage zum Einsatz einer nicht selbstansaugenden Hilfs druckpumpe geeignet, da pedalkraftunterstützt unter hydrau lischem Druck stehendes Fluid der Saugseite der Pumpe zur Verfügung gestellt wird.

Die Merkmale des Anspruchs 9 sehen vor, den Antrieb der Hilfsdruckpumpe abhängig von der Betätigung des Steuerkol bens zu vollziehen, wozu sich zweckmäßig die Verwendung ei nes elektrischen Kontaktes anbietet, der das Bremsenbetäti gungssignal liefert.

Infolge des vorgeschlagenen Bremsgeräteaufbaues eignet sich der Hauptzylinder zur Anordnung eines Druckmodulators, der über einen den Radschlupf erfassenden Meßaufnehmer sowie über eine zugehörige Steuer- und Regelelektronik den an der Radbremse anstehenden Bremsdruck im Sinne einer möglichst schlupffreien Drehbewegung des Rades regelt.

Weiter Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten erge ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh rungsbeispieles der Erfindung.

In der Fig. 1 ist mit der Ziffer 1 ein Bremsdruckgeberge häuse bezeichnet, das mit zwei zueinander koaxialen Gehäu sebohrungen 2, 3 versehen ist. In der Gehäusebohrung 2 sind zwei Arbeitskolben 4, 4′ verschiebbar geführt. Der linke Arbeitskolben 4 begrenzt mit seiner in der Darstellung lin ken Stirnfläche einen Arbeitsraum 5, der über einen eine Druckleitung 7 mit einem Radbremszylinder 8 in Verbindung steht und in dem eine zur Zurückstellung des Arbeitskolbens 4 dienende Druckfeder 9 angeordnet ist. Der Arbeitskolben 4 ist ferner mit einer dem Arbeitsraum 5 zugewandten Dicht manschette 10 versehen, die über Nachlaufbohrungen im Bremsdruckgeberhäuse 1 eine Verbindung zu einem drucklosen Behälter 13 hat. Der zur rechten des beschriebenen Arbeits kolbens 4 angeordnete weitere Arbeitskolben 4′ erstreckt sich mit seinem Schaft bis in die Steuerkammer 19 der wei teren Zylinderbohrung 3. Zwischen den beiden Arbeitskolben 4, 4′ befindet sich ein weiterer Arbeitsraum 5′, der gleichfalls eine Druckmittelverbindung 7′ zu einem Rad bremszylinder 8′ aufweist. Zwischen den beiden Arbeitskol ben 4, 4′ ist eine Druckfeder 9′ angeordnet. Der Arbeits kolben 4′ hat gleichfalls eine Dichtung 10′, die den Ar beitskolben 4′ gegenüber dem Arbeitskolben 5′ abdichtet. Ein am Schaft des Arbeitskolbens 4′ anliegende Dichtung ist im Gehäuse 1 derart eingesetzt, daß zwischen den beiden Ge häusebohrungen 2, 3 ein Druckmittelausgleich ausgeschlossen ist. In der Gehäusebohrung 3 ist ein Steuerkolben 12 ge führt, der durch einen in einer Nut 18 am Schaft eingrei fenden Mitnehmer 17 spielbehaftet mitgeführt ist. Der Steuerkolben 12 begrenzt mit Teilen des Bremsdruckgeberge häuses 1 eine Steuerkammer 19. Auch am Steuerkolben 12 ist abgewandt zur Steuerkammer 19 ein Ringraum vorgesehen, der mit der Wandung der Zylinderbohrung 3 einen Druckraum 27 bildet, der über ein Gehäuseanschluß, an dem eine Hilfs druckpumpe 6 geschaltet ist, die eine Verbindung zur Steuerkammer 19 aufweist. Die Steuerkammer 19 ist über eine Drosseleinrichtung 14 mit dem Nachlaufbehälter 13 verbun den. Ferner weist die Steuerkammer 19 über einen symbolisch dargestellten Hydraulikpfad 11 in Richtung des Druckraums 27 eine Verbindung auf, in die ein in Richtung der Steuer kammer 19 sperrendes Rückschlagventil 28 eingesetzt ist. Das in der Darstellung rechte Ende des Steuerkolbens 12 ist gedichtet als hülsenförmiger Fortsatz 20 aus der Zylinder bohrung 3 herausgeführt. Im Fortsatz ist ein mit einem Bremsdrucksteuerventil 16 versehene Druckstange 29 angeord net, die ihrerseits gelenkig mit einem Bremspedal 21 ver bunden ist. Das Bremsdrucksteuerventil 16 ist als gedichtet im Fortsatz 20 geführtes Kolbenschieberventil ausgeführt, das mit seiner dem Arbeitskolben 4′ zugewandten Stirnfläche an einer im Schaft des Arbeitskolbens 4′ eingebetteten Reaktionsscheibe 22 anliegt. Hierzu weist der Steuerkolben 12 eine koaxiale Stufenbohrung auf, in der der Kolbenschie ber mit kleiner Spielpassung metallisch dichtet. Ein schräg den Steuerkolben 12 durchdringender Kanal 30 verbindet in der Bremspedallösestellung über eine Druckmittelverbindung im Bremsdrucksteuerventil 16 die Steuerkammer 19 mit dem Druckraum 27. Die Druckmittelverbindung im Bremsdruck steuerventil 16 ist mittels einer in die Stirn- und Um fangsfläche des Kolbenschiebers einmündenden Verbohrung 31 hergestellt. Die Verschlußfunktion ist mittels einer Über deckung der Verbohrung 31 am hülsenförmigen Fortsatz 20 und durch die als Sitzventil wirksame Ringdichtung 32 an einer Kolbenstufe des Bremsdrucksteuerventils 16 realisiert, die mit einem Vorsprung im Steuerkolben 12 korrespondiert.

Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschriebenen Brems anlage näher erläutert. Ausgangspunkt der Betrachtung ist zunächst die Bremslösestellung, in der sich die Funktions teile in der abbildungsgemäßen Stellung befinden. Der Steuerkolben 12 befindet sich unter Wirkung der beiden Druckfeder 9, 9′ am hinteren Anschlag des Bremsdruckgeber gehäuses 1, so daß auch die beiden Arbeitskolben 4, 4′ in ihrer die Schnüffelbohrung zum Nachlaufbehälter 13 freige benden Grundstellung positioniert sind. Zwischen der Druck stange 29 und einem im hülsenförmigen Fortsatz 20 befestig ten Drahtring 33 angeordnete Kegelfeder 34 hält gleichfalls das an der Druckstange 29 eingeknöpfte Bremsdrucksteuerven til 16 in Offenstellung, so daß auch der Druckraum 27 über den zur Steuerkammer 19 führenden Kanal 30 des Steuerkol bens 12 eine Verbindung zum Nachlaufbehälter 13 hat. Damit ist ein Druckausgleich für alle Kammern und Arbeitsräume, inclusive der Radbremszylinder 8, 8′ sichergestellt.

Wird eine Kraft auf das Bremspedal 21 ausgeübt, so bewegt sich zunächst das Bremsdrucksteuerventil 16 relativ zum Ar beitskolben 4′ und dem Steuerkolben 12 in Schließstellung, in der die Verbohrungen 31 des Bremsdrucksteuerventils 16 mit der hülsenseitigen Bohrung 35 im Fortsatz 20 in Über deckung gelangt und bei entsprechender Verformung der Reak tionsscheibe 22 die als Sitzventil wirksame Ringdichtung 32 am Vorsprung des Steuerkolbens 12 anliegt. Druckmittel im Druckraum 27 kann folglich nicht in die Steuerkammer 19 entweichen, so daß der als Verstärkerraum wirksame Druck raum 27 zunächst abhängig von dem aus der Steuerkammer 19 verdrängten Volumen gefüllt wird. Dies geschieht über den symbolisch dargestellten Hydraulikpfad 11, der ein Rück schlagventil 28 aufweist. Der Hydraulikpfad 11 ist hin sichtlich seines hydraulischen Durchsatzes derart gewählt, daß beim schnellen Antreten der Bremse (Panikbremsung) zu nächst ein entsprechend großes Volumen bei geringem Druck in den Druckraum 27 verdrängt werden kann, wobei ein klei nerer Teilstrom Q1 aus der Steuerkammer 19 unter geringem Vordruck über die Druckmittelleitung 36 zur Saugseite der Hilfdruckpumpe 6 gelangt, so daß infolge der bereits fuß kraftproportional dein Druckraum 27 zur Verfügung gestellten großen Druckmittelmenge die Hilfsdruckpumpe 6 anschließend nur noch bei relativ kleinem erforderlichen Pumpenförder strom die gewünschte Drucksteigerung realisiert. Die Pum penaktivierung geschieht in der Bremsbetätigungsstellung durch einen Kontakt 23 am Bremspedal. Das im Hydraulikpfad 11 positionierte Rückschlagventil 28 hält den Pumpendruck von der Steuerkammer 19 fern, so daß die an der Drucklei tung 37 angeschlossene Druckseite der Pumpe 6 ausschließ lich mit dem Druckraum 27 in Verbindung steht. Die zwischen der Steuerkammer 19 und dem Nachlaufbehälter 13 angeordnete Drosseleinrichtung 14 läßt nur einen geringen Volumenstrom zu, der bei Bedarf einem Druckmittelkompensation für die Steuerkammer 19 und ggf. auch für den Druckraum 27 sicher stellt. Damit taucht der am Steuerkolben 12 angebrachte Ar beitskolben 4′ entsprechend einer die manuelle Verdränger arbeit und die Pumpenarbeit charakterisierenden Druck- und Volumenaufnahme in den Arbeitsraum 5′ ein, womit folglich auch der als Schwimmkolben ausgeführte Arbeitskolben 4 zur Druckerzeugung in den Radbremsen beiträgt.

Die beschriebene Hilfskraftbremsanlage ist uneingeschränkt und ohne Veränderung zum Einsatz als schlupfgeregelte Bremsanlage geeignet, wozu lediglich in die Druckleitungen 7, 7′ ein symbolisch gezeigter Bremsdruckmodulator 24 ein zufügen ist, der in Abhängigkeit des von den Meßwertaufneh mern signalisierten Radschlupfes mittels den Druck in den Radbremsen steuernden Ventilen die Bremsdruckmodulatoren vollzieht. Die Radbremsen werden ggf. durch einen unabhän gig von den Arbeitskammern 5, 5′ erzeugbaren hydraulischen Druck betätigt, der gleichfalls von den Ventilen beeinflußt wird.

Die Erfindung hat somit eine hydraulische Servobremsanlage hervorgebracht, die durch eine fußkraftproportionale Vor füllfunktion des Servoteils nur eine Hilfsdruckpumpe mit geringer Leistung bedarf, die lediglich einen geringen Vo lumenstrom zu fördern braucht. Die Bremsanlage baut demzu folge außerordentlich klein und billig, wobei auch das Ser voteil einen verblüffend einfachen, funktionssicheren Auf bau aufweist.

Bezugszeichenliste

1 Bremsdruckgebergehäuse
2 Gehäusebohrung
3 Gehäusebohrung
4 Arbeitskolben
4′ Arbeitskolben
5 Arbeitsraum
5′ Arbeitsraum
6 Hilfsdruckpumpe
7 Druckleitung
7′ Druckleitung
8 Radbremszylinder
8′ Radbremszylinder
9 Druckfeder
9′ Druckfeder
10 Dichtmanschette
10′ Dichtung
11 Hydraulikpfad
12 Steuerkolben
13 Nachlaufbehälter
14 Drosseleinrichtung
15 Hydraulikverbindung
16 Bremsdrucksteuerventil
17 Mitnehmer
18 Nut
19 Steuerkammer
20 Fortsatz
21 Bremspedal
22 Reaktionsscheibe
23 Kontakt
24 Bremsdruckmodulator
25 Meßwertaufnehmer
26 Steuer- und Regelelektronik
27 Druckraum
28 Rückschlagventil
29 Druckstange
30 Kanal
31 Verbohrung
32 Ringdichtung
33 Drahtring
34 Kegelfeder
35 Bohrung
36 Druckmittelleitung
37 Druckmittelleitung
Q1 Teilstrom
Q2 Förderstrom.

Claims

1. Hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der mittels einer Hilfsdruckpumpe und mittels eines im Bremsdruckgeber betätigbaren Brems drucksteuerventils ein pedalkraftproportionaler Hilfs druck in einem Druckraum einstellbar ist, bei der in der Bremslösestellung eine Verbindung zwischen dem Druckraum und einem drucklosen Nachlaufbehälter hergestellt ist und bei der eine der Betätigungskraft entgegengerichtete Reaktionskraft am Bremspedal fühlbar ist, wobei die Druckseite der Hilfsdruckpumpe am Druckraum und die Saugseite der Hilfsdruckpumpe an einer durch Verschie bung des Steuerkolbens in ihrem Volumen veränderbaren Steuerkammer angeschlossen ist und wobei bei einer Ver schiebung des Steuerkolbens ein geringer Druck aufgebaut wird, der das aus der Steuerkammer verdrängte Druckmit telvolumen zur Hilfsdruckpumpe fördert, dadurch ge kennzeichnet, daß ein aus der Steuerkammer (19) verdrängter Teilstrom (Q1) des Druckmittelvolumens über einen parallel zur Hilfsdruckpumpe (6) geschalteten Hydraulikpfad (11) zum Druckraum (27) geführt ist, wobei der Teilstrom (Q1) über den Hydraulikpfad (11) größer ist als der Förderstrom (Q2) der Hilfsdruckpumpe (6).

2. Hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Hydraulikpfad (11) ein in Richtung der Steuerkammer (19) sperrendes Rückschlagventil (28) aufweist, das vorzugsweise im Steuerkolben (12) integriert ist.

3. Hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer kammer (19) eine mit einer Drosseleinrichtung (14) ver sehende Hydraulikverbindung (15) zu einem drucklosen Nachlaufbehälter (13) aufweist.

4. Hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage nach mindestens ei nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Bremsbetätigungsstellung die Steuerkammer (19) durch das Bremsdrucksteuerventil (16) im verschieblich angeordneten Steuerkolben (12) vom Druckraum (12) hydraulisch getrennt ist.

5. Hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage nach mindestens ei nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Steuerkolben (12) einen Mitneh mer (17) aufweist, der spielbehaftet in einer Nut (18) eines Arbeitskolbens (4′) eingreift, wobei der Arbeits kolben (4′) die Arbeitskammer (5′) eines Hauptbremszy linders begrenzt.

6. Hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage nach mindestens ei nem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Steuerkolben (12) auf der dem Arbeitskolben (4′) abgewandten Stirnfläche einen hülsenförmig ausgebildeten Fortsatz (20) aufweist, in dem das Bremsdrucksteuerventil (16) geführt ist.

7. Hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage nach mindestens ei nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die einem Bremspedal (21) abge wandte Stirnfläche des Bremsdrucksteuerventils (16) mit einer am Arbeitskolben (4′) gehaltenen elastischen Reak tionsscheibe (22) korrespondiert.

8. Hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage nach mindestens ei nem der vorhergehenden Anspruch 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß ausschließlich unter hy draulischem Druck stehendes Druckmittel durch eine nicht selbstansaugende Hilfsdruckpumpe (6) gefördert ist.

9. Hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage nach mindestens ei nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß bei Betätigung des Steuerkolbens (12) ein elektrischer Kontakt (23) geschlossen ist, der einen vorzugsweise elektrischen Antrieb der Hilfsdruck pumpe (6) aktiviert.

10. Hydraulische Hilfskraft-Bremsanlage nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hauptbremszylinder und wenigstens einem zugehörigen Rad bremszylinder (8, 8′) ein Bremsdruckmodulator (24) ge schaltet ist, der über einen den Radschlupf erfassenden Meßaufnehmer (25) und mittels einer Steuer- und Regel elektronik (26) den jeweiligen im Radbremszylinder (8, 8′) anstehenden Druck regelt.