DE4031318A1 - Hydraulische bremsanlage mit schlupfregelung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten, schlupfgeregelten Bremsanlagen dieser Art, z. B. EP 03 61 502 A2, enthält das Hilfsdruckversorgungs­ system eine Hydraulikpumpe für jeweils einen zugeordneten Bremskreis, aus dem bei schlupfgeregelter Bremsbetätigung mit Hilfe von Regelventilen ein fußkraftproportionaler Hilfsdruck eingeleitet wird. Dieser dynamische Druck wird einerseits auf den an den Hauptzylinder angeschlossenen sta­ tischen Bremskreis und zum anderen auf die Radbremsen über­ tragen. Durch die Schlupfregelelektronik erfolgt bei drohen­ dem Blockieren der Bremse sodann die Regelung des Radbrems­ druckes durch das definierte Ansteuern der elektromagne­ tischen Ein- und Auslaßventile.

Bei der beschriebenen, gattungsbildenden Bremsanlage ist bei stillstehender Hilfsdruckpumpe während des Abkühlvorganges Vakuumbildung nicht auszuschließen, da infolge des geschlos­ senen Pumpenansaug- und Pumpendruckventils der Pumpenraum keine druckausgleichende bzw. volumenausgleichende Verbin­ dung zum offenen Bereich des Hydraulikkreises aufweist. Da­ bei lehrt die Praxis, daß sich ein Vakuum im Pumpenraum un­ terhalb des Öffnungsdruckes des Pumpensaugventils ausbilden kann, solange kein Mittel vorgesehen ist, das eine druckaus­ gleichende Wirkung innerhalb des abgesperrten Pumpenansaug­ bereiches ermöglicht. Ferner ist zu beachten, daß beim Auf­ treten einer Leckage im Bereich der Pumpkolbenabdichtung Luft über die Hilfsdruckpumpe in das System gelangen kann, sobald infolge einer entsprechenden Abkühlung ein Vakuum entsteht. Diese Lufteinschlüsse können während des Betriebs nicht über den hauptzylinderseitig angebrachten Vorratsbe­ hälter entfernt werden, was zu einer erhöhten Volumenaufnah­ me in der Bremsanlage führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Brems­ anlage der eingangs genannten Gattung zu verbessern, um un­ ter Umgehung der vorgenannten Nachteile einen einfachen, temperaturgesteuerten hydraulischen Druckausgleich im Pum­ penansaugbereich während des Pumpenstillstandes zu gewähr­ leisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentan­ spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Hierdurch ist bei entsprechender, erfindungsgemäßer volumen­ ausgleichend wirkender Stellelementenanordnung eine verblüf­ fend einfache Druckkompensation im Ansaugbereich der Hilfs­ druckpumpe sichergestellt, so daß ein funktionsverbessertes Hilfsdrucksystem durch die Verwendung des bimetallaufweisen­ den Stellelementes geschaffen ist.

Eine besonders einfache, nachrüstfähige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellelementes ergibt sich nach den An­ sprüchen 2 und 3 durch die Integration des Stellelementes im Speicherdruckraum, eingespannt zwischen der hydraulisch be­ aufschlagbaren Gehäusestirnwand des Druckmittelspeichers und der bewegbaren Wand, so daß ohne maßgebliche Veränderungen des bestehenden Druckmittelspeichers eine Funktionsverbesse­ rung der Anlage erzielt werden kann.

Als vorteilhaft erweisen sich die Merkmale der Ansprüche 4 und 5, wonach eine punktförmige, koaxiale Befestigung des Stellelementes an der bewegbaren Wand diese uneingeschränkt die Volumenregelung innerhalb des Speicherdruckraumes zu vollziehen vermag.

Ein besonders einfach bauendes und funktionssicheres Stell­ element erhält man unter Beachtung der Merkmale des An­ spruchs 6, wonach das Stellelement als gewölbte, zungenför­ mige Kreuzfeder ausgebildet ist, die in ihrem gleichschenk­ ligen Achsenkreuz mit einem Halteelement an der beweglichen Wand befestigt ist, während die Zungenenden bei inaktivier­ ter Bremsanlage durch die Einwirkung der Rückstellfeder auf die bewegbare Wand an der hydraulisch beaufschlagten Gehäu­ sestirnwand zur Anlage gelangen.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkei­ ten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung mehrere Ausführungsbeispiele. Dabei bil­ den alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merk­ male für sich oder in beliebig sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusam­ menfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigt:

Fig. 1 die Hydraulikschaltung einer schlupfgeregelten, hydrauli­ schen Bremsanlage mit dem im Druckmittelspeicher integrier­ ten Stellelement,

Fig. 2 das im Druckmittelspeicher integrierte Sperrelement in einer konkreten, vorteilhaften Ausführungsform.

Die Fig. 1 zeigt den Schaltplan für einen schlupfgeregelten Hydraulikkreis. Zum Zwecke der besseren Überschaubarkeit der abgebildeten Bremsanlage sind lediglich die funktionsrele­ vanten Elemente für eine Radbremse dargestellt und erklärt.

Die Druckmittelversorgung der Radbremse 5 erfolgt über die an einem konventionellen Hauptzylinder 4 angeschlossene Hauptdruckleitung 7, wobei in die Hauptdruckleitung 7 das in der Grundstellung auf ungehinderten Durchlaß geschaltete Blendenventil 3 und das dazu in Reiheschaltung ebenfalls in der Grundstellung geöffnete Einlaßventil 6 integriert sind, so daß eine nahezu ungedrosselte, hydraulische Verbindung zur Radbremse 5 gewährleistet ist. Zwischen dem vom Pumpen­ druck hydraulisch umsteuerbaren Einlaßventil 6 und der Rad­ bremse 5 ist die Rücklaufleitung 12 abgezweigt, die ein elektromagnetisch, in der Grundposition stromlos geschlosse­ nes Auslaßventil 13 aufnimmt. Im weiteren Verlauf der Rück­ laufleitung 12 befindet sich zwischen dem Auslaßventil 13 und der Hilfsdruckpumpe 8 ein als Niederdruckspeicher wir­ kender Druckmittelspeicher 14, der für die Aufnahme des von der Radbremse 5 kommenden Druckabbau-Überschußvolumens vor­ gesehen ist. In diesem Druckmittelspeicher 14 befindet sich im Speicherdruckraum 17 das erfindungsgemäße, in Abhängig­ keit der Druckmitteltemperatur volumenkompensierende Stell­ element 15. Gegenüber der an der Saugseite der Hilfsdruck­ pumpe 8 endenden Rücklaufleitung 12 befindet sich an der Pumpendruckseite der Anschluß der Hilfsdruckleitung 9, die zum Zwecke der Hilfsdruckeinspeisung in die Hauptdrucklei­ tung 7 zwischen dem Einlaßventil 6 und der Radbremse 5 ange­ schlossen ist. Zur hydraulischen Umsteuerung des Einlaßven­ tils 6 ist eine Steuerleitung 10 an der Hilfsdruckleitung 9 abgezweigt, wobei zwischen dem vorbeschriebenen Abzweig der Steuerleitung 10 und dem Anschluß an der Hauptdruckleitung 7 in der Hilfsdruckleitung 9 eine Drossel 11 vorgesehen ist, die den erforderlichen Umschaltdruck am Einlaßventil 6 ein­ stellt. Sowohl der Ein- und Ausgang der Hauptdruckleitung 7 am Blendenventil 3 steht zum Zwecke der hydraulischen Um­ schaltung über jeweils eine Steuerdruckleitung 1, 2 mit dem Blendenventil 3 in Verbindung.

Funktionsweise

In der Abbildung nach Fig. 1 befinden sich die Ventile in der Grundstellung, so daß auf bekannte Weise im schlupffrei­ en Bremsvorgang Druckmittel vom Hauptzylinder 4 über das of­ fengeschaltete Blendenventil 3 und das Einlaßventil 6, ange­ ordnet in der Hauptdruckleitung 7, zur Radbremse 5 fußkraft­ proportional eingespeist werden kann, solange das Auslaßven­ til 13 in seiner elektrisch stromlos geschlossenen Schalt­ stellung verharrt. Sowohl der dem Auslaßventil 13 nachge­ schaltete Druckmittelspeicher 14 wie auch die nachgeschalte­ te Hilfsdruckpumpe 8 sind zunächst inaktiv, so daß lediglich über die in der Hilfsdruckleitung 9 eingesetzte Drossel 11 ein reduzierter Druck bis zum druckseitigen Rückschlagventil 19 der Hilfsdruckpumpe zurückwirken kann. Folglich unter­ liegt das zwischen dem geschlossenen Auslaßventil 13 und dem druckseitigen Rückschlagventil 19 eingespannte Druckmittel­ volumen der jeweiligen Betriebstemperatur, so daß beim Ab­ kühlvorgang des Druckmittels das Stellelement 15 in der Funktion eines Bimetalls das Druckmittelvolumen im Speicher­ druckraum verkleinert und ggf. wieder bei steigender Tempe­ ratur im abgesperrten Ansaugbereich der Hilfsdruckpumpe ver­ größert.

Zum Zwecke der Bremsschlupfregelung und damit zur Einleitung der Druckabbauphase am überbremsten Rad ist zunächst das Auslaßventil elektromagnetisch auf Durchlaß zu schalten, so daß das von der Radbremse 5 in die Rücklaufleitung 12 ge­ richtete Druckabbauvolumen zur Aufladung des Druckmittel­ speichers 14 führt, wobei das Stellelement 15 während dieser Bremsschlupfregelphase wirkungslos verharrt. Durch die Rück­ wirkung des Druckgefälles in der Hauptdruckleitung 7 sind die Steuerdrücke in der ersten und zweiten Steuerleitung 1, 2 des Blendenventils 3 nicht mehr ausgeglichen, wodurch eine Umschaltung des Blendenventils 3 in die Drosselstellung er­ folgt und damit ein plötzliches Durchfallen des Bremspedals verhindert ist. Da durch den Aufladedruck des Druckmittel­ speichers 14 und durch den Anlauf der Hilfsdruckpumpe 8 der Hilfsdruck zeitlich verzögert an der Steuerleitung 10 des Einlaßventils 6 wirksam ist, schaltet das Einlaßventil 6 verzögert in die Schließstellung, so daß die weitere fuß­ kraftproportionale Bremsdrucksteigerung während der geregel­ ten Bremsschlupfphase ausgeschlossen ist. Die im weiteren Verlauf der Bremsschlupfregelung erforderliche Druckmodula­ tion im Sinne einer Druckhaltephase sowie die Realisierung unterschiedlicher Druckaufbau- und Druckabbaugeschwindigkei­ ten ist durch das Zusammenwirken der Drossel 11 in der Hilfsdruckleitung 9 mit der Phasensteuerung des Einlaß- und Auslaßventils 6, 13 gemäß dem Regelalgorithmus der Elektronik in guter Näherung an die bekannte, elektronische Steuerung­ sphilosophie reproduzierbar.

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt eine detaillierte Darstellung zur Anordnung und Befestigung des Stellelementes 10 im Be­ reich des Speicherraumes 17. Dazu ist vorgesehen, das Stell­ element 15 als zungenförmige, in Richtung der Gehäusestirn­ wand hohlgewölbten Kreuzfeder auszubilden, die mit ihrem Endbereich an der Gehäusestirnwand des als Kolbendruck­ speicher ausgeführten Druckmittelspeichers 14 zur Anlage gelangt, während in Richtung der Symmetrieachse des Stell­ elementes 15 eine Öffnung zur Aufnahme eines Halteelementes 18 vorgesehen ist, um das Stellelement 15 an der als Druck­ speicherkolben ausgeführten, bewegbaren Wand 16 zu befesti­ gen. Als Halteelement 18 kommen sowohl formschlüssige wie auch kraftschlüssige Befestigungselemente in Frage, die im Gegensatz zur Fixierung des Stellelementes 15 an der beweg­ baren Wand 16, ebenso bei Verwendung eines Kolbenspeichers an der Gehäusestirnwand angebracht werden können, wodurch das Stellelement 15 unabhängig von der Bewegung des Druck­ speicherkolbens ortsfest an der Stirnfläche des Gehäuses ge­ halten werden kann. In der Bremslösestellung sorgt eine an den Druckspeicherkolben angreifende Rückstellfeder 20 für die Abstützung des Stellelementes 15 an der Innenstirnfläche des Gehäuses, so daß abhängig von der Temperatur des Druck­ mittelspeichers die Bimetallwirkung des Stellelementes 15 auf den Bewegungsablauf der bewegbaren Wand 16 zu einer mehr oder weniger großen Volumenaufnahme des Speicherdruckraumes führt. Eine Abkühlung des Druckmittels führt zwangsläufig zu einer Verformung des Stellelementes 15 derart, daß unter Einwirkung der gegenüber dem Stellelement 15 verhältnismäßig größeren wirksamen Kraft der Rückstellfeder 20 der Druck­ speicherkolben den Speicherdruckraum 17 und damit auch die Volumenaufnahme verkleinert. Eine relative Temperaturzunahme des Druckmittels führt hingegen zu einer Vergrößerung der Volumenaufnahme im Speicherdruckraum 17 infolge der zur Rückstellfeder 20 entgegengesetzt wirkenden, vom Betrag her relativ größeren Stellkraft des Stellelementes 15.

Das Stellelement 15 kann in vielfältiger konstruktiver Aus­ führungsform zur Anwendung gelangen. Beispielsweise eignen sich scheiben-, stufen-, spiral-, stern- oder schraubenför­ mige Körperprofile recht vorteilhaft zur Realisierung des gewünschten Effektes, ohne im vorbeschriebenen Zusammenhang einen Anspruch auf detaillierte Darstellung der einzelnen Varianten erheben zu müssen. Bei entsprechender baulicher Anpassung an den Speicherdruckraum 17 kann auf die separate Befestigung des Stellelementes 15 an der bewegbaren Wand 16 oder an der Innenstirnfläche des Gehäuses verzichtet werden. Für die nach Fig. 2 beschriebenen Verwendung von Halteele­ menten 18 eignen sich in besonderem Maße Niet-, Schraub- und Klemmverbindungen zur Befestigung des Stellelementes 15 an der bewegbaren Wand 16. Desweiteren kann der Erfindungsge­ danke ebenso auf die verschiedenen Druckspeicherbauformen, z. B. aus Membran- und Blasenspeicher uneingeschränkt über­ tragen werden.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Stellelementes im Speicherdruckraum ist eine bedarfsgerechte, temperaturabhän­ gige gesteuerte Volmenaufnahme des Niederdruckspeichers ge­ währleistet, um den Druckmittelnachlauf zur Hilfsdruckpumpe ohne die nachteiligen Auswirkungen der Vakuumbildung sicher­ zustellen.

Bezugszeichenliste

 1 erste Steuerleitung
 2 zweite Steuerleitung
 3 Blendenventil
 4 Hauptzylinder
 5 Radbremse
 6 Einlaßventil
 7 Hauptdruckleitung
 8 Hilfsdruckpumpe
 9 Hilfsdruckleitung
10 Steuerleitung
11 Drossel
12 Rücklaufleitung
13 Auslaßventil
14 Druckmittelspeicher
15 Stellelement
16 bewegbare Wand
17 Speicherdruckraum
18 Halteelement
19 Rückschlagventil
20 Rückstellfeder

Claims (6)

1. Hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung für Kraft­ fahrzeuge, mit mindestens einer Radbremse, die über ein in einer Hauptdruckleitung eingefügtes, in der Grundstel­ lung auf Durchlaß geschaltetes Einlaßventil eine hydrau­ lische Verbindung zu einem Hauptzylinder sowie über ein in eine Rücklaufleitung eingesetztes, auf Durchlaß schaltbares Auslaßventil eine hydraulische Verbindung zu einem Druckmittelspeicher aufweist, wobei aus dem Druck­ mittelspeicher eine Hilfsdruckpumpe Druckmittel entnimmt, um dieses über eine der Hilfsdruckpumpe nachgeschaltete Hilfsdruckleitung der Radbremse zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Niederdruckspeicher (14) ein Stellelement (15) zugeordnet ist, das in Abhän­ gigkeit von der Druckmitteltemperatur eine Kompensation des Druckmittelvolumens im Ansaugbereich der Hilfsdruck­ pumpe (8) vornimmt.

2. Hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (15) aus einem Bimetall gebildet ist, das zwischen einer Gehäusestirnwand des Druckmittelspeichers (14) und einer im Druckmittelspeicher (14) differenzdruck­ abhängig bewegbaren Wand (16) eingespannt ist.

3. Hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (15) vom Druckmittelstrom umspült in ei­ nem Speicherdruckraum (17) des Druckmittelspeichers (14) angeordnet ist.

4. Hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (15) mit einer ersten Kontaktfläche an der bewegbaren Wand (16) befestigt ist und mit einer zweiten Kontaktfläche an der Gehäusestirnwand des Druckmittelspeichers (14) anleg­ bar ist.

5. Hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung nach min­ destens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (15) koaxial zwischen der bewegbaren Wand (16) und der Gehäu­ sestirnwand des Niederdruckspeichers (14) angeordnet ist.

6. Hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (15) als gewölbte, zungenförmige Kreuzfeder ausgebildet ist, die im Achsenkreuz der Zungen mit einem Halteelement (18) an der bewegbaren Wand (16) befestigt ist, sowie mit den Zungenenden an der Gehäusestirnwand des Niederdruck­ speichers (14) anlegbar ist.