WO2000010855A1 - Hydraulische bremsanlage mit schlupfregelsystem - Google Patents

Hydraulische bremsanlage mit schlupfregelsystem Download PDF

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Hans-Jörg Feigel
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    • B60T8/4872Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems closed systems pump-back systems

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic brake system with a slip control system, which comprises a motor and a hydraulic pump which can be driven thereby, with at least one displacement space, and with a damping chamber connected to a pressure side of the hydraulic pump, the motor being provided for driving an auxiliary energy pump.
  • the auxiliary power pump will in many cases be a vacuum pump, since in modern injection engines there is generally no source available for generating a sufficiently high vacuum.
  • a vacuum pump also requires a drive motor. Since such an engine incurs additional costs and would also have to create corresponding space, a possibility was sought to use an existing engine.
  • the motor that drives the hydraulic pump (s) required for this control system is suitable for this. Since the slip control is only relatively rarely active, the motor is also only used relatively weakly and could therefore use its free capacities to drive a vacuum pump or the like. provide.
  • the invention is therefore based on the object of creating a hydraulic brake system with a slip control system of the type mentioned, in which these pulsations are substantially less or eliminated.
  • a first check valve device is arranged at an outlet of the damping chamber, with which hydraulic fluid penetration into the displacement chamber is prevented when the brake system is actuated.
  • a second check valve device is preferably arranged between the pressure side of the hydraulic pump and the damping chamber.
  • the first check valve device is preferably a ball check valve, which can have a sealing body made of an elastomer.
  • a first sensor device can be provided with which the motor can be deactivated when an actuation of the brake system is detected.
  • a second sensor device is preferably used to detect a vacuum pressure generated by the vacuum pump in the brake system and to deactivate the motor when the vacuum pressure falls below a predetermined value.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of the hydraulic control unit of such a brake system.
  • the brake system comprises a master cylinder 1, which can be operated via a brake pedal 3 and a brake booster 4.
  • a hydraulic reservoir 2 is connected to the master cylinder 1 in a known manner.
  • Two brake circuits 100, 200 are connected to the master cylinder 1 via a first line 5 or a second line 6.
  • Two wheel brakes 7, 8 and 9, 10 are actuated via each brake circuit. Since the brake circuits are constructed identically, only one brake circuit to be discribed. However, these explanations also apply in the same way to the other brake circuit.
  • the first line 5 is guided in the brake circuit 100 via a first, normally open isolating valve 11 and then branches into a first braking branch 51 and a second braking branch 52.
  • a first, normally open inlet valve 12 for the wheel brake 7 and a first, normally closed exhaust valve 13, the output of which is connected to a low-pressure accumulator 16.
  • the second brake branch 52 is guided into the low-pressure accumulator 16 via a second, normally open inlet valve 14 for the wheel brake 8 and a second, normally closed outlet valve 15.
  • a hydraulic pump 18 To empty the low-pressure accumulator 16, it is connected to the suction side of a hydraulic pump 18, which is separated from the first line 5 by a second, normally open, isolation valve 17.
  • the pressure side of the hydraulic pump 18 is connected via a damping chamber 19 to the junction between the first and second brake branches 51, 52.
  • the outlet of the damping chamber 19 located at the branch is secured with a first check valve 20 against the ingress of hydraulic fluid.
  • a second check valve 18a lies between the inlet of the damping chamber 19 and the pressure side of the hydraulic pump 18, while the suction side of the hydraulic pump 18 is connected to the low-pressure accumulator 16 via a third check valve 18b.
  • the hydraulic pump 18 is driven by a motor 21.
  • the motor 21 simultaneously drives an auxiliary energy pump 22, which in the case shown is a vacuum pump " acts, which serves to maintain a vacuum with which the brake booster 4 is operated.
  • this hydraulic brake system is activated by actuating the brake pedal 3, as a result of which the hydraulic pressure in the brake branches 51, 52 increases and the wheel brakes engage. As soon as one of the wheels threatens to lock, the corresponding outlet valve 13; 15 opened and the hydraulic pressure reduced via the low pressure accumulator 16.
  • the motor 21 is started, for example by means of a pressure sensor (not shown), so that the hydraulic pump 18 conveys the hydraulic fluid present in the low-pressure accumulator 16 back into the brake circuit via the damping chamber 19.
  • the motor 21 is also activated when the vacuum generated with the vacuum pump 22 no longer has the required negative pressure.
  • the hydraulic pump 18 naturally also runs when the low-pressure accumulator 16 is empty.
  • the first check valve 20 blocks the outlet of the damping chamber 19 and thereby prevents hydraulic fluid from entering the displacement chamber of the hydraulic pump 18 via the damping chamber 19. The pulsation noises mentioned at the beginning cannot therefore arise.
  • a first sensor device 30 can be provided as an additional measure, with which an actuation of the brake pedal 3 or the master cylinder 1 is detected.
  • the first sensor device deactivates the motor 21 and thus the hydraulic pump 18, so that even if both the first and the second check valve 20, 18a are defective, no pulsation noises can occur.
  • a second sensor device 31 can be provided with which the vacuum pressure is detected and, if necessary, the deactivation of the motor 21 is canceled.
  • the first check valve can of course also be used if the motor is not intended to drive an auxiliary power pump or is to be retrofitted with such a pump only later. In this case, the first check valve relieves the second check valve in that the pressure drop is now distributed over two valves.

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Abstract

Es wird eine hydraulische Bremsanlage beschrieben, die ein Schlupfregelsystem mit einem Motor (21) und einer durch diesen antreibbaren Hydraulikpumpe (18) mit mindestens einem Verdrängerraum umfaßt, wobei die Bremsanlage eine Dämpfungskammer (19) aufweist, die mit einer Druckseite der Hydraulikpumpe (18) verbunden ist. Die Bremsanlage zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß an einem Ausgang der Dämpfungskammer (19) eine erste Rückschlagventileinrichtung (20) angeordnet ist, mit der bei Betätigung der Bremsanlage ein Eindringen von Hydraulikflüssigkeit in den Verdrängerraum verhindert wird.

Description

Hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelsystem
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage mit einem Schlupfregelsystem, das einen Motor und eine durch diesen antreibbare Hydraulikpumpe mit mindestens einem Verdrängerraum umfaßt, sowie mit einer mit einer Druckseite der Hydraulikpumpe verbundenen Dämpfungskammer, wobei der Motor zum Antrieb einer Hilfsenergiepumpe vorgesehen ist.
Die Hilfsenergiepumpe wird in vielen Fällen eine Vakuumpumpe sein, da in modernen Einspritzmotoren im allgemeinen keine Quelle zur Erzeugung eines ausreichend hohen Vakuums zur Verfügung steht. Allerdings erfordert eine Vakuumpumpe auch einen Antriebsmotor. Da ein solcher Motor zusätzliche Kosten verursacht und auch entsprechender Platz geschaffen werden müßte, wurde nach einer Möglichkeit gesucht, einen vorhandenen Motor zu nutzen. Hierfür bietet sich bei einer Bremsanlage mit einem Schlupfregelsystem (Antriebs- und/oder Bremsschlupfregelung) der Motor an, der die für dieses Regelsystem erforderliche(n) Hydraulikpumpe (n) antreibt. Da die Schlupf- regelung nur relativ selten aktiv ist, ist auch der Motor nur relativ schwach ausgelastet und könnte somit seine freien Kapazitäten zum Antrieb einer Vakuumpumpe o.a. zur Verfügung stellen.
Eine solche Vakuumpumpe muß immer dann in Betrieb gesetzt werden, wenn der durch einen Drucksensor erfaßte Vakuumdruck, der zum Beispiel zum Antrieb eines Bremskraftverstärkers benötigt wird, unter einen bestimmten Wert abgefallen ist. Ein Problem hierbei besteht jedoch darin, daß in dem Fall, in dem die Vakuumpumpe (oder eine andere Hilfsenergiepumpe)
betrieben wird, zwangsläufig auch die Hydraulikpumpe für die Schlupfregelung, die ebenfalls fest an den Motor gekoppelt ist, mitläuft. Wenn nun gleichzeitig die Bremsanlage durch Treten auf das Bremspedal aktiviert wird, wird in dem Leitungssystem ein Druck aufgebaut, der dazu führen kann, daß Hydraulikflüssigkeit von der Druckseite her über die Dämpfungskammer in den Verdrängerraum der Hydraulikpumpe eindringt. Dies ist im allgemeinen trotz eines an der Druckseite vorhandenen Rückschlagventils nicht ganz zu vermeiden, da diese Ventile häufig zumindest geringe Undichtigkeiten aufweisen.
Durch die mitlaufende Hydraulikpumpe wird die Flüssigkeit natürlich sofort wieder aus dem Verdrängerraum herausgedrückt. Dieser Vorgang verursacht sehr störende Pulsationen, die einen Fahrer beim Bremsen irritieren können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Bremsanlage mit einem Schlupfregelsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der diese Pulsationen wesentlich geringer oder beseitigt sind.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einer solchen hydraulischen Bremsanlage dadurch, daß an einem Ausgang der Dämpfungskammer eine erste Rückschlagventileinrichtung angeordnet ist, mit der bei Betätigung der Bremsanlage ein Eindringen von Hydraulikflüssigkeit in den Verdrängerraum verhindert wird.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. Demgemäß ist zwischen der Druckseite der Hydraulikpumpe und der Dämpfungskammer vorzugsweise eine zweite Rückschlagventileinrichtung angeordnet.
Die erste Rückschlagventileinrichtung ist vorzugsweise ein Kugelrückschlagventil, das einen Dichtkörper aus einem Elastomer aufweisen kann.
Weiterhin kann eine erste Sensoreinrichtung vorgesehen sein, mit der bei Erfassung einer Betätigung der Bremsanlage der Motor deaktivierbar ist.
Eine zweite Sensoreinrichtung dient vorzugsweise zum Erfassen eines von der Vakuumpumpe erzeugten Vakuumdrucks in der Bremsanlage sowie zum Aufheben einer Deaktivierung des Motors, wenn der Vakuumdruck einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild der hydraulischen Steuereinheit einer solchen Bremsanlage.
Die Bremsanlage umfaßt einen Hauptzylinder 1, der über ein Bremspedal 3 und einen Bremskraftverstärker 4 betätigt werden kann. Mit dem Hauptzylinder 1 ist in bekannter Weise ein Hydraulik-Vorratsbehälter 2 verbunden.
An den Hauptzylinder 1 sind über eine erste Leitung 5 bzw. eine zweite Leitung 6 zwei Bremskreise 100, 200 angeschlossen. Über jeden Bremskreis werden jeweils zwei Radbremsen 7, 8 beziehungsweise 9, 10 betätigt. Da die Bremskreise identisch aufgebaut sind, soll im folgenden nur ein Bremskreis- beschrieben werden. Diese Erläuterungen gelten in gleicher Weise jedoch auch für den anderen Bremskreis.
Die erste Leitung 5 wird in dem Bremskreis 100 über ein erstes, stromlos offenes Trennventil 11 geführt und verzweigt sich anschließend in einen ersten Bremszweig 51 und einen zweiten Bremszweig 52. In dem ersten Bremszweig 51 liegt ein erstes, stromlos offenes Einlaßventil 12 für die Radbremse 7, sowie ein erstes, stromlos geschlossenes Auslaßventil 13, dessen Ausgang mit einem Niederdruckspeicher 16 verbunden ist.
Der zweite Bremszweig 52 ist über ein zweites, stromlos offenes Einlaßventil 14 für die Radbremse 8 und ein zweites, stromlos geschlossenes Auslaßventil 15 in den Niederdruckspeicher 16 geführt.
Zum Entleeren des Niederdruckspeichers 16 ist dieser mit der Ansaugseite einer Hydraulikpumpe 18 verbunden, die durch ein zweites, stromlos offenes Trennventil 17 von der ersten Leitung 5 getrennt ist. Die Druckseite der Hydraulikpumpe 18 ist über eine Dämpfungskammer 19 mit der Verzweigung zwischen dem ersten und zweiten Bremszweig 51, 52 verbunden. Der an der Verzweigung liegende Ausgang der Dämpfungskammer 19 ist mit einem ersten Rückschlagventil 20 gegen ein Eindringen von Hydraulikflüssigkeit gesichert. Zwischen dem Eingang der Dämpfungskammer 19 und der Druckseite der Hydraulikpumpe 18 liegt ein zweites Rückschlagventil 18a, während die Ansaugseite der Hydraulikpumpe 18 über ein drittes Rückschlagventil 18b mit dem Niederdruckspeicher 16 verbunden ist.
Die Hydraulikpumpe 18 wird mit einem Motor 21 angetrieben. Der Motor 21 treibt gleichzeitig eine Hilfsenergiepumpe 22, bei der es sich im dargestellten Fall um eine Vakuumpumpe" handelt, die zur Aufrechterhaltung eines Vakuums dient, mit dem der Bremskraftverstärker 4 betrieben wird.
Die Funktion dieser hydraulischen Bremsanlage wird durch eine Betätigung des Bremspedals 3 aktiviert, wodurch der Hydraulikdruck in den Bremszweigen 51, 52 ansteigt und die Radbremsen eingreifen. Sobald ein Blockieren eines der Räder droht, wird über eine Steuereinheit (nicht dargestellt) das entsprechende Auslaßventil 13; 15 geöffnet und der Hydraulikdruck über den Niederdruckspeicher 16 abgebaut.
Zum Entleeren des Niederdruckspeichers 16 wird der Motor 21 zum Beispiel mittels eines Drucksensors (nicht dargestellt) in Betrieb gesetzt, so daß die Hydraulikpumpe 18 die in dem Niederdruckspeicher 16 vorhandene Hydraulikflüssigkeit über die Dämpfungskammer 19 wieder in den Bremskreis fördert.
Unabhängig davon wird der Motor 21 außerdem dann aktiviert, wenn das mit der Vakuumpumpe 22 erzeugte Vakuum nicht mehr den erforderlichen Unterdruck aufweist. Dabei läuft die Hydraulikpumpe 18 natürlich auch dann mit, wenn der Niederdruckspeicher 16 leer ist. Wenn in diesem Betriebsfall die Bremse betätigt wird und der Hydraulikdruck in dem Bremskreis ansteigt, sperrt das erste Rückschlagventil 20 den Ausgang der Dämpfungskammer 19 und verhindert dadurch, daß Hydraulikflüssigkeit über die Dämpfungskammer 19 in den Verdrängerraum der Hydraulikpumpe 18 gelangt. Die eingangs genannten Pulsa- tionsgeräusche können somit nicht entstehen.
Selbst in dem Fall, in dem das erste Rückschlagventil 20 einmal undicht sein sollte, steht noch die Dämpfungskammer 19 zur Aufnahme der Flüssigkeit zur Verfügung, so daß diese nicht unmittelbar in den Verdrängerraum der Pumpe 18 gelangen kann. Dazu trägt auch bei, daß die Druckdifferenz an dem" zweiten Rückschlagventil 18a aufgrund des ersten Rückschlagventils 20 relativ gering bleibt.
Zur Unterstützung dieser Funktion kann als Zusatzmaßnahme eine erste Sensoreinrichtung 30 vorgesehen sein, mit der eine Betätigung des Bremspedals 3 bzw. des Hauptzylinders 1 erkannt wird. Die erste Sensoreinrichtung deaktiviert in diesem Fall den Motor 21 und damit die Hydraulikpumpe 18, so daß selbst dann, wenn sowohl das erste, als auch das zweite Rückschlagventil 20, 18a defekt ist, keine Pulsationsgeräusche auftreten können.
Um andererseits zu verhindern, daß der Motor 21 längere Zeit nicht läuft und dadurch der Vakuumdruck in unzulässiger Weise abfällt, kann eine zweite Sensoreinrichtung 31 vorgesehen sein, mit der der Vakuumdruck erfaßt und gegebenenfalls die Deaktivierung des Motors 21 aufgehoben wird.
Insgesamt wird somit bei geringem Aufwand eine besonders betriebssichere Vakuumquelle geschaffen, für die kein zusätzlicher Motor erforderlich ist, sondern die mit einem Motor eines Schlupfregelsystems angetrieben wird, ohne daß dadurch Störgeräusche in dem System erzeugt werden.
Prinzipiell ist das erste Rückschlagventil natürlich auch dann einsetzbar, wenn der Motor nicht zum Antrieb einer Hilf- senergiepumpe vorgesehen ist oder erst später mit einer solchen Pumpe nachgerüstet werden soll. In diesem Fall entlastet das erste Rückschlagventil das zweite Rückschlagventil, indem der Druckabfall nun auf zwei Ventile verteilt ist. Bezugszeichenliste
1 - Hauptzylinder
2 - Vorratsbehälter
3 - Bremspedal
4 - Bremskraftverstärker
5 - erste Leitung
6 - zweite Leitung
7, 8, 9, 10 - Radbremsen
11 - erstes Trennventil
12 - erstes Einlaßventil
13 - erstes Auslaßventil
14 - zweites Einlaßventil
15 - zweites Auslaßventil
16 - Niederdruckspeicher
17 - zweites Trennventil
18 - Hydraulikventil
18a, 18b - zweites bzw. drittes Rückschlagventil
19 - Dämpfungskammer
20 - erstes Rückschlagventil
21 - Motor
22 - Vakuumpumpe
30, 31 - erste bzw. zweite Sensoreinrichtung 51, 52 - erster bzw. zweiter Bremszweig 100, 200 - erster bzw. zweiter Bremskreis

Claims

Patentansprüche
1. Hydraulische Bremsanlage mit einem Schlupfregelsystem, das einen Motor und eine durch diesen antreibbare Hydraulik pumpe mit mindestens einem Verdrängerraum umfaßt, sowie mit einer mit einer Druckseite der Hydraulikpumpe verbun denen Dämpfungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ausgang der Dämpfungskammer (19) eine erste Rückschlagventileinrichtung (20) angeordnet ist, mit der bei Betätigung der Bremsanlage ein Eindringen von Hydraulikflüssigkeit in den Verdrängerraum verhindert wird.
2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (21) zum Antrieb einer Hilfsenergiepumpe wie einer Vakuumpumpe (22) vorge sehen ist.
3. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckseite der Hydraulikpumpe (18) und der Dämpfungskammer (19) eine zweite Rückschlagventileinrichtung (18a) angeordnet ist.
4. Hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden An Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rückschlag ventileinrichtung (20) ein Kugelrückschlagventil ist.
5. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kugelrückschlagventil einen Dichtkörper aus einem Elastomer aufweist.
6. Hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden An Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rückschlag ventileinrichtung (20) mit elastischen Mitteln vorgespannt ist.
7. Hydraulische Bremsanlage nach einem der vorhergehenden An Sprüche, gekennzeichnet durch eine erste Sensoreinrichtung (30), mit der bei Erfassung einer Betätigung der Bremsan läge der Motor (21) deaktivierbar ist.
8. Hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch eine zweite Sensoreinrichtung (31) zum Erfassen eines von der Vakuumpumpe (22) erzeugten Vakuumdrucks in der Bremsanlage sowie zum Aufheben einer Deaktivierung des Motors (21), wenn der Vakuumdruck einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
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