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Title:
HYDRAULIC BRAKE SYSTEM WITH DEVICE FOR ACTIVE BRAKING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/026168
Kind Code:
A1
Abstract:
In order to enable a hydraulic brake system equipped with a self-priming return pump (14) to rapidly fill wheel brakes (5) during active braking, the invention proposes providing a pressure-volume intensifier (20) on the pressure side of the return pump (14). This has the effect that at low displaced volumes of the return pump (14) a high volume of the pressure medium is delivered to the brake line (4) of the wheel brake concerned (5). This is possible because a return pump (14) can produce high pressure and thus a sufficient force to displace a differential piston which then can displace a large volume of pressure medium. So that sufficient back pressure can be built up on the pressure side of the return pump (14), a supply pressure check valve is built into the pressure line (18) running parallel to the pressure-volume intensifier (20). This valve lets the necessary pressure medium pass through into the brake line (4) only once a given supply pressure is reached.

Inventors:
Bartsch, Thomas
Application Number:
PCT/EP1997/000190
Publication Date:
July 24, 1997
Filing Date:
January 17, 1997
Export Citation:
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Assignee:
ITT MANUFACTURING ENTERPRISES, INC
Bartsch, Thomas
International Classes:
B60T8/24; B60T8/42; B60T8/48; B60T15/40; (IPC1-7): B60T8/48
Domestic Patent References:
WO1991018776A1
Foreign References:
DE2710067A1
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Claims:
Patentansprüche
1. Hydraulische Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Ak¬ tivbremsung, mit einem pedalbetätigten Hauptzylinder (1), der an einen Vorratsbehälter (2) angeschlossen ist, mit einer Bremsleitung (4) vom Hauptzylinder (1) zu min¬ destens einer Radbremse (5), mit einem Trennventil (6) in der Bremsleitung, mit einer Rücklaufleitung (11) von der Radbremse (5) zur Saugseite einer Rückförderpumpe (14), die selbstansaugend ist, mit einer Saugleitung (16) von der Bremsleitung (4) zwischen Hauptzylinder (1) und Trennventil (6) zur Saugseite der Rückförderpumpe (14) sowie mit einer Druckleitung (18) von der Drucksei¬ te der Rückförderpumpe (14) zur Bremsleitung (4) zwi¬ schen Trennventil (6) und Radbremse (5) und mit einem Volumenspeicher zur schnellen Füllung der Radbremse (5) bei einer Aktivbremsung, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenspeicher von einem DruckVolumenÜbersetzer (20) gebildet ist, der parallel zur Druckleitung (18) ange¬ legt ist und welcher einen axial verschiebbaren Stufen¬ kolben (22) aufweist, dessen kleinere Stirnfläche an der Druckseite der Rückförderpumpe (14) und dessen größere Stirnfläche an die Bremsleitung (4) angeschlossen ist, wobei in der parallel verlaufenden Druckleitung (18) Mittel zur Erzeugung eines Druckgefälles zwischen Rück¬ förderpumpe (14) und Bremsleitung (4) angeordnet sind.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel ein Vordruckventil (19) umfassen, welches von der Bremsleitung (4) zur Druckseite der Rückförderpumpe (14) sperrt.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Stufenkolben (22) zur Druckseite der Rück¬ förderpumpe (14) hin federbelastet ist.
4. Bremsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß dem DruckVolumenÜbersetzer (20) und der Druckleitung (18) eine Drossel (25) parallelgeschaltet ist.
5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Überwindung eines bestimmten Kolbenhubs des Stufenkolbens (22) ein Sitzventil (24) schließt, welches die Verbindung zwischen Bremsleitung (4) und der größeren Kolbenstirnfläche unterbricht und welches bremsleitungsseitig in Öffnungsrichtung eine Wirkfläche aufweist, die kleiner ist als die kleinere Kolbenstirnfläche.
6. Bremsanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Drossel (25) innerhalb des Stufenkolbens (22) angelegt ist und die beiden Stirnseiten des Stufen¬ kolbens (22) miteinander verbindet.
Description:
Hydraulische Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Aktivbremsung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Brems¬ anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Bremsanlage ist beispielsweise aus der WO 91/18776 bekannt. Die bekannte Bremsanlage ist zur Blockier¬ schutzregelung sowie zur Antriebsschlupfregelung geeignet. Die Antriebsschlupfregelung als eine Art der Aktivbremsung erfordert keine Betätigung des Bremspedals. Daher muß die Befüllung der Radbremsen der angetriebenen Räder von einer Pumpe vorgenommen werden. Die bekannte Bremsanlage nutzt hierzu die Rückförderpumpe der Blockierschutzregeleinrich¬ tung aus. Um für diese Zwecke auch eine Rückförderpumpe ver¬ wenden zu können, die nicht selbstansaugend ausgelegt ist, ist in einer Saugleitung von der Saugseite der Pumpe zum Hauptbremszylinder ein Druckspeicher angelegt, welcher bei einer Antriebsschlupfregelung die Saugseite der Rückförder¬ pumpe mit einem Vordruck versehen soll. Die Anordnung ist aber ebenso zur Vorladung einer selbstansaugenden Rückför¬ derpumpe vorgesehen. Zwischen dem Druckspeicher und der Saugseite der Rückförderpumpe ist ein Schaltventil angeord¬ net, welches den Druckspeicher nur dann mit der Saugseite der Rückförderpumpe verbindet, wenn eine Antriebsschlupf- regelung vorgenommen werden soll.

Für die vorliegende Erfindung ist es unerheblich, ob die Rückförderpumpe selbstansaugend ausgelegt ist oder vorgela¬ den werden muß. Das prinzipielle Problem bei Hochdruckpumpen in Bremsanlagen ist folgendes: Bevor überhaupt eine Brems¬ wirkung an den Radbremsen erzielt werden kann, muß schnell ein bestimmtes Volumen zur Überwindung des Lüftspiels der

Radbremsen in die Bremsleitung befördert werden. Rückförder¬ pumpen sind zwar in der Lage, einen hohen Druck aufzubauen, jedoch ist der geförderte Druckmittelstrom so klein, daß bei niedrigem Druckniveau es einer längeren Zeit bedarf, bis eine Bremswirkung auftritt. Zur Überwindung des Luftspiels von Radbremszylindern ist daher eine Rückförderpumpe - selbstansaugend oder nicht selbstansaugend - nur bedingt geeignet. Erforderlich ist nämlich hierzu nicht hoher Druck, sondern ein großer Volumenstrom.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, mit einfachen Mitteln eine Bremsanlage der eingangs genannten Art dahingehend auszustatten, daß unter Ausnutzung der Rück¬ förderpumpe bei einer Aktivbremsung eine schnelle Bremswir¬ kung erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeich¬ nenden Merkmalen des Anspruchs 1. Das Prinzip der vorliegen¬ den Erfindung besteht also darin, daß die Rückförderpumpe auf eine kleine Wirkfläche eines Stufenkolbens einwirkt und durch ihren hohen Förderdruck diesen Stufenkolben ver¬ schiebt, so daß die größere Wirkfläche des Stufenkolbens ein größeres Druckmittelvolumen verdrängt, als es von der Rück¬ förderpumpe gefördert wird. Da ein hoher Druck zur Überwin¬ dung des Luftspiels der Radbremsen nicht erforderlich ist, kann die größere Fläche des Stufenkolbens erheblich größer bemessen sein als die kleinere Fläche. Wenn nach diesem Vor- füllvorgang ein größerer Druck in den Radbremsen erforder¬ lich wird, so kann dann die Rückförderpumpe durch die Druck¬ leitung direkt in die Radbremsen fördern und auch mit gerin¬ gem Volumenstrom einen hohen Druck erzeugen. Damit zunächst aber der Stufenkolben verschoben wird, sind in der Druck¬ leitung parallel zu diesem Druck-Volumen-Übersetzer Mittel vorgesehen, die zunächst den Pumpendruck stauen.

Hierzu eignet sich ein Vordruckventil, welches den Vorteil hat, daß es sich permanent bei einer konstanten Druckdiffe-

renz öffnet. Sein Öffnungsdruck wird dann so ausgelegt, daß der entwickelte Staudruck gerade ausreicht, um die Radbrems¬ zylinder der aktiv zu bremsenden Räder zu füllen.

Eine Federbeaufschlagung des Stufenkolbens zur Druckseite der Pumpe hin bewirkt eine selbsttätige Aufladung dieses Volumenspeichers, wenn die Rückförderpumpe ausgeschaltet ist.

Damit das zwischen der Druckseite der Pumpe und dem Stufen¬ kolben befindliche Volumen bei einer Aufladung des Volumen¬ speichers verdrängt werden kann, empfiehlt es sich, parallel zum Stufenkolben eine Drosselvorrichtung vorzusehen, über welche das eingeschlossene Volumen zur Bremsleitung hin ab¬ fließen kann.

Ein Sitzventil, welches die Verbindung zwischen der Brems¬ leitung und dem Stufenkolben sperrt, sobald der Stufenkolben seinen Hub zur Befüllung der Radbremsen überwunden hat, ver¬ hindert ein Zurückfahren des Stufenkolbens während einer Aktivbremsung. Da das Ventil so bemessen wird, daß es eine wesentlich kleinere Wirkfläche in Öffnungsrichtung aufweist als die kleinere Stufenkolbenflache, kann es nicht passie¬ ren, daß der durch die Rückförderpumpe in der Bremsleitung aufgebaute Bremsdruck den Stufenkolben zur Rückförderpumpe hin zurückschiebt und das gesamte Fördervolumen der Rück¬ förderpumpe in den Volumenspeicher abfließt.

Wenn die Drossel parallel zum Stufenkolben zur Entlastung der Druckleitung zwischen Rückförderpumpe und Stufenkolben durch den Stufenkolben hindurchgeführt ist, so ergibt sich eine besonders platzsparende Lösung. Zudem ist eine derarti¬ ge Bohrung durch einen Kolben hindurch leichter zu führen als durch einen Ventilblock.

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

Die einzige Fig. zeigt in symbolischer Darstellung eine er¬ findungsgemäße hydraulische Bremsanlage.

Der Hauptzylinder 1 ist an einem Vorratsbehälter 2 an¬ geschlossen und über ein Bremspedal 3 betätigbar. Vom Haupt¬ zylinder 1 verläuft eine Bremsleitung 4 zu einer Radbremse 5. Eine weitere Radbremse wird ebenfalls von der Bremslei¬ tung 4 versorgt, ist jedoch nicht dargestellt. Dasselbe gilt für einen weiteren Bremskreis II, welcher identisch zu dem dargestellten Bremskreis I aufgebaut sein kann.

In der Bremsleitung 4 ist ein Trennventil 6 angeordnet, wel¬ ches ebenso wie das näher an der Radbremse 5 eingefügte Ein¬ laßventil 7 ein elektromagnetisch betätigtes, stromlos offe¬ nes 2/2-Wegeventil ist. Parallel zum Trennventil 6 ist ein Rückschlagventil 8 angeordnet, welches einen Druckmittel¬ strom vom Hauptzylinder 1 zur Radbremse 5 erlaubt. In Gegen¬ richtung öffnet ein Überdruckventil 9, welches bei einer Aktivbremsung, also bei geschlossenem Trennventil 6 einen zu hohen Druck in der Bremsleitung 4 unterhalb des Trennventils 6 abbaut. Eine solche Aktivbremsung kann jede Art von Brem¬ seneingriff sein, welche auch ohne Betätigung des Bremspe¬ dals 3 erfolgen kann.

Parallel zum Einlaßventil 7 befindet sich ein Rückschlagven¬ til 10, welches einen schnellen Druckabbau aus der Radbremse 5 erlaubt, auch wenn bei Beendigung einer Bremsung das Ein¬ laßventil 7 noch geschlossen sein sollte. Von der Radbremse 5 verläuft eine Rücklaufleitung 11 über ein Auslaßventil 12 zu einem Niederdruckspeicher 13 und von dort aus weiter zur Saugseite einer selbstansaugenden RückfOrderpumpe 14. In die Rücklaufleitung 11 ist zwischen dem Niederdruckspeicher 13 und der Saugseite der Rückförderpumpe 14 ein Rückschlagven-

til 15 eingefügt, welches einen Druckmittelstrom nur zur Saugseite der RückfOrderpumpe 14 hin erlaubt. Eine Sauglei¬ tung 16 zweigt von der Bremsleitung 4 zwischen Hauptzylinder 1 und Trennventil 6 ab und führt über ein Umschaltventil 17 ebenfalls zur Saugseite der Rückförderpumpe 14. Diese ist mit ihrer Druckseite über eine Druckleitung 18, welche ein Vordruckrückschlagventil 19 aufweist, an die Bremsleitung 4 zwischen Trennventil 6 und Einlaßventil 7 angeschlossen. Das Vordruckrückschlagventil 19 ist nur für einen Volumenstrom von der Rückförderpumpe 14 zur Bremsleitung 4 hin durchläs¬ sig. Parallel zur Druckleitung 18 befindet sich ein Druck- Volumen-Übersetzer 20. Dieser weist in einer Stufenbohrung

21 einen Stufenkolben 22 auf. Die kleinere Stirnfläche des Stufenkolbens 22 ist an die Druckseite der Rückförderpumpe 14 angeschlossen. Die größere Stirnfläche des Stufenkolbens

22 weist zur Bremsleitung 4 hin. Diese größere Stirnfläche des Stufenkolbens 22 ist von einer Druckfeder 23 zur Rück¬ förderpumpe 14 hin beaufschlagt. Die Stufe des Stufenkolbens 22 ist an die Atmosphäre angeschlossen. Am bremsleitungs- seitigen Ausgang der Stufenbohrung 21 befindet sich ein Dichtsitz 24, welcher einen kleineren Durchmesser aufweist als die kleinere Stirnfläche des Stufenkolbens 22. Dieser Dichtsitz 24 wirkt mit der größeren Stirnfläche des Stufen¬ kolbens 22 zusammen als Sitzventil. Da es sich um eine rein schematische Darstellung handelt, kann das Sitzventil zwi¬ schen Stufenbohrung 21 und Bremsleitung 4 auch anders ge¬ staltet sein. Es kommt lediglich auf den Öffnungsquerschnitt an, der kleiner sein muß als die kleinere Stirnfläche des Stufenkolbens 22.

Des weiteren ist parallel zur Druckleitung 18 und zum Druck- Volumen-Übersetzer 20 eine Drossel 25 angelegt, welche einen Druckmittelabfluß von der Druckseite der Rückförderpumpe 14 zur Bremsleitung 4 hin erlaubt, wenn bei Stillstand der Rückförderpumpe 14 die Druckfeder 23 den Stufenkolben 22 zur Rückförderpumpe 14 hin verschiebt und damit den von der Druckfeder 23 aufgespannten Volumenspeicher wieder fühlt.

Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der Bremsanla¬ ge.

Bei einer pedalbetätigten Normalbremsung ohne kritische Schlupfwerte verbleiben alle Ventile in ihrer dargestellten Position. Der Druckaufbau in der Radbremse 5 sowie der Druckabbau erfolgen ausschließlich über die Bremsleitung 4.

Wenn während einer pedalbetätigten Bremsung überhöhte Brems¬ schlupfwerte auftreten, so ist eine Blockierschutzregelung notwendig. Die Bremsanlage arbeitet nach dem bekannten Rück¬ förderprinzip. Da in der Bremsleitung 4 vom Hauptzylinder 1 her schon ein Bremsdruck ansteht, vermag auch der Förder¬ druck der Rückförderpumpe 14 den Stufenkolben 22 nicht zu verschieben. Der Druck in der Bremsleitung 4 besitzt eine wesentlich größere Wirkfläche am Stufenkolben 22 als die Druckseite der Rückförderpumpe 14.

Im Falle einer Aktivbremsung, sei es zur Antriebsschlupf- regelung oder zu einem anderen Regeleingriff wie z.B. zur Giermomentenregelung, ist das Bremspedal 3 nicht betätigt. Der Hauptzylinder 1 ist also drucklos und mit ihm die Brems¬ leitung 4 bis zum Trennventil 6. Letzteres wird zu einer Aktivbremsung geschlossen. Die Rückförderpumpe 14 beginnt zu laufen, wobei zur Öffnung der Saugleitung 16 das stromlos geschlossene Umschaltventil 17 bestromt wird, so daß die Saugleitung 16 eine Verbindung zum Hauptzylinder 1 und somit zum Vorratsbehälter 2 herstellt. Die Rückförderpumpe 14 saugt also Druckmittel an und fördert es in die Druckleitung 18 sowie in den Druck-Volumen-Übersetzerübersetzer 20. Das Vordruckrückschlagventil 19 bewirkt, daß sich zunächst in der Druckleitung 18 und entsprechend an der kleineren Stirn¬ fläche des Stufenkolbens 22 ein Druck aufbaut, bevor sich das geförderte Druckmittel zur Bremsleitung 4 hin fortpflan¬ zen kann. Der an der Druckseite der Rückförderpumpe 14 auf¬ gebaute Druck bewirkt schon bei kleinem Fördervolumen ein

Verschieben des Stufenkolbens 22 zur Bremsleitung 4 hin. Da der Bremsleitung 4 jedoch die größere Stirnfläche des Stu¬ fenkolbens 22 zugewandt ist, wird zur Bremsleitung 4 hin ein erheblich größeres Volumen verdrängt, als es zur Verschie¬ bung des Stufenkolbens 22 von der Druckseite der Rückförder¬ pumpe 14 her benötigt wird. Dafür ist das in der Bremslei¬ tung 4 aufgebaute Druckniveau erheblich niedriger als an der Druckseite der Rückförderpumpe 14. Dies ist aber nicht weiter von Bedeutung, da zur Überwindung des Luftspiels der Radbremse 5 kein hoher Druck, sondern nur großes Volumen erforderlich ist. Erst wenn der Stufenkolben 22 sich an sei¬ nen Dichtsitz 24 angelegt hat, ist die Rückförderpumpe 14 in der Lage, einen hohen Druck aufzubauen, welcher das Vor¬ druckrückschlagventil 19 zu überwinden vermag, so daß sich dieser hohe Druck sodann in die Bremsleitung 4 unterhalb des Trennventils 6 fortpflanzt. An der Radbremse 5 angekommen erzielt der Druck in der Bremsleitung 4 eine sofortige Bremswirkung, da ja die Radbremse 5 zuvor schon vorgeladen wurde. Dieser Druck kann nicht dazu führen, daß der Stufen¬ kolben 22 wieder zur Druckseite der Rückförderpumpe zurück¬ geschoben wird, da der Dichtsitz 24 einen wesentlich kleine¬ ren Durchmesser hat als der Kolbenabschnitt kleineren Durch¬ messers. Der Druck an der Druckseite der Rückförderpumpe 14 verhindert also ein Zurückschieben des Stufenkolbens 22. Eine Druckregelung während einer Aktivbremsung erfolgt durch Betätigung des Einlaßventils 7 und des Auslaßventils 12 auf bekannte Weise.

Bei Beendigung einer Aktivbremsung wird das Trennventil 6 geöffnet, so daß sich der Bremsdruck über die Bremsleitung 4 und den Hauptzylinder 1 in den Vorratsbehälter 2 abbauen kann. Die Pumpe 14 wird abgeschaltet, so daß kein weiteres Druckmittel gefördert wird. Der an der Druckseite der Rück¬ förderpumpe 14 verbleibende Restdruck baut sich langsam über die Drossel 25 ab. Hierdurch ist die Druckfeder 23 in der Lage, den Kolben 22 wieder zur Rückförderpumpe 14 hin bis in seine dargestellte Anschlagposition zu verschieben. Der von

der Druckfeder 23 aufgespannte Volumenspeicher ist somit wieder gefüllt und bereit zu einer erneuten Aktivbremsung.

Um eine platzsparende Anordnung des Druck-Volumen-Überset¬ zers 20 mit der parallel geschalteten Drossel 25 zu errei¬ chen, kann die hier schematisch parallel zum Stufenkolben 22 dargestellte Drossel 25 auch durch den Stufenkolben 22 hin¬ durchverlaufen. Sie verbindet dann die beiden Stirnflächen des Stufenkolbens, also die Druckseite der Rückförderpumpe 14 mit der Bremsleitung 4. Die Drossel 25 kann dabei einen sehr engen Querschnitt aufweisen, so daß sie den Aufbau ei¬ nes Staudrucks an der Druckseite der Rückförderpumpe 14 bei einer Aktivbremsung nicht behindert. Denn das zur Rückstel¬ lung des Stufenkolbens 22 zu verdrängende Druckmittelvolumen ist vergleichsweise gering im Verhältnis zu der im Volumen¬ speicher enthaltenen Druckmittelmenge.