DE3538284A1 - Hydraulische bremsanlage, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage, insbe­ sondere für Kraftfahrzeuge, mit einem direkt betätigbaren Hauptbremszylinder und wenigstens zwei durch den Hauptbrems­ zylinder betätigbaren Radbremsen und mit einer motorgetriebe­ nen Vorrichtung zur Bremsdruckerzeugung, die an den Haupt­ bremszylinder und wenigstens an eine Radbremse anschließbar und durch den Druck im Hauptbremszylinder steuerbar ist.

Bei einer bekannten Bremsanlage (ATE-Bremsen-Service, Dezember 1967, Seite 135, Abbildung 299) besteht die Vorrichtung zur Bremsdruckerzeugung aus einem Vakuumbremskraftverstärker, der den Differenzdruck zwischen dem im Ansaugkrümmer des Motors erzeugten Vakuum und dem atmosphärischen Druck als Kraftquelle ausnutzt, um den Druck in der hydraulischen Bremsanlage zu verstärken. Der Bremskraftverstärker besteht aus einem Vakuum­ zylinder, einem Vakuumkolben, einem pneumatischen Steuerventil mit Steuerkolben und einem Hilfshauptzylinder mit Kolben und Steuerventil. Ein solcher Vakuumbremskraftverstärker ist aufwendig und benötigt einen großen Einbauraum für den Vakuum­ zylinder. In Verbindung mit Fahrzeugmotoren, bei denen im Ansaugkrümmer nur ein geringes Vakuum auftritt, beispielsweise Dieselmotoren, ist der Vakuumbremskraftverstärker, nicht verwendbar, weil seine Verstärkungsleistung dann zu gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Bremsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein­ fach und mit geringem Bauaufwand herstellbar ist, einen ge­ ringen Einbauraum benötigt und die von der Art des Fahrzeug­ antriebs unabhängig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die motorgetriebene Vorrichtung zur Bremsdruckerzeugung aus einer hydraulischen Pumpe und einem hydraulisch betätigbaren Brems­ ventil zur Steuerung des Ausgangsdruck der Pumpe besteht und daß am Ausgang des Hauptbremszylinders, der zu der an die Pumpe anschließbaren Radbremse führt ein Umschaltventil vorge­ sehen ist, das bei einem Druck am Ausgang der Pumpe schaltet und den Ausgang des Hauptbremszylinders schließt. Mit der Erfindung wird eine Bremsanlage geschaffen, bei der der Druck einer hydraulischen Pumpe mit Hilfe eines Bremsventils un­ mittelbar in einen Teilkreis der Bremsanlage geleitet wird, ohne daß es der Zwischenschaltung eines pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen Bremskraftverstärkers bedarf. Die Drucksteuerung erfolgt dabei über ein Bremsventil, das an den Hauptbremszylinder angeschlossen ist. Es sind daher keine mechanischen Übertragungsmittel vom Bremspedal zum Bremsventil erforderlich. Der an die Pumpe anschließbare Kreis der Brems­ anlage wird durch ein einfaches, vorzugsweise hydraulisch gesteuertes Umschaltventil vom Hauptbremszylinder getrennt, solange der erforderliche Pumpendruck zur Verfügung steht.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn nach einem weiteren Vor­ schlag der Erfindung das Bremsventilvolumen unabhängig steuer­ bar ist. Ein derartiges Bremsventil entnimmt dem Hauptbremszy­ linder nur die Druckmittelmenge, die zur Betätigung seines Steuerkolbens erforderlich ist, unabhängig von der Druck­ mittelmenge, die über die Pumpe in die Bremsanlage eingespeist wird. Bremsventile dieser Art sind einfach im Aufbau und erlauben eine sehr feinfühlige Drucksteuerung. Da der Haupt­ bremszylinder nicht nur an das Bremsventil sondern auch un­ mittelbar an Einzelradbremsen angeschlossen ist, ergibt sich durch das Schluckvolumen dieser Radbremsen auch bei der gerin­ gen Volumenaufnahme des Bremsventils bei einer Bremsbetätigung ein ausreichend großer Weg am Hauptzylinderkolben, wie er zur Erzielung eines guten Pedalgefühls erforderlich ist.

Im Ausgang der Pumpe oder des Steuerventils kann erfindungs­ gemäß ein Rückschlagventil angeordnet sein. Hierdurch wird sichergestellt, daß bei einem störungsbedingten Abfall des Pumpendrucks der Druck in den an die Pumpe angeschlossenen Radbremsen bestehen bleibt, solange der Hauptbremszylinder betätigt wird. Auch wenn die Druckmittelversorgung durch die Pumpe ausgefallen ist, wird durch das Rückschlagventil sicher­ gestellt daß bei alleiniger Betätigung der Radbremsen durch den Hauptbremszylinder kein Druckmittel in den Pumpenkreis entweicht.

Eine besonders einfache Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bremsanlage besteht nach einem weiteren Vorschlag darin, daß die Pumpe im drucklosen Umlauf über ein in unbetätigter Stel­ lung offenes Bremsventil in einen Behälter fördert, wobei am Pumpenausgang vor dem Bremsventil die Druckleitung zu der oder den Radbremsen abzweigt und daß das an dem Hauptbremszylinder angeschlossene Bremsventil durch den Hauptzylinderdruck in eine Drossel- oder Schließstellung steuerbar ist. Bei dieser Anordnung besteht die motorgetriebene Vorrichtung zur Brems­ druckerzeugung somit lediglich aus der Pumpe und einem in seinem Aufbau sehr einfachen Bremsventil. Der bauliche Aufwand zur Schaffung einer mit hydraulischer Hilfskraft betätigbaren Bremsanlage ist daher äußerst gering. Das Bremsventil kann erfindungsgemäß einen Schließkörper aufweisen, der durch einen vom Druck im Hauptbremszylinder beaufschlagbaren Steuerkolben gegen den Pumpenstrom an einen Ventilsitz andrückbar ist. Hierbei ist das gewünschte Verstärkungsverhältnis durch die unterschiedliche Bemessung der hydraulischen Wirkflächen des Ventilsitzes und des Steuerkolbens in jeder beliebigen Größe festlegbar.

Eine vorteilhafte Zweikreisbremsanlage kann nach einem weite­ ren Vorschlag der Erfindung so ausgebildet sein, daß der Hauptbremszylinder ein Tandemhauptzylinder ist, an dessen Bremskreise jeweils ein Steuerraum des Bremsventils ange­ schlossen ist, wobei das Bremsventil zwei Steuerkolben in Tandemanordnung aufweist, die mit gleichen Wirkflächen die Steuerräume begrenzen. Auf diese Weise werden zwei voneinander unabhängige Bremskreise gebildet, wobei jeder Bremskreis unabhängig vom anderen an die Pumpe anschließbar ist. Vorzugs­ weise weist jeder Bremskreis wenigstens zwei Radbremsen und ein Umschaltventil auf, durch das eine der Radbremsen vom Hauptbremszylinder trennbar ist, wobei jeder Bremskreis über ein separates Rückschlagventil an den Ausgang der Pumpe ange­ schlossen ist. Eine solche Anordnung eignet sich besonders für eine Fahrzeugbremsanlage mit diagonaler Bremskreisaufteilung und ermöglicht eine Betätigung eines jeden Bremskreises unab­ hängig vom anderen mit und ohne Unterstützung durch den Pum­ pendruck. Die Bremsanlage ist daher sehr sicher gegen Ausfall.

Bei einer Bremsanlage, die Scheibenbremsen als Fahrbremse und Trommelbremsen als Feststellbremse hat, können erfindungsgemäß die Scheibenbremsen an den Hauptbremszylinder und die Pumpe anschließbar sein und die Trommelbremsen zusätzlich einen Rad­ bremszylinder enthalten, der nur an den Hauptbremszylinder anschließbar ist. Hierdurch werden Betätigungskraft und Pedal­ weg am Hauptbremszylinder nur durch die kleinen in erster Linie als Feststellbremse dienenden Trommelbremsen bestimmt, während die Betätigung der Scheibenbremsen nahezu ausschließ­ lich mit Hilfe der Pumpe erfolgt. Der Betätigungsweg und die Betätigungskraft an dem mit dem Hauptbremszylinder verbundenen Bremspedal werden bei dieser Ausführungsform hauptsächlich durch die Trommelbremsen bestimmt und können daher klein gehalten werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur eine schematische Darstellung einer Bremsanlage mit zwei Bremskreisen wobei das Bremsventil und zwei Umschaltventile geschnitten dargestellt sind.

Die hydraulische Bremsanlage besteht aus einem Tandemhaupt­ zylinder 1 mit einem ersten Bremskreis 2 und einem zweiten Bremskreis 3, der durch ein Bremspedal 4 betätigbar ist. An die beiden Bremskreise 2, 3 sind über Bremsleitungen 5, 6 zwei Radbremsen 7, 8 der Hinterachse eines Fahrzeugs unmittelbar angeschlossen. Parallel zu den Bremsleitungen 5, 6 führen von jedem Bremskreis 2, 3 Leitungen 9, 10 zu Umschaltventilen 12, 13, an deren Ausgang über Bremsleitungen 14, 15 Radbremsen 16, 17 einer Vorderachse des Fahrzeugs angeschlossen sind. Die Umschaltventile 12, 13 verbinden in ihrer offenen Grundstel­ lung die Leitungen 9, 10 mit den Bremsleitungen 14, 15, so daß die Radbremsen 16, 17 ungehindert durch den Tandemhauptzylin­ der 1 betätigbar sind. Der Hauptbremszylinder 1 ist dabei so ausgelegt, daß mit normaler Betätigungskraft unter Ausnutzung nahezu des gesamten Bremspedalwegs eine Betätigung der Bremse möglich ist.

An die beiden Bremskreise 2, 3 ist weiterhin ein Bremsventil 18 angeschlossen, das zur Steuerung des Pumpendrucks am Aus­ gang einer motorgetriebenen Pumpe 19 dient, die Druckmittel aus einem Behälter 20 im Umlauf über das Bremsventil 18 zum Behälter 20 fördert. Das Bremsventil 18 hat zwei Steuerkammern 21, 22, von denen jeweils eine an einen der Bremskreise 2 bzw. 3 angeschlossen ist. In die Steuerkammern 21, 22 ragen Steuer­ kolben 23, 24, die in Tandemanordnung hintereinander liegen und aneinander abgestützt sind. Der Steuerkolben 23 ragt in beide Steuerkammern 21, 22 und wird in entgegengesetzte Rich­ tungen vom Druck in den Steuerkammern 21, 22 beaufschlagt. Der Steuerkolben 24 erstreckt sich aus der Steuerkammer 22 in eine Ventilkammer 25, die mit dem Behälter 20 in Verbindung steht. Er ist daher nur vom Druck in der Steuerkammer 22 beauf­ schlagt. In der Ventilkammer 25 liegt der Steuerkolben 24 an einem als Kugel ausgebildeten Schließkörper 26 an, durch den eine an den Ausgang der Pumpe 19 angeschlossene Ventilbohrung 27 verschließbar ist. Eine Druckleitung 28 führt parallel zu dem Bremsventil 18 vom Ausgang der Pumpe 19 zu Rückschlagven­ tilen 29, 30, deren Ausgänge jeweils an eine der Bremsleitun­ gen 14 bzw. 15 angeschlossen sind. Steuerleitungen 31 zweigen von der Druckleitung 28 ab und führen zu den Steueranschlüssen der Umschaltventile 12, 13.

Die beschriebene Bremsanlage hat folgende Wirkungsweise:

In der Bremslösestellung sind sämtliche Leitungen und Kammern der Bremsanlage drucklos. Die Radbremsen 7, 8, 16, 17 stehen über den Hauptbremszylinder 1 und die offenen Umschaltventile 12, 13 mit dem Behälter 20 in Verbindung. Die Ventilbohrung 27 ist offen und die von einem Motor angetriebene Pumpe fördert drucklos und damit nahezu verlustfrei in den Behälter 20. Die Pumpe kann auch erst bei einer Bremsung eingeschaltet werden. Dies kann beispielsweise mittels eines Elektromotors über den Bremslichtschalter erfolgen.

Wird das Bremspedal 4 betätigt, so wird zunächst in den Brems­ kreisen 2, 3 und den daran angeschlossenen Radbremsen 7, 8, 16, 17 sowie den Steuerkammern 21, 22 ein geringer Druck aufgebaut, der den Bremsvorgang einleitet. Durch den Druck in der Steuerkammer 22 wird der Steuerkolben 24 verschoben, so daß er den Schließkörper 26 gegen die durch die Ventilbohrung 27 gebildete Sitzfläche bewegt. Hierdurch wird der von der Pumpe 19 geförderte Druckmittelstrom gedrosselt, so daß der Druck am Ausgang der Pumpe 19 ansteigt. Sobald der Pumpendruck den in den Bremskreisen 2, 3 vorhandenen Druck überschritten hat, werden die Umschaltventile 12, 13 in ihre Schließposition geschaltet und die Rückschlagventile 29, 30 geöffnet. Die Betätigung der Radbremsen 16, 17 an der Vorderachse des Fahr­ zeugs erfolgt nun ausschließlich mit Hilfe des von der Pumpe 19 erzeugten und durch das Bremsventil 18 in der Druckleitung 28 gesteuerten Drucks. Die Betätigung der Radbremsen 7, 8 an der Hinterachse des Fahrzeugs wird weiterhin durch den mit dem Tandemhauptzylinder in den Bremskreisen 2, 3 erzeugten Brems­ druck bewirkt. Da mit Hilfe des Hauptbremszylinders 1 nur noch das Schluckvolumen der Radbremsen 7, 8 verdrängt werden muß, ist der Betätigungsweg des Bremspedals 4 klein und entspricht den Anforderungen an ein gutes Pedalgefühl. Auch die Betäti­ gungskraft, die zur Erzielung einer bestimmten Abbremsung erforderlich ist, kann im gewünschten Maße klein gehalten werden, da das Bremsventil 18 am Ausgang der Pumpe 19 einen Druck erzeugt, der höher ist als der Druck in den Bremskreisen 2, 3. Das Verhältnis zwischen dem Druck in den Bremskreisen 2, 3 und dem Druck am Pumpenausgang wird dabei durch die unter­ schiedlichen Querschnitte der Ventilbohrungen 27 und des Steuerkolbens 24 bzw. 23 bestimmt.

Wird die Bremse wieder gelöst, so sinkt zunächst der Druck in den Bremskreisen 2, 3 und entsprechend der durch das Bremsven­ til 18 gesteuerte Druck in der Druckleitung 28. Die Umschalt­ ventile 12, 13 werden von dem Druck in den Bremsleitungen 14, 15 zurückgeschaltet, so daß sich der Druck an den Radbremsen 16, 17 ebenfalls über die Bremskreise 2, 3 abbauen kann. Das während der Bremsbetätigung von der Pumpe 19 zu den Radbremsen 16, 17 geförderte Druckmittel gelangt hierbei über den Tandem­ hauptzylinder 1 zurück zum Behälter 20, an den die Nachlauf­ räume des Tandemhauptzylinders 1 angeschlossen sind (nicht dargestellt).

Wird durch eine Störung bei einer Bremsbetätigung in der Druckleitung 28 kein Druck erzeugt, so bleiben die Umschalt­ ventile 12, 13 in ihrer Offenstellung und das Betätigen sämt­ licher Radbremsen erfolgt ausschließlich mit Hilfe des Tan­ demhauptzylinders 1 unter Inkaufnahme eines größeren Betäti­ gungsweges am Bremspedal. Ein Entweichen des Drucks aus den Bremsleitungen 14, 15 in die Druckleitung 28 wird dabei durch die Rückschlagventile 29, 30 verhindert.

Die hydraulisch gesteuerten Umschaltventile 12, 13 sind gleich aufgebaut. Sie bestehen aus einem in einer zylindrischen Ventilbohrung 32 angeordneten Ventilkolben 33, der mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Dichtringen 34 gegenüber der Ventilbohrung 32 abgedichtet ist. Zwischen den Dichtringen 34 ist der Ventilkolben 33 mit einer Querbohrung 35 versehen, die in eine mittige, axiale Sackbohrung 36 mündet. Die Stirnfläche 37 des Ventilkolbens 33, von der die Sackbohrung 36 ausgeht, bildet einen ringförmigen Ventilsitz, an den ein federbelaste­ ter Schließkörper 38 anlegbar ist. Der Schließkörper 38 ist an einem Stößel 39 geführt und wird durch einen Anschlag 40 in seiner Bewegung in Richtung auf den Ventilkolben 33 begrenzt. Der Schließkörper 38 ist ferner von einer Anschlaghülse 41 umgeben, gegen die der Ventilkolben 33 durch eine Druckfeder 42 gedrückt wird.

Der Ventilkolben 33 unterteilt die Ventilbohrung 32 in eine an den Tandemhauptzylinder angeschlossene mittlere Ringkammer 43, eine an die Druckleitung 28 angeschlossene Steuerkammer 44 und eine mit den Radbremsen verbindbare Ventilkammer 45. Werden die Umschaltventile durch Betätigen des Tandemhauptzylinders 1 über die Ringkammer 43 mit Druck beaufschlagt, so wird der Schließkörper 38 von der Stirnfläche 37 abgehoben, so daß der Druck sich in die Ventilkammer 45 und die daran angeschlosse­ nen Radbremsen fortpflanzen kann. Durch Druckbeaufschlagung der Ventilkammer 45 wird die Druckfeder 42 zusammengedrückt und der Ventilkolben 33 nach links verschoben, bis er sich am Boden der Ventilbohrung 32 abstützt. Da der Schließkörper 38 von dem Anschlag 40 festgehalten wird, kann er dieser Bewegung des Ventilkolbens 33 nicht folgen, so daß der Ventildurchgang so lange offenbleibt, solange der Druck in der Ventilkammer 45 ausreicht, um die Druckfeder 42 zu spannen. Wird die Steuer­ kammer 44 durch einen Pumpendruck beaufschlagt, der größer ist als der Druck in der Ventilkammer 45, so wird der Ventilkolben 33 gegen die Anschlaghülse 41 gedrückt und der Ventildurchgang geschlossen. In dieser Stellung kann kein Druckmittel aus der Ventilkammer 45 in die Ringkammer 43 gelangen, so daß der Druck in den an die Ventilkammer 45 angeschlossenen Radbremsen den Hauptzylinderdruck in der Ringkammer 43 übersteigen kann.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Umschaltven­ tile 12, 13 hydraulisch angesteuert. Alternativ ist aber auch eine elektromagnetische Ansteuerung der Umschaltventile mög­ lich, wenn in den Bremskreisen 2, 3 elektrische Drucksensoren angeordnet sind. Der Antrieb der Pumpe 19 kann durch einen Elektromotor oder auch mit Hilfe eines Getriebes durch den Fahrzeugmotor oder das Fahrzeuggetriebe erfolgen. Ebenso kann anstelle einer gesonderten Pumpe 19 eine entsprechend dimen­ sionierte Lenkhilfspumpe zusätzlich zur Versorgung des Brems­ systems herangezogen werden. Die erfindungsgemäße Bremsanlage eignet sich auch zur Steuerung des Bremsdrucks an den Rad­ bremsen 16, 17 mit Hilfe einer Bremsschlupfregeleinrichtung da die Pumpe 19 die für eine solche Regelung erforderliche Druckmittelmenge zur Verfügung stellt.

• Bezugszeichenliste:  1 Tandemhauptzylinder
   2 erster Bremskreis
   3 zweiter Bremskreis
   4 Bremspedal
   5 Bremsleitung
   6 Bremsleitung
   7 Radbremse
   8 Radbremse
   9 Leitung
  10 Leitung
  12 Umschaltventil
  13 Umschaltventil
  14 Bremsleitung
  15 Bremsleitung
  16 Radbremse
  17 Radbremse
  18 Bremsventil
  19 Pumpe
  20 Behälter
  21 Steuerkammer
  22 Steuerkammer
  23 Steuerkolben
  24 Steuerkolben
  25 Ventilkammer
  26 Schließkörper
  27 Ventilbohrung
  28 Druckleitung
  29 Rückschlagventil
  30 Rückschlagventil
  31 Steuerleitung
  32 Ventilbohrung
  33 Ventilkolben
  34 Dichtring
  35 Querbohrung
  36 Sackbohrung
  37 Stirnfläche
  38 Schließkörper
  39 Stößel
  40 Anschlag
  41 Anschlaghülse
  42 Druckfeder
  43 Ringkammer
  44 Steuerkammer
  45 Ventilkammer

Claims (7)

1. Hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem direkt betätigbaren Hauptbremszylinder und wenig­ stens zwei durch den Hauptbremszylinder betätigbaren Rad­ bremsen und mit einer motorgetriebenen Vorrichtung zur Brems­ druckerzeugung, die an den Hauptbremszylinder und wenigstens eine Radbremse anschließbar und durch den Druck im Haupt­ bremszylinder steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die motorgetriebene Vorrichtung zur Bremsdruckerzeugung aus einer hydraulischen Pumpe (19) und einem hydraulisch betätigbaren Bremsventil (18) zur Steuerung des Drucks am Ausgang (27, 28) der Pumpe (19) besteht und daß am Ausgang des Hauptbremszy­ linders (1), der zu der an die Pumpe (19) anschließbaren Rad­ bremse (16, 17) führt, ein Umschaltventil (12, 13) vorgesehen ist, das bei einem Druck am Ausgang der Pumpe in Schließstel­ lung geschaltet wird.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgang der Pumpe (19) oder des Bremsventils (18) ein Rück­ schlagventil (30, 31) angeordnet ist.

3. Hydraulische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (19) im drucklosen Umlauf über ein in unbetätigter Stellung offenes Bremsventil (18) in einen Behälter (20) fördert, wobei am Pumpenausgang eine Druckleitung (28) zu der oder den Radbremsen (16, 17) abzweigt, und daß das an dem Hauptbremszylinder angeschlossene Bremsventil (18) durch den Hauptzylinderdruck in eine Drossel­ oder Schließstellung steuerbar ist.

4. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsventil (18) einen Schließkörper (26) aufweist, der durch einen vom Druck im Hauptbremszylinder (1) beaufschlagbaren Steuerkolben (23, 24) gegen den Pumpenstrom an einen Ventilsitz (27) andrückbar ist.

5. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbremszylinder (1) ein Tandemhauptzylinder ist, an dessen Bremskreise (2, 3) jeweils ein Steuerraum (21, 22) des Bremsventils (18) angeschlossen ist, wobei das Bremsventil (18) zwei Steuerkolben (23, 24) in Tandemanordnung aufweist, die mit gleichen Wirkflächen die Steuerräume (21, 22) begrenzen und gemeinsam auf den Schließ­ körper (26) einwirken.

6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bremskreis (2, 3) wenigstens zwei Radbremsen (16, 8 bzw. 17, 7) und ein Umschaltventil (12 bzw. 13) aufweist, an das eine Radbremse angeschlossen ist.

7. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Scheibenbremsen als Fahrbremsen und Trommelbremsen als Feststellbremsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben­ bremsen an den Hauptbremszylinder (1) und die Pumpe (19) anschließbar sind und die Trommelbremsen einen Radbremszylin­ der enthalten, der nur an den Hauptbremszylinder anschließbar ist.