DE102008022429A1 - Elektrohydraulisches Aggregat - Google Patents

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Ralph Gronau
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Continental Teves AG and Co OHG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Aggregat für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere Hydraulikkreise, umfassend ein Pumpensystem mit wenigstens zwei Fördervorrichtungen 13, 20; 13, 14, 20 je Hydraulikkreis sowie umfassend Mittel zur Fremdbetätigung, um zusätzliche Funktionen wie insbesondere Abstandsregelung oder Ähnliches zu ermöglichen. Zur verbesserten Anpassung und Variation des Pumpensystems an einen Lastfall ist vorgesehen, dass die Fördervorrichtungen 13, 20; 13, 14, 20 zuschaltbar und/oder abschaltbar vorgesehen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Aggregat für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Pumpensystem sowie Mittel zur Fremdbetätigung, um zusätzliche Funktionen wie insbesondere Abstandsregelung oder ähnliches zu ermöglichen.
  • Üblicherweise sind die zur Anwendung kommenden elektrohydraulischen Aggregate so dimensioniert, dass deren elektrohydraulischen Bauelemente alle denkbaren, sicherheitskritischen Lastfälle und Anforderungen erfüllen können. Dies macht es erforderlich, das Aggregat, insbesondere dessen Pumpensystem konstruktiv an die jeweilige Applikation anzupassen, indem beispielsweise Hub und Kolbendurchmesser vom Pumpensystem an die Bedingungen von dem entsprechenden Fahrzeug angepasst werden. Denn unter prinzipiell vergleichbaren Bedingungen erfordert eine elektronische Bremsenregelung bei einem leichten Kleinwagen grundsätzlich andere Druckmittelströme bei anderem Druckniveau, als eine elektronische Regelung bei einem schweren Fahrzeug der Oberklasse.
  • Eine weitere Problematik besteht darin, dass die Anforderungen an ein elektrohydraulisches Aggregat betreffend Zusatz- und Mehrwertfunktionen stark gestiegen sind.
  • Denn es wird gefordert, dass Regeleingriffe mit hohem Bedienungskomfort umgesetzt werden, wobei es primär darauf ankommt, komfortbeeinträchtigende Rückwirkungen, wie insbesondere störende haptische Pedalrückwirkungen, Lenkradreaktionen, akustische Rückwirkungen und auch unerwünschte Fahrzeugreaktionen zu vermeiden.
  • Um die Anforderungen an Leistung, Bauraum und Kosten zu erfüllen, sieht die Konzeption der bekannten elektrohydraulischen Aggregate vor, dass eine einzige Radialkolbenpumpe je Bremskreis vorliegt. Bei sogenannter schwarz/weiß-Bremskreisaufteilung, wobei die Radbremsen einer angetriebenen Achse sowie die Radbremsen einer nicht angetriebenen Achse jeweils in gesonderten Bremskreisen organisiert sind, ist im Abstandsregelungsmodus, insbesondere bei relativ geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten, negativ aufgefallen, dass die ungleichförmige Fördercharakteristik der Radialkolbenpumpe zu unerwünschten Rückwirkungen führen kann, indem Fahrzeuglängsschwingungen spürbar sind. Bei einer sogenannten Diagonalaufteilung kann die Fördercharakteristik der Radialkolbenpumpe im Abstandsregelungsmodus insbesondere zu komfortbeeinträchtigenden Lenkradreaktionen führen.
  • Wenn der Radialkolbenpumpe Pulsationsdämpfungsmittel nachgeschaltet sind, ermöglicht dies eine nachträgliche Reduktion von Symptomen auf Kosten einer kompakten Bauweise.
  • Um die Entstehung von Pulsationen zu reduzieren, wurde bereits grundsätzlich vorgeschlagen, eine Mehrkolbenpumpe mit drei Fördervorrichtungen je Bremskreis vorzusehen.
  • Durch ständigen parallelen Betrieb aller Fördervorrichtungen wird die Ungleichförmigkeit im Druck- oder Saughub reduziert, und der Fördervolumenstrom wird erhöht. Jedoch ermöglicht es eine derartige Mehrkolbenpumpe prinzipiell nicht, die Volumenstromcharakteristik abzuändern, weil stets sämtliche Fördervorrichtungen gleichzeitig wirksam sind.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfache Adaption eines elektrohydraulischen Aggregates, insbesondere von dessen Pumpensystem, an unterschiedliche Lastfälle und Fördersituationen zu ermöglichen, und auch die Pulsationswirkung zu reduzieren.
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen vom Anspruch 1 gelöst. Jedem der Bremskreise sind wenigstens zwei, zueinander parallel angeordnete, Pumpvorrichtungen für unterschiedliche Fördersituationen zugeordnet, wobei die beiden Pumpvorrichtungen unterschiedlich dimensioniert sind.
  • Erfindungsgemäß ist eine der Pumpvorrichtungen auf einen hohen Volumenstrom gewissermaßen als Hochleistungspumpe auszulegen, während die andere der Pumpevorrichtungen gewissermaßen als Komfortpumpe mit einem geringen Volumenstrom ausgelegt ist. Dadurch wird es ermöglicht, dass bei besonders komfortkritischen Fördersituationen, wie beispielsweise bei einer Abstandsregelung und bei geringem Fahrzeuggeschwindigkeitsniveau, selektiv die Komfortpumpe mit geringem Volumenstrom Verwendung finden kann, während für andere Situationen eine andere Aufteilung Anwendung findet.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der schematischen Zeichnung hervor.
  • In der Zeichnung zeigt:
  • 1 einen Schaltplan umfassend zwei Pumpvorrichtungen je Bremskreis, gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 2 einen Schaltplan umfassend drei Pumpvorrichtungen je Bremskreis, gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Zunächst sei kurz eine prinzipielle hydraulische Verschaltung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage erläutert.
  • Eine Bremsanlage umfasst meist einen pneumatischen Bremskraftverstärker 1 und einen, einen Druckmittelvorratsbehälter 2 aufweisenden, Hauptbremszylinder 3 oder Simulator, dessen Druckkammern über jeweils eine Bremsleitung 4 mit Radbremsen 5, 6 verbunden werden können. Die Druckkammern und die Radbremsen 5, 6 sind paarweise in sogenannten Bremskreisen zusammengefasst. Bei der Organisation der Bremskreise ist grundsätzlich eine sogenannte Diagonalaufteilung unter Zusammenfassung von diagonal gegenüberliegenden Radbremsen der Vorderachse sowie der Hinterachse eines Fahrzeugs möglich, wobei prinzipiell auch andere Aufteilungen wie beispielsweise die sogenannte Schwarz/Weiß Aufteilung unter paarweiser Kombination der Radbremsen jeweils einer Achse möglich ist. Die Organisation der Radbremsen kann insbesondere im Abstandregelungsbetrieb prinzipiell unterschiedliche, negative Komfortbeeinträchtigungen initiieren, indem eine Schwarz/Weiß-Aufteilung primär zu Fahrzeuglängsschwingungen tendiert, während die Diagonalaufteilung Lenkradvibrationen hervorrufen kann.
  • Zur Erfassung eines fahrerseitig eingesteuerten Drucks in einer Verbindung zwischen Druckkammer und Radbremsen 5, 6 dient meist ein nicht gezeigter Drucksensor in der Bremsleitung 4, welche die Druckkammer mit den Radbremsen 5, 6 vom Bremskreis I verbindet. Es kann weiterhin sinnvoll sein, zusätzliche Drucksensoren im Bereich von Radbremskreisen anzuordnen.
  • Ein Aufnahmekörper (HCU) umfasst die elektromagnetischen Ventile 7–10 und im wesentlichen die hydraulische Verbohrung. Damit bildet der Aufnahmekörper – neben einer nicht gezeigten elektronischen Regeleinheit – ein Kernstück eines elektrohydraulischen Aggregates. Innerhalb Radbremskreisen ist jeder Radbremse 5, 6 jeweils ein stromlos offenes Einlassventil 7, 9 und jeweils ein stromlos geschlossenes Auslassventil 8, 10 zugeordnet. An die Radbremsen 5, 6 ist eine Rücklaufleitung 11 angeschlossen, welche zurück zu der jeweiligen Hauptzylinder-Druckkammer führt. Die Auslassventile 8, 10 sind zum Druckabbau in der Radbremse vorgesehen. Weiterhin ist in die Rücklaufleitung 11 zumindest ein Niederdruckspeicher 12 integriert, welcher abgelassenes Fluid blitzschnell aufnehmen kann, falls dies nicht alleine durch Pumpenförderung in ausreichendem Maß erledigt werden kann.
  • Jeder Bremskreis weist ein Pumpensystem mit mehreren Fördervorrichtungen 13, 14, 20 auf. Die Fördervorrichtungen 13, 14, 20 verfügen saugseitig über jeweils einen Eingang E1, E2, E3 und sind vom Radialkolbentyp. Zu deren Antrieb ist ein gemeinsamer Elektromotor vorgesehen. Es liegt ein geschlossenes System, ohne gesonderte Druckmittelverbindung zum Druckmittelbehälter 2 vor.
  • Um einen Wechsel zwischen ABS-Rückförderbetrieb (in Richtung Hauptbremszylinder) oder eine Fremdbetätigung der Radbremsen mittels der Fördervorrichtungen 13, 14, 20 zu ermöglichen, mündet je Bremskreis stromabwärts zwischen den Niederdruckspeicher 12 und einem schematisch verdeutlichten Eingang E1 einer Fördervorrichtung 13 eine Saugleitung 15 in die Bremsleitung 4 ein. In die Saugleitung 15 ist ein elektromagnetisch betätigbares stromlos geschlossenes Umschaltventil 17 eingesetzt, das beispielsweise bei aktiver Fahrdynamikregelung eine Druckmittelverbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 3, dem Druckmittelvorratsbehälter 2 und dem Eingang E1 der Fördervorrichtung 13 herstellt. Weiterhin ist jedem Bremskreis in der Bremsleitung 4 ein elektromagnetisches Trennventil 18 zugeordnet, das es im Zusammenspiel mit dem Umschaltventil 17 ermöglicht, fahrerunabhängig also fremdbetätigt, Druck in den Radbremsen 5, 6 aufzubauen, wenn beispielsweise Abstandsregelungseingriffe oder Fahrstabilitätsregeleingriffe gefordert sind.
  • Zwecks Anpassung an unterschiedliche Förderbedingungen sind die Fördervorrichtungen 13, 14, 20 in jedem Bremskreis parallel zueinander platziert. Die Fördervorrichtung 13 verfügt über einen Saugpfad, wie vorstehend beschrieben. Die zusätzliche Fördervorrichtung 20 ist zu- oder abschaltbar ausgebildet, indem ein gesonderter Saugkanal 16 zwischen Hauptzylinder und Eingang E3 dieser Fördervorrichtung 20 angeordnet ist.
  • Für die Zu- und Abschaltung der gesonderten Fördervorrichtung 20 ist ein gesondertes Ventilschaltmittel 19 in den gesonderten Saugkanal 19 eingefügt. Dieses Ventilschaltmittel 19 ist, vergleichbar dem Umschaltventil 17 in der benachbarten Saugleitung, stromlos geschlossen ausgebildet. Das Ventilschaltmittel 19 übernimmt gewissermaßen die Funktion von einem, prinzipiell nicht gezeichneten, differenzdruckgesteuerten Saugventil, welches üblicherweise der Saugventilation dient. Im Ergebnis wird es ermöglicht, den gesonderten Saugkanal 16 gezielt zu öffnen oder zu verschließen. Wenn eine Förderung mit der gesonderten Fördervorrichtung 20 nicht gewünscht ist, bleibt der gesonderte Saugkanal 16 verschlossen. Dadurch kann die Fördervorrichtung 20 keinen Förderstrom emittieren. Eine weitere Wirkung von dem Ventilschaltmittel 19 kann darin bestehen, mehrere Fördervorrichtungen, zur Erfüllung einer Förderaufgabe, zu bündeln oder eine prinzipiell vorgesehene Bündelung aufzutrennen, wie nachstehend anhand von 2 erläutert wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei zueinander parallel platzierten Fördervorrichtungen 13, 14, 20 eines Hydraulikkreises unterschiedliche hydromechanische Abstimmungen, wie insbesondere unterschiedliche Kolbendurchmesser und/oder Kolbenhübe aufweisen. Unterschiedliche Kolbenhübe sind beispielsweise dadurch darstellbar, dass zwei gesonderte Exzenter zum Antrieb der Pumpenkolben vorgesehen sind, und dass die Exzentrizität der Exzenter unterschiedlich ausgebildet ist.
  • Die Ausführungsform nach 1 ermöglicht demnach den folgenden adaptiven Betrieb der Fördervorrichtungen 13, 20. Für ABS-Rückförderaufgaben ist die Fördervorrichtung 13 vorgesehen, deren Eingang E1 mit dem Niederdruckspeicher 12 in Verbindung steht. Für fremdbetätigte Druckaufbauvorgänge wie insbesondere für Abstandsregeleingriffe wird üblicherweise das Trennventil 18 geschlossen, und das Umschaltventil 17 geöffnet, so dass dieselbe Fördervorrichtung 13 einen Druckaufbau in den Radbremsen 5, 6 initiieren kann. In Abänderung dieser üblichen Vorgehensweise ermöglicht die Erfindung eine adaptive Anpassung der Fördercharakteristik des Pumpensystems, indem selektive nur die Fördervorrichtung 20 im Sinne einer Komfortpumpe mit geringem Förderstrom oder nur die Fördervorrichtung 13 beziehungsweise eine Kombination der Fördervorrichtungen 13, 20 in Betrieb genommen werden kann.
  • Weil die 1 und 2 in weiten Teilen übereinstimmen, sind übereinstimmende Merkmale mit übereinstimmenden Bezugsziffern versehen. Nachstehend wird daher ausschließlich auf die Besonderheiten der 2 eingegangen.
  • Die 2 unterscheidet sich von der vorstehend erläuterten 1, indem insgesamt insgesamt 3 Fördervorrichtungen 13, 14, 20 parallel zueinander vorgesehen sind, welche Eingänge E1, E2, E3 aufweisen.
  • Zwischen dem Eingang E3 der Fördervorrichtung 20 und dem Hauptzylinder 3 ist ein gesonderter Saugkanal 16 wie in 1 mit einem gesonderten Ventilschaltmittel 19 vorgesehen ist. Durch diese Bauweise wird ein adaptiver Betrieb wie folgt ermöglicht.
  • Für ABS-Rückförderbetrieb sind prinzipiell die beiden parallel geschalteten Fördervorrichtungen 13, 14 zuständig.
  • Eine Druckmittelversorgung für fremdbetätigte Regeleingriffe wird durch selektive Inbetriebnahme der Fördervorrichtung 20, durch selektive Inbetriebnahme der Fördervorrichtungen 13, 14 oder durch gemeinsame Inbetriebnahme aller Fördervorrichtungen 13, 14, 20 ermöglicht. Dadurch, und beispielsweise durch eine Drehzahlsteuerung oder Drehzahlregelung des Antriebs der Fördervorrichtungen 13, 14, 20 wird eine besonders feinfühlige Förderstromanpassung ermöglicht, was Komfortbeeinträchtigungen unterbindet.
  • Es versteht sich, dass die hydromechanische Abstimmung der Fördervorrichtungen 13, 14, 20 entsprechend der Erläuterung zu 1 unterschiedlich dimensioniert sein kann, um eine noch feinerer Anpassung an die unterschiedlichen Förderbedingungen und Anwendungsfälle zu ermöglichen.
  • Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht es daher bei einem Mehrkolbenpumpensystem zusammenfassend, dieses Pumpensystem nach Wunsch von Anwendungsfall zu Anwendungsfall mit einfachen Mitteln durch Saugdrosselung einer gesonderten Pumpe derart abzuändern, dass mit derselben Hydraulik eine Hochleistungspumpe mit einem hohen Volumenstrom sowie eine Komfortpumpe mit einem verringerten Volumenstrom bereitgestellt werden kann. Durch diese Maßnahme wird eine verbesserte Adaption und Anpassung eines Mehrkolbenpumpensystems an die Anforderungen einer Fahrzeugbremshydraulik ermöglicht, und besonders der Betätigungskomfort erhöht, indem unnötige Pulsationsrückwirkungen reduziert sind.
    • 1
    Bremskraftverstärker
    2
    Druckmittelvorratsbehälter
    3
    Hauptzylinder
    4
    Bremsleitung
    5
    Radbremse
    6
    Radbremse
    7
    Einlassventil
    8
    Auslassventil
    9
    Einlassventil
    10
    Auslassventil
    11
    Rücklaufleitung
    12
    Niederdruckspeicher
    13
    Fördervorrichtung
    14
    Fördervorrichtung
    15
    Saugleitung
    16
    Saugkanal
    17
    Umschaltventil
    18
    Trennventil
    19
    Ventilschaltmittel
    20
    Fördervorrichtung
    E1, 2, 3
    Eingang

Claims (7)

  1. Elektrohydraulisches Aggregat für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere Hydraulikkreise, umfassend ein Pumpensystem mit wenigstens zwei Fördervorrichtungen (13, 14; 20) je Hydraulikkreis sowie umfassend Mittel zur Fremdbetätigung, um zusätzliche Funktionen wie insbesondere Abstandsregelung oder ähnliches zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Fördervorrichtungen (13, 20; 13, 14, 20) zur Anpassung an unterschiedliche Förderbedingungen zuschaltbar und/oder abschaltbar vorgesehen sind.
  2. Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zuschaltung und/oder für die Abschaltung einer Fördervorrichtung (13, 20; 13, 14, 20) wenigstens ein gesondertes Ventilschaltmittel (19) vorgesehen ist.
  3. Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschaltmittel (19) einen Saugkanal (16) einer zuzuschaltenden oder einer abzuschaltenden Fördervorrichtung (13, 20; 13, 14, 20) öffnet oder verschließt.
  4. Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Fördervorrichtungen (13, 20; 13, 14, 20) eines Hydraulikkreises unterschiedliche Kolbendurchmesser und/oder Kolbenhübe aufweisen.
  5. Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschaltmittel (19) ausgebildet ist, um Förderströme mehrere Fördervorrichtungen (13, 20; 13, 14, 20) zur Erfüllung einer Förderaufgabe, zu bündeln oder eine Bündelung mehrerer Fördervorrichtungen aufzutrennen.
  6. Elektrohydraulisches Aggregat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt 3 Fördervorrichtungen (13, 20; 13, 14, 20) parallel zueinander vorgesehen sind, wobei zwischen einer der Fördervorrichtungen (20) und einem Hauptzylinder (3) ein gesonderter Saugkanal (16) vorgesehen ist.
  7. Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gesonderten Saugkanal (16) ein stromlos geschlossenes Pumpensaugventil als Ventilschaltmittel (19) vorgesehen ist.
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