DE102008055663A1

DE102008055663A1 - Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102008055663A1
Application number: DE102008055663A
Authority: DE
Inventors: Georg Sonnenschein; Kristijan Tarandek; Ronald Kley
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2009-06-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage, umfassend ein elektrohydraulisches Fahrzeugsystem mit Schlupfregelung, umfassend eine elektronisch gereglete Hydraulikeinheit HCU mit wenigstens einer hydraulischen Pumpe 7 als Druckquelle, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit 19 neben einer hydraulischen Arbeitskammer 20 mit veränderlichem Volumen zumindest einen druckmittelfreien Raum 22, 26 mit veränderlichem Volumen umfasst, die jeweils von einem Kolben 21, 24 begrenzt sind, und wobei der druckmittelfreie Raum 22, 26 über den Be- oder Entlüftungskanal 27 pneumatisch mit Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht. Zur Vermeidung vom Ausgasen der Bremsflüssigkeit ist vorgesehen, dass die hydraulische Pumpe 7 die Kolben-Zylinder-Einheit 19 antreibt, was eine hydraulische Vorladung erlaubt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage umfassend ein elektrohydraulisches Fahrzeugsystem mit Schlupfregelung, und umfassend eine elektronisch geregelte Hydraulikeinheit mit wenigstens einer hydraulischen Pumpe als Druckquelle.
Derartige Fahrzeugbremsanlagen verfügen über einen sogenannten Niederdruckspeicher, welcher im Saugpfad der hydraulischen Pumpen angeordnet ist. Der Niederdruckspeicher ist grundsätzlich als federbeaufschlagte Kolben-Zylinder-Einheit ausgeführt. Dadurch wird es ermöglicht, Druckmittelvolumina, die aus Radbremsen abgelassen werden, rasch aufzunehmen, um dieses Volumen mit Hilfe der hydraulischen Pumpe vor die Radbremsen zu fördern. Eine Vorladewirkung geht von diesen Niederdruckspeichern nicht aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kavitation und Gasblasenbildung bei Ansaugprozessen im Saugpfad der hydraulischen Pumpe zu vermeiden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Ansaugverhalten und die Druckaufbaudynamik der Pumpe zu verbessern.
Die Aufgabe wird zusammen mit der nachstehend angegebenen Merkmalskombination gelöst. Demnach wird eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit von der hydraulischen Pumpe angetrieben, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit neben einer hydraulischen Arbeitskammer mit veränderlichem Volumen zumindest einen druckmittelfreien Raum mit veränderlichem Volumen umfasst, welcher mit einem pneumatischen Be- oder Entlüftungskanal versehen ist, und dass der druckmittelfreie Raum über den Be- oder Entlüftungskanal pneumatisch mit Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht.
Indem die Kolben-Zylindereinheit unmittelbar direkt mit der hydraulischen Pumpe verbunden ist, und von dieser angetrieben ist, wird es ermöglicht, den Saugzweig der hydraulischen Pumpe mit einem Vorladedruck zu beaufschlagen. Durch die erfindungsgemäße Vorladung wird insbesondere einer Auslagerung von gelöster Luft aus der Bremsflüssigkeit entgegengewirkt. Weiterhin wird die Wirkung der Druckquelle bei Tieftemperaturen verbessert. Indem eine pneumatische Druckentlastung für das Kolben-Zylinder-Aggregat vorgesehen ist, wird ein effektiver Antrieb vom Kolben-Zylinder-Aggregat ermöglicht.
Weitere Einzelheiten sowie Weiterbildungen der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
1 Schaltplan einer erster Ausführungsform, und
2 Schaltplan einer zweiten Ausführungsform.
Die Figuren verdeutlichen im Prinzip ein Fahrzeugbremssystem 1 enthaltend eine Betätigungseinheit 2, Radbremsen 3–6 in einem oder mehreren Bremskreisen VA, HA und Hydraulikleitungen zur direkten Verbindung der Betätigungseinheit 2 mit den Radbremsen 3–6, sowie eine zwischengeschaltete Hydraulikeinheit HCU aufweisend einen Aufnahmekörper für eine Druckquelle in Gestalt einer hydraulischen Pumpe 7, sowie mit verschiedenen stromlos offenen oder stromlos geschlossenen elektromagnetisch betätigbaren Ventilen 8–17, die als Einlass- oder Auslassventile wirksam sind, und eine Druckmodulation oder Fremdbetätigung der Radbremsen 3–6 ermöglichen. Ein Saugpfad der Pumpe 7 ermöglicht es, nach Wunsch aus einem Hauptzylinder der Betätigungseinheit 2 oder aus den Radbremsen 3–6, respektive einem diesen nachgeschalteten Niederdruckspeicher 18, anzusaugen. Ganz prinzipiell ist hinzuzufügen, dass auch Ansaugprozesse aus einem drucklosen Fluidtank möglich sind, ohne die Erfindung zu verlassen.
Wie aus der Figur hervorgeht, wird eine Kolben-Zylinder-Einheit 19 von einem abgezweigten Teilvolumenstrom der Pumpe 7 angetrieben. Zu diesem Zweck ist ausgehend vom Pumpendruckpfad eine Verbindung zu einem volumenveränderlichen Druckmittelraum 20 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 vorgesehen. Der Druckmittelraum 20 ist von einem verschiebbaren Kolben 21, nämlich einem Arbeitskolben, mit definierter Kolbenfläche A1 begrenzt, welcher den Druckmittelraum 20 von einem druckmittelfreien Raum 22 abtrennt. Der Kolben 21 ist über ein Kupplungs- oder Übertragungselement 23 mit einem anderen verschiebbaren Kolben 24, nämlich einem Servokolben, mit definierter Kolbenfläche A2 verbunden. Dieser Kolben 24 begrenzt seinerseits einen volumenveränderlichen Druckmittelraum 25 und trennt diesen von einem druckmittelfreien Raum 26. Wie gezeigt ist A1 kleiner A2. Der volumenveränderliche Druckmittelraum 25 steht weiterhin hydraulisch mit dem Saugpfad der Pumpe 7 derart in Verbindung, dass Druckmittelvolumen aus dem Druckmittelraum 25 in den Saugpfad verlagert werden kann. Zwischen den beiden Druckmittelräumen 20, 25 besteht keinerlei direkte hydraulische Verbindung. Zumindest der druckmittelfreie Raum 26, bevorzugt beide druckmittelfreien Räume 22, 26 stehen über einen oder mehrere Be- oder Entlüftungskanäle 27 mit Umgebungsatmosphäre in Verbindung. Dadurch ist ein pneumatischer Druckausgleich gegeben, was einen effektiven Kolbenantrieb mit geringen Verlusten ermöglicht. Der pneumatische Druckausgleich erfolgt bevorzugt über ein Kurbelgehäuse der hydraulischen Pumpe 7.
Die Funktion von der Kolben-Zylinder-Einheit 7 ist im Einzelnen wie folgt: Die Pumpenförderung, und der dementsprechend abgezweigte Teilvolumenstrom, bewirkt durch die Füllung vom Druckmittelraum 20 eine Verschiebung vom Kolben 21. Das Kupplungs- oder Übertragungselement 23 bewirkt die Mitnahme von dem anderen Kolben 24.
Wie die Ausführungsformen zeigen, kann das Kupplungs- oder Übertragungselement 23 entweder starr als (Kolben-)Stange oder als Federelement ausgebildet sein. Soweit eine starre bewegungsübertragende Kupplung Verwendung findet, wird eine Parallelverschiebung der beiden Kolben 21, 24 erzwungen, die bewirkt, dass die Kolbenverschiebung beider Kolben 21, 24 identisch, mit anderen Worten synchron, erfolgt. Demgegenüber bewirkt eine Kupplung mit Hilfe von einem Federelement eine elastische Abstützung und ermöglicht asynchrone Kolbenverschiebungen auf Basis von einem anders gelagerten Gleichgewicht.
Zur effektiven pneumatischen Entlüftung der beiden druckmittelfreien Räume 22, 26, kann eine zentrale Bohrung in Verlängerung des Be- und Entlüftungskanals 27 durch eine Kolbenstange geführt sein. Wenn diese Belüftung z. B. an einen Kurbelraum der Pumpe 7 angeschlossen wird, der seinerseits Atmosphärenzugang hat, ist das System über diese Kurbelraumbelüftung effektiv gegen Verschmutzung und eindringende Feuchtigkeit geschützt.
Es bleibt hinzuzufügen, dass entweder der Arbeitskolben oder der Servokolben zusätzlich permanent durch eine Feder 28 beaufschlagt sein kann, die in einem der Druckmittelräume 20, 25 platziert ist, und sich am Gehäuse vom Kolben-Zylinder-Aggregat abstützt. Durch diese Maßnahme ist sicher gestellt, dass die Kolben 21, 24, besonders bei fehlendem Antrieb also inaktivem Pumpen-Förderbetrieb, grundsätzlich in eine Endlage gedrückt sind. Diese Rückstellkraft wird wie die Antriebskraft über das Kupplungselement 23 übertragen.
Aus den genannten Beziehungen folgt, dass dem Saugzweig ein hydraulisches Volumen und folglich ein hydraulischer (Lade-)Druck aufprägbar ist. Das Verhältnis zwischen abgezweigtem Druck und aufgeprägtem Druck ist entsprechend dem Flächenverhältnis der Kolben 21, 24 untersetzt vorgesehen.
Ganz prinzipiell kann die Kolben-Zylinder-Einheit 19 als gesonderte, gewissermaßen zusätzliche, externe Unterbaugruppe an dem Aufnahmekörper für die hydraulische Pumpe 7 befestigt sein. Eine andere Variante geht dahin, dass die Kolben-Zylinder-Einheit 19 in den Aufnahmekörper integriert oder darin teilweise integriert vorgesehen ist.
Funktionale Vorteile des Gesamtsystems liegen insbesondere darin begründet, dass die Anordnung besonders bei Tieftemperaturen einen guten Füllungsgrad der Pumpe 7 ergibt. Die Funktion der vorgeschlagenen Kolben-Zylinder-Einheit 19 zeigt über deren gesamten Temperaturbereich von etwa –40 bis etwa +120°C im Vergleich mit Membranspeichern unter Verwendung von Kunststoffmembranen nur geringfügig verändertes Verhalten.
Eine nebengeordnete Lösung des in Rede stehenden Problems verfügt nicht nur über eine hydraulische Pumpe 7, die die Kolben-Zylinder-Einheit 19 antreibt, und dadurch gewissermaßen eine hydraulische Vorladung erlaubt, sondern weiterhin ein, in den Saugpfad implementiertes Druckbegrenzungsventil 29. Das Druckbegrenzungsventil 29 ist als normal geöffnetes Ventil ausgebildet, das bei Bedarf geschlossen wird. Das genannte Druckbegrenzungsventil 29 kann oberhalb von einem vorgegebenen Grenzdruck in eine Schließstellung geschaltet werden. Zu diesem Zweck ist das Druckbegrenzungsventil 29 bevorzugt als elektromagnetisch ansteuerbares Schaltventil ausbildbar.
Eine besonders vorteilbehaftete Gestaltung der Ausführungsform besteht darin, dass das Druckbegrenzungsventil 29 so an der Kolben-Zylinder-Einheit 19 vorgesehen ist, dass in dem Saugpfad ein weitgehend konstanter Vorladedruck von etwa 1 bis 1,5 bar vorliegt. Es versteht sich, dass grundsätzlich auch Mischformen der oben beschriebenen Ausführungsformen möglich sind, und dass es denkbar beziehungsweise vorteilhaft ist, wenn das Druckbegrenzungsventil 29 immer zusammen mit der Kolben-Zylinder-Einheit 19 eingesetzt wird.

1: Fahrzeugbremssystem
2: Betätigungseinheit
3: Radbremse
4: Radbremse
5: Radbremse
6: Radbremse
7: Pumpe
8: Ventil
9: Ventil
10: Ventil
11: Ventil
12: Ventil
13: Ventil
14: Ventil
15: Ventil
16: Ventil
17: Ventil
18: Niederdruckspeicher (NDS)
19: Kolben-Zylinder-Einheit
20: Druckmittelraum
21: Kolben
22: druckmittelfreier Raum
23: Kupplungselement
24: Kolben
25: Druckmittelraum
26: druckmittelfreier Raum
27: Be- und Entlüftungskanal
28: Feder
29: Druckbegrenzungsventil

Claims

Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage umfassend ein elektrohydraulisches Fahrzeugsystem mit Schlupfregelung, umfassend eine elektronisch geregelte Hydraulikeinheit (HCU) aufweisend einen Aufnahmekörper mit wenigstens einer hydraulischen Pumpe (7) als Druckquelle, wobei die hydraulische Pumpe (7) eine Kolben-Zylinder-Einheit (19) antreibt, die eine hydraulische Vorladung der hydraulischen Pumpe (7) erlaubt, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit (19) neben einem Druckmittelraum (20, 25) mit veränderlichem Volumen zumindest einen druckmittelfreien Raum (22, 26) mit veränderlichem Volumen umfasst, welcher mit einem pneumatischen Be- oder Entlüftungskanal (27) versehen ist, und dass der druckmittelfreie Raum (22, 26) über den Be- oder Entlüftungskanal (27) pneumatisch mit Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Be- oder Entlüftungskanal (27) in einen Kurbelraum der hydraulischen Pumpe (7) einmündet, welcher an die Umgebungsatmosphäre angeschlossen ist.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (19) einen verschiebbaren Servokolben aufweist, welcher zwei Räume mit veränderlichem Volumen voneinander trennt, und dass die Kolben-Zylinder-Einheit (19) einen verschiebbaren Arbeitskolben aufweist, welcher zwei Räume mit veränderlichem Volumen voneinander trennt, wobei Servokolben und Arbeitskolben gekoppelt sind, und verschiebbar vorgesehen sind.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Servokolben und der Arbeitskolben starr miteinander verbunden sind.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Servokolben und Arbeitskolben durch eine Kolbenstange verbunden sind.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange zur Verbindung von zwei druckmittelfreien Räumen (22, 26) mit einer Durchgangsbohrung versehen ist.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Arbeitskolben und Servokolben elastisch aneinander abgestützt sind, und dass zwischen Arbeitskolben und Servokolben ein Federelement in einem druckmittelfreien Raum (22, 26) vorgesehen ist, wobei ein Ende des Federelementes am Arbeitskolben abgestützt ist, und wobei ein Ende des Federelementes am Servokolben abgestützt ist.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Schraubenfeder ausgebildet ist.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelraum (20) eine Rückstellfeder für den Servokolben aufnimmt, und dass die Rückstellfeder einerseits am verschiebbaren Servokolben und andererseits zumindest mittelbar an einem festen Gehäuse angeordnet ist.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (19) in einem Aufnahmekörper der Hydraulikeinheit (HCU) integriert vorgesehen ist.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage umfassend ein elektrohydraulisches Fahrzeugsystem mit Schlupfregelung, umfassend eine elektronisch geregelte Hydraulikeinheit (HCU) aufweisend einen Aufnahmekörper, mit wenigstens einer hydraulischen Pumpe (7) als Druckquelle, wobei die hydraulische Pumpe (7) eine Kolben-Zylinder-Einheit (19) antreibt, die eine hydraulische Vorladung der hydraulischen Pumpe (7) erlaubt, und wobei in dem Saugpfad der hydraulischen Pumpe (7) ein Druckbegrenzungsventil (29) eingefügt ist.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil als normal geöffnetes Ventil vorgesehen ist.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil oberhalb von einem vorgegebenen Grenzdruck im Saugpfad in eine Schließstellung schaltet.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil als Schaltventil ausgebildet ist.
Elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil derart an der Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen ist, dass in dem Saugpfad ein weitgehend konstanter Vorladedruck von etwa 1 bis 1,5 bar vorgesehen ist.