DE102008055664A1

DE102008055664A1 - Fahrzeugbremssystem mit einem Volumenspeicher

Info

Publication number: DE102008055664A1
Application number: DE102008055664A
Authority: DE
Inventors: Georg Sonnenschein; Kristijan Tarandek
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2009-09-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbremssystem mit einem Volumenspeicher 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. Für eine bauraumsparende Integration in der HCU ist vorgesehen, dass die Kolben-Zylinder-Einheit 19 ein Speichergehäuse 27 in abgestufter Bauweise mit Stufenbohrungen zur Aufnahme von Kolben 21, 24 mit unterschiedlichen Kolbenflächen A1, A2 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbremssystem umfassend ein elektrohydraulisches Fahrzeugsystem mit Schlupfregelung, umfassend eine elektronisch geregelte Hydraulikeinheit (HCU) aufweisend einen Aufnahmekörper mit wenigstens einer hydraulischen Pumpe als Druckquelle, wobei die hydraulische Pumpe eine Kolben-Zylinder-Einheit antreibt, die eine hydraulische Vorladung der hydraulischen Pumpe erlaubt.
Ein derartiges Fahrzeugbremssystem mit einem angetriebenen Volumenspeicher ist aus der WO 2008/017726 A1 bekannt. Der angetriebene Volumenspeicher ermöglicht hochdynamische Druckaufbauvorgänge, weil ohne zusätzliche Ladepumpe, nur auf Grundlage von der Kolben-Zylinder-Einheit ein Vorladeeffekt im Saugpfad der hydraulischen Pumpe erzeugt und ausgenutzt wird. Die Entstehung von Kavitation im Saugpfad der Pumpe wird vermieden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen konkretisierten Vorschlag zur konstruktiven Gestaltung von einem gattungsgemäßen Fahrzeugbremssystem zu unterbreiten.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale von dem Patentanspruch 1 gelöst.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
1 einen Schaltplan eines Fahrzeugbremssystems mit einer hydraulisch angetriebenen Kolben-Zylinder-Einheit, und
2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Kolben-Zylinder-Einheit.
Die 1 verdeutlicht prinzipiell die hydraulische Schaltung von einem bevorzugt rekuperativ oder regenerativ genutzten Fahrzeugbremssystem 1 (Kurzname EHR) enthaltend eine Betätigungseinheit 2, die einen Betätigungssimulator mit hydraulischen Notbetätigungsmitteln oder eine konventionelle Hauptzylinder-Bremskraftverstärker Baueinheit enthalten kann. Radbremsen 3–6 sind in einem oder mehreren Bremskreisen einer Vorderachse VA und Hinterachse HA organisiert, und Hydraulikleitungen dienen zur Verbindung der Betätigungseinheit 2 mit den Radbremsen 3–6. Eine zwischengeschaltete Hydraulikeinheit HCU weist einen Aufnahmekörper für eine Druckquelle in Gestalt einer hydraulischen Pumpe 7, sowie verschiedene stromlos offene oder stromlos geschlossene, elektromagnetisch betätigbare Ventile 8–17 auf, 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 Reservoir, respektive dem 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 1 zeigt, wird in einem rekuperativ bremsbaren Hinterachskreis eine Kolben-Zylinder-Einheit 19, die teilweise in die HCU integriert ist, von einer Druckdifferenz, welche auf den Ansaugprozess sowie auf einen abgezweigten Teilvolumenstrom der Pumpe 7 zurückzuführen ist, angetrieben. Zu diesem Zweck ist ausgehend vom Pumpendruckpfad, noch vor einer staudruckerzeugenden Blende, eine Verbindung (Bypass) vorgesehen, die in einen Einlass E von einem volumenveränderlichen Druckmittelraum 20 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 einmündet. Die Abstimmung der ersichtlichen Blende am Ausgang der Pumpe 7 ist in diesem Zusammenhang so gewählt, dass besonders bei hohen Pumpendrehzahlen und oder hoher Druckaufbaudynamik Druckpulsationen abgemildert werden können, indem der Druckmittelraum 20 gewissermaßen als Dämpfungskammer genutzt wird. Der Druckmittelraum 20 ist von einem verschiebbaren Kolben 21 (Ladekolben) mit definierter Kolbenfläche A1 begrenzt, welcher den Druckmittelraum 20 von einem druckmittelfreien Raum 22 abtrennt.
Der Kolben 21 ist über einen Steuerkolben 23 mit einem anderen verschiebbaren Kolben 24, dem Speicherkolben mit definierter Kolbenflache A2 verbunden. Dieser Kolben 24 begrenzt seinerseits einen volumenveränderlichen Druckmittelraum 25, und trennt diesen von einem druckmittelfreien Raum 26. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die hydraulisch wirksame Kolbenfläche A1 von dem Vorladekolben 21 kleiner als die hydraulisch wirksame Kolbenfläche A2 von dem Speicherkolben 24 ausgebildet. Steuerkolben 23 und Kolben 24 sind jeweils federbeaufschlagt. Die deutlich gezeigte, abgestufte Bauwei se, wobei der integriert platzierte Kolben 21 die kleinere Kolbenfläche A1 aufweist, ermöglicht einen reduzierten Einbauraum innerhalb der HCU.
Der volumenveränderliche Druckmittelraum 25 steht weiterhin über einen Auslass A hydraulisch mit dem Saugpfad der Pumpe 7 derart in Verbindung, dass Druckmittelvolumen aus dem Druckmittelraum 25 in den Saugpfad der Pumpe 7 verlagert werden kann. Die Bezeichnungen Einlass E und Auslass A beziehen sich dabei ausschließlich in Bezug auf Pumpenbetrieb. Denn es ist durchaus möglich, dass Druckmittel aus dem Niederdruckspeicher 18 oder bei rationalisiertem Niederdruckspeicher 18 aus den Radbremsen 3,4 über den Auslass A in den Druckmittelraum 25 verlagert wird. Zwischen den beiden Druckmittelräumen 20, 25 besteht dagegen keinerlei direkte hydraulische Verbindung.
Weiterhin ist ein Rücklaufkanal RK mit einem stromlos offenen Rücklaufventil VRV ersichtlich. Der Rücklaufkanal RK ermöglicht eine Verbindung zwischen Einlass E und Auslass A der Kolben-Zylinder-Einheit 19. Für autonome Druckaufbauvorgänge werden Trennventil 8 und Rücklaufventil VRV geschlossen. Bei Druckabbau wird durch Öffnen des Rücklaufventils VRV ein Druckausgleich zwischen den Druckmittelräumen 20, 25 hergestellt.
Der druckmittelfreie Raum 26, bevorzugt beide druckmittelfreie Räume 22, 26 stehen über einen oder mehrere Be- oder Entlüftungskanäle 44 mit Umgebungsatmosphäre in Verbindung. Dadurch ist ein pneumatischer Druckausgleich gegeben, was einen effektiven Kolbenantrieb mit geringen Verlusten ermög licht. Der pneumatische Druckausgleich erfolgt bevorzugt über ein Kurbelgehäuse der hydraulischen Pumpe 7.
Der Volumenspeicher ist prinzipiell als gesondertes Modul ausgebildet, das in eine abgestufte Aufnahmebohrung der HCU eingeschraubt sein kann. Dadurch wird ein Baukastensystem derart ermöglicht, dass Bremssysteme mit oder ohne Volumenspeicher auf einfache Weise hergestellt werden können.
Ein Speichergehäuse 27 ist mit einem Deckel verschlossen und verfügt über mehrere Abschnitte, die im Durchmesser jeweils abgestuft ausgebildete Kolbenbohrungen 28–30 zur axial bewegbar geführten sowie jeweils abgedichteten Aufnahme von Kolben 21, Steuerkolben 23 und Kolben 24 aufweisen. Zur Abdichtung gegenüber dem Speichergehäuse 27 trägt jeder der Kolben 21, 23, 24 jeweils ein Dichtungselement 31, 32, 33. Ein Abschnitt der den Kolben 21 führt, ist im Aufnahmekörper integriert, während der Abschnitt, der den Kolben 24 führt, außerhalb von dem Aufnahmekörper platziert ist. Im Bereich von dem Steuerkolben 23 ist das Speichergehäuse 27 mit einer Konsole 34 versehen. Zwischen Konsole 34 und einem topfförmigen Anschlag 35 vom Steuerkolben 23 ist eine Kolbenrückstellfeder 36 derart elastisch eingespannt, dass diese stets danach trachtet, das Kolbensystem grundsätzlich in der Referenzposition wie in 2 zu halten. Der Anschlag 35 verfügt über eine weitere Auflage für eine zusätzliche Feder 37 die zwischen Steuerkolben 34 und Kolben 24 elastisch eingespannt ist, und eine mittelbare Verbindung zwischen den beiden benachbarten Kolben 23, 24 ermöglicht. Zur Federabstützung sind die beiden Kolben 23, 24 jeweils mit Federauflagen 38, 39 versehen.
Um auch bei Pumpenanlauf verzögerungsfrei ein Vorladevolumen zur Verfügung stellen zu können, ist vorgesehen, dass der Steuerkolben 23 zentrisch innerhalb von einem topförmig gestalteten Ende ein weiteres Federelement 40 aufnimmt. Dieses Federelement 40 ist elastisch vorgespannt gefesselt, sowie radial innerhalb einer Topfwandung platziert, wobei ein Anschlag 41 zur Anlage von einem Deckel 42 vorgesehen ist, der die freie Expansion vom Federelement 40 derart limitiert, dass der Deckel 42 unter der Federkraft grundsätzlich am Anschlag 41 anliegt. Auf einer, von dem Federelement 40 abgekehrten Seite des Deckels 42 liegt der Kolben 24 mit einem Zapfen 43 an. Indem die spezifischen Kräfte von Feder 37 und Federelement 40 so abgestimmt sind, dass diese im Gleichgewicht mit der am Dichtungselement 33 erzeugten Reibungswirkung stehen, wird sicher gestellt, dass die Pumpe 7 geringe Widerstände überwinden muss, und die Vorladewirkung selbst bei verhältnismäßig geringen Druckdifferenzen zum Beginn einer Pumpenförderung zur Verfügung steht.
Der Volumenspeicher ist besonders kurz und kompakt ausgebildet, weil das Federsystem konzentrisch zueinander in dem Druckmittelraum 25 angeordnet ist, indem die beiden Federn mit unterschiedlichen Windungsdurchmessern versehen sind.
Die Funktion von der Kolben-Zylinder-Einheit 19 ist ganz generell wie folgt: Die Pumpenförderung, und der dadurch abgezweigte Teilvolumenstrom, bewirkt durch die Füllung vom Druckmittelraum 20 eine Verschiebung vom Vorladekolben 21 nach rechts (2). Die Verschiebung von dem Vorladekolben 21 wird über den Steuerkolben 23 mittelbar auf den Speicherkolben 24 übertragen. Das vom Speicherkolben 24 ausgeschobe ne Volumen beziehungsweise die dadurch bewirkte Druckerhöhung steht auf der Saugseite der Pumpe 7 zur Verfügung.
Bei einer fahrerinitiierten Bremsung schiebt die Pumpe 7 durch den sich aufbauenden Systemdruck den Kolben 21 auf einen Anschlag. Die Feder 37 zwischen den beiden Kolben 21, 24 drückt sich zusammen und erzeugt entsprechend ihrer Auslegung eine Kraft auf den Kolben 24, so dass über den gesamten Verfahrweg vom Kolben 24 im Saugpfad der Pumpe 7 ein leichter Druck hervorgerufen wird, der so hoch ist, dass ein Ausgasen von Bremsflüssigkeit vermieden wird (> 1 bar), gleichzeitig aber auch so gering ist, dass ein Entleeren des Niederdruckspeichers (Rückhalteventilöffnungsdruck < 2 bar) weiterhin möglich ist. Nach Beenden der fahrerinitiierten Bremsung schieben die Federn 36, 37, 40 die Kolben 23, 24 wieder in Ihre Referenzposition.
Die Interaktion und Abstimmung sämtlicher Federn definiert maßgeblich die Referenzposition der Kolben 23, 24. Daher wirken die Federtoleranzen auf die Referenzposition des Systems ein.
Eine weitere grundsätzliche Funktionsanforderung besteht darin, bei fahrerinitiierten Bremsungen für die Radbremsen der angetriebenen Achse eine gewisse Volumenaufnahme aus einem Schwimmkolbenkreis des Hauptzylinders, ohne relevanten Gegendruck, zuzulassen. Diese Möglichkeit der Volumenverlagerung wird für den rekuperativen Bremsbetrieb benötigt, weil der Niederdruckspeicher 18 für den Fall von elektronischen Regelungseingriffen, welche eine schnelle Volumenaufnahme erfordern, grundsätzlich geleert vorliegen soll.
Um folglich einerseits eine exaktere konstruktive Ausführung der Referenzposition vom Kolben 24 zu erlauben, und andererseits die Bereitstellung des benötigten gegendruckfreien Schluckvolumens zu ermöglichen, dient das steuerkolbenseitig integrierte Federelement 40. Mit Abstimmung der Federn 36, 40 auf die zu erwartenden Reibungskräfte durch Dichtungselemente 31–33, ist eine Toleranz in der Referenzposition im Wesentlichen nur durch Fertigungstoleranzen der Einzelteile bestimmt.
Bei einem fahrerseitig angeforderten Druckaufbau, können Trennventile (Cut-Valve 8, 9) verspätet geschlossen werden. Dadurch trägt der Fahrer selbst dazu bei, Druckmittelvolumen in Radbremsen 3, 4 der angetriebenen Achse (gemäß 1 der Hinterachs-Bremskreis) und in den Eingang E zu verlagern.
Die derartige, fahrerinitiierte Beaufschlagung von dem Kolben-Zylinder-Aggregat 19 ermöglicht ebenfalls die Vorteile der beschriebenen Vorladewirkung und Vermeidung von Ausgasungen.

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: Steuerkolben
24: Kolben
25: Druckmittelraum
26: druckmittelfreier Raum
27: Speichergehäuse
28: Kolbenbohrung
29: Kolbenbohrung
30: Kolbenbohrung
31: Dichtungselement
32: Dichtungselement
33: Dichtungselement
34: Konsole
35: Anschlag
36: Kolbenrückstellfeder
37: Feder
38: Federauflage
39: Federauflage
40: Federelement
41: Anschlag
42: Deckel
43: Zapfen
44: Entlüftungskanal
E: Einlass
A: Auslass
RK: Rücklaufkanal
VRV: Rücklaufventil
VA: Vorderachsbremskreis
HA: Hinterachsbremskreis
HCU: Hydraulikeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2008/017726 A1 [0002]

Claims

Fahrzeugbremssystem (1) mit einem Volumenspeicher 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, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (19) ein Speichergehäuse (27) in abgestufter Bauweise mit Stufenbohrungen zur Aufnahme von Kolben (21, 24) mit unterschiedlichen Kolbenflächen (A1, A2) aufweist.
Fahrzeugbremssystem mit einem Volumenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (19) teilweise in dem Aufnahmekörper integriert vorgesehen ist, indem das Speichergehäuse (27) mit einem Abschnitt zur Führung von dem Kolben (21) in dem Aufnahmekörper integriert vorgesehen ist, und indem das Speichergehäuse (27) mit einem Abschnitt zur Führung von dem Kolben (24) außerhalb von dem Aufnahmekörper vorgesehen ist.
Fahrzeugbremssystem mit einem Volumenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Niederdruckspeicher (18) rationalisiert ist, indem dieser durch die angetriebene Kolben-Zylinder-Einheit (19) ersetzt ist.
Fahrzeugbremssystem mit einem Volumenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichergehäuse (27) eine Konsole (34) aufweist, die zur Abstützung von einer, einen Steuerkolben (23) beaufschlagenden, Kolbenrückstellfeder (36) dient.
Fahrzeugbremssystem mit einem Volumenspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Kolben (21) und Steuerkolben (23) derart fest miteinander verbunden sind, dass der Kolben (21), durch die Kolbenrückstellfeder (36), elastisch gegen die Konsole (34) vorgespannt ist.
Fahrzeugbremssystem mit einem Volumenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein gefesseltes, elastisch vorgespanntes, Federelement (40) zwischen Steuerkolben (23) und Kolben (24) vorgesehen ist.
Fahrzeugbremssystem mit einem Volumenspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (40) innerhalb einer Topfwandung von dem Steuerkolben (23) angeordnet ist.
Fahrzeugbremssystem mit einem Volumenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte von Feder (37) und Federelement (40) so abgestimmt sind, dass diese im Gleichgewicht mit einer, durch ein Dichtungselement (33) erzeugten, Reibkraftwirkung stehen.
Fahrzeugbremssystem mit einem Volumenspeicher nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (36), das Federelement (40), und eine Feder (37) die zwischen den Kolben (21,24) elastisch abgestützt ist, mit jeweils unterschiedlichen Windungsdurchmessern, und zueinander konzentrisch ineinander, in einem gemeinsamen Druckmittelraum (25) angeordnet sind.