DE102009042650A1

DE102009042650A1 - Bremsanlage

Info

Publication number: DE102009042650A1
Application number: DE102009042650A
Authority: DE
Inventors: Ronald Kley; Stefan Schmitt
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2010-06-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit Mitteln zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes und zur Fahrdynamikregelung, sowie mit einem an einer Saugseite angeschlossenen Druckminderventil (4), um die Kolbenpumpenbeanspruchung und die Rückwirkung der Kolbenpumpe (2) auf den Hauptzylinder (17) zu minimieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit Mitteln zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes und zur autonomen Bremsdruckregelung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10114298 A1 ist bereits eine derartige Bremsanlage mit Mitteln zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes als auch zur Fahrdynamikregelung (im Sinne einer autonomen Betriebsweise) bekannt. Diese Bremsanlage weist einen Hauptzylinder auf, der über Bremsleitungen mit mehreren Radbremsen verbunden ist, in die elektromagnetisch betätigbare Trennventile als auch Einlassventile eingesetzt sind. Die Radbremsen jedes Bremskreises sind über elektromagnetisch betätigbare Auslassventile, einem Niederdruckspeicher und einem dem Niederdruckspeicher nachgeordneten Druckvorhalteventil mit der Saugseite einer Kolbenpumpe verbunden, in die auch eine Saugleitung einmündet, die zwischen dem Hauptzylinder und dem Trennventil an die Bremsleitung angeschlossen ist. In die Saugleitung ist ein Umschaltventil eingesetzt, das in seiner Grundstellung die Druckmittelverbindung zwischen dem Hauptzylinder und der Saugseite der Kolbenpumpe unterbricht. Ferner ist zur Erfassung des Hauptbremszylinderdrucks ein Drucksensor an der Bremsleitung angeordnet.
Bei einer derartigen Bremsanlage wirken während einer autonomen Betriebsweise der Bremsanlage im Falle einer Betäti gung des Hauptzylinders die seitens der Kolbenpumpe ausgelösten Druckimpulse über die Saugleitung auf das Bremspedal zurück.
Es ist nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage der angegebenen Art derart zu verbessern, dass die durch die Kolbenpumpe saugseitig initiierten Druckpulsationen nicht oder nur im vernachlässigbaren Umfang am Hauptzylinder wahrnehmbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Bremsanlage der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltplan einer Bremsanlage in Verbindung mit einem saugseitig angeordneten Druckminderventil und einem Volumenkompensator,
2 einen Längsschnitt durch eine zweckmäßige Ausführungsform des Druckminderventils.
Die 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Bremskreis einer Bremsanlage mit Mitteln zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfs als auch zur Fahrdynamikregelung, die einen aus einem Hauptzylinder 17 und einem Druckmittelvorratsbehälter bestehenden Bremsdruckgeber aufweist. Am Hauptzylinder 17 schließt sich eine zu einer Radbremse 21 führende Bremsleitung 18 an, in die ein Trennventil 19 und ein stromabwärts dazu elektromagnetisch betätigbares Einlassventil 20 eingesetzt ist. Die Radbremse 21 ist an eine Rücklaufleitung 6 angeschlossen, in die ein elektromagnetisch betätigbares Auslassventil 22 eingesetzt ist, dem ein an die Rücklaufleitung 6 angeschlossener Niederdruckspeicher 16 folgt, der über ein in die Rücklaufleitung 6 eingesetztes Druckrückhalteventil 14 mit der Saugseite einer Kolbenpumpe 2 verbunden ist, welche druckseitig zwischen dem Trenn- und Einlassventil 19, 20 an die Bremsleitung 18 angeschlossen ist.
In die Rücklaufleitung 6 mündet zwischen dem Druckrückhalteventil 14 und der Kolbenpumpe 2 eine Saugleitung 3 ein, die über ein elektromagnetisch betätigbares, in Grundstellung geschlossenes Umschaltventil 1 mit dem Hauptzylinder 17 verbunden ist. In die Saugleitung 3 ist erfindungsgemäß entweder vor oder nach dem Umschaltventil 1 ein Druckminderventil 4 eingesetzt, um während der Betätigung des Hauptzylinders 17 bei geöffnetem Umschaltventil 1 die Beanspruchung der Kolbenpumpe 2 und die Rückwirkung der störenden Druckpulsationen der Kolbenpumpe 2 über die Saugleitung 3 auf den Hauptzylinder 17 und damit auf das Bremspedal zu verhindern.
Das Druckminderventil 4 ist entweder als Sitz- oder Schieberventil ausgeführt, das zur Grundpositionierung in Öffnungsrichtung von einer Rückstellfeder 5 beaufschlagt wird.
In Schließrichtung wird das Druckminderventil 4 jeweils vom hydraulischen Druck in der Saugleitung 3 beaufschlagt, der in vorliegender Ausführung eingangs- als auch ausgangsseitig am Druckminderventil 4 herrscht. Die hierfür erforderlichen zwei strichliniert dargestellte Steuerdruckleitungen 25 sind in 1 symbolisch dargestellt.
Zwischen dem Druckminderventil 4 und der Saugseite der Kolbenpumpe 2 ist ferner ein Volumenkompensator 15 angeschlossen, der die diskontinuierliche Volumenentnahme der Kolbenpumpe 2 während des Saughubs vermindert. Der Volumenkompensator 15 weist eine durch eine Membrane 18 von der Atmosphäre abgetrennte Kammer 19 auf, die unmittelbar an der Saugleitung 3 angeschlossen ist. Der Volumenkompensator 15 ist vorzugsweise in einem das Druckminderventil 4 aufnehmenden Gehäuse 7 integriert.
Wie in 1 symbolisch dargestellt ist, verharrt im unbetätigten Zustand des Hauptzylinders 17 der Druckminderventil 4 voll geöffnet, sodass bei einer autonomen Betriebsweise der Bremsanlage (z. B. Fahrzeugabstandsregelung, Fahrdynamikregelung usw.), in der das Umschaltventil 1 seine geöffnete Stellung einnimmt, die Kolbenpumpe 2 ungehindert aus dem Hauptzylinder 17 bzw. dem daran angeschlossenen Vorratsbehälter Bremsflüssigkeitsvolumen ansaugen kann.
Erfolgt in einer derartigen autonomen Betriebsweise der Bremsanlage durch den Fahrer eine Betätigung des Bremspedals zum Zwecke der manuellen Einbremsung, oder wird unter Bremsbetätigung das Umschaltventil 1 zur autonomen Betriebsweise der Bremsanlage geöffnet, so steigt zwangsläufig in der Saugleitung 3 und in den daran angeschlossenen zwei Steuerdruckleitungen 25 der Bremsflüssigkeitsdruck über den Ge gendruck der Rückstellfeder 5 an, wodurch infolge der hydraulischen Beaufschlagung des Ventilkolbens 8 das Druckminderventil 4 seine Regel- bzw. Druckbegrenzungsstellung einnimmt. In diesem Zustand hat auch der Volumenkompensator 15 sein volles Arbeitsvolumen aus der Saugleitung 3 aufgenommen, sodass die Kolbenpumpe 2 während der folgenden Saugphase das benötigte Druckmittelvolumen aus dem Volumenkompensator 15 solange entnimmt, bis infolge der Entnahme der Druck in der Saugleitung 3 soweit reduziert ist, dass das Druckminderventil 4 wieder von der Rückstellfeder 5 in die voll geöffnete Grundstellung verschoben wird. Danach wird der Volumenkompensator 15 wieder ungehindert mit dem aus dem Hauptzylinder 17 zur Verfügung gestellten Volumen aufgefüllt, bis das Druckminderventil 4 erneut seine Regel- bzw. Druckbegrenzungsstellung einnimmt.
Folglich vermindert sich die Druckbelastung der Kolbenpumpe 2 und die Rückwirkung der durch die Kolbenpumpe 2 initiierten Druckimpulse in Richtung der Saugleitung 3 unterbleibt, sodass unerwünschte Vibrationen am betätigten Bremspedal sicher vermieden werden. In Kombination mit dem unmittelbar der Kolbenpumpe 2 vorgeordneten Volumenkompensator 20 erfolgt eine effektive Dämpfung der von der Kolbenpumpe 2 saugseitig verursachten Druckimpulse.
Die 2 zeigt nachfolgend exemplarisch eine zweckmäßige Ausführung der Erfindung, wonach das Druckminderventil 4 innerhalb einer Längsbohrung 13 eines Gehäuses 7 einen Ventilkolben 8 aufweist, an dessen mit einer Ringnut 9 versehenen Kolbenabschnitt ein Ventilschließelement ausgebildet ist, das in vorliegendem Beispiel als Schieberventil ausgeführt ist, wozu eine unmittelbar die Ringnut 9 begrenzende Kolben steuerkante 11 mit einer in die Längsbohrung des Gehäuses 7 einmündenden Querbohrung 12 zusammenwirkt.
Das Gehäuse 7 ist im Überdeckungsbereich mit der Ringnut 9 von der Querbohrung 12 durchdrungen, über die in der von der Kolbensteuerkante 11 teilweise oder vollständig freigegebenen Kolbenstellung des Druckminderventils 4 eine gedrosselte oder ungedrosselte hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 17 und der Saugseite der Kolbenpumpe 2 erfolgt.
In einer von der Kolbensteuerkante 11 freigegebenen Kolbenstellung des Druckminderventils 4 erfolgt eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 17 und der Saugseite der Kolbenpumpe 2 über eine Verbindungsbohrung 10 im Ventilkolben 8, die sich von der Ringnut 9 bis zu demjenigen Kolbenabschnitt des Ventilkolbens 8 erstreckt, der dem Druck auf der Pumpensaugseite ausgesetzt ist.
Alternativ zur Ausführung des Druckminderventils 4 als Schieberventil kann der innerhalb einer Längsbohrung 13 des Gehäuses 7 angeordnete Ventilkolben 8 im Bereich der Ringnut 9 auch als Sitzventil ausgeführt sein, wozu ein am Ventilkolben 8 ausgebildeter Ventilschließkörper dann mit einem im Gehäuse 7 angeordneten Ventilsitz zusammenwirken würde.
Zusammenfassend lässt sich somit feststellen:
Die vorgestellte erfindungsgemäße Bremsanlage zeichnet sich durch eine saugpulsationsarme bzw. saugpulsationsfreie Betriebsweise aus.
Diese Eigenschaft wird mit einer heute üblichen 1-Zylinder-Hubkolbenpumpe pro Bremskreis, die ein zyklisches Förderverhalten aufweist, dadurch erreicht, dass eine wirksame hydraulische Entkopplung und Dämpfung der Saugpulsation zwischen dem Fahrerfuß und der Saugseite der Kolbenpumpe 2 mittels des Druckminderventils 4 und des Volumenkompensators 15 realisiert wird. Diese beiden Mittel tragen im Zusammenspiel zu einer Entkopplung der sinusförmigen und diskontinuierlichen Volumenentnahme im Saughub der Kolbenpumpe 2 (und auch im Druckhub einer Stufenkolbenpumpe) bei, indem sie in der Saugleitung 3 eine möglichst kontinuierliche Strömung in Abhängigkeit von Fahrerwunsch und dem momentanen Fördervermögen der Kolbenpumpe 2 bewirken.
Das Druckminderventil 4 und der Volumenkompensator 15 sind immer dann wirksam, wenn unter Fahrerbetätigung der Bremse das Umschaltventil 1 geöffnet und gleichzeitig die Kolbenpumpe 2 angesteuert wird.
In diesem Fall wird zunächst der beliebig angetretene Fahrervordruck vor Erreichen des Pumpen-Saugventils durch das Druckminderventil 4 auf einen möglichst konstanten Druck (z. B. 2 bar) reduziert.
Der Volumenkompensator 15 bewirkt sodann infolge der durch die Membrane 23 begrenzten Kammer 24 eine Elastizität hinsichtlich der Volumenaufnahme, die bei dem nun herrschenden verminderten Druck in der Saugleitung 3 die Kompensierung der periodischen Volumenstromschwankungen auf der Saugseite der Kolbenpumpe 2 ermöglicht.
Die Elastizität des Volumenkompensators 15 ist so ausgelegt, dass sie bei mittlerem saugseitigem Arbeitsdruck der Kolbenpumpe 2 mindestens mit doppelter Pumpenfrequenz das Differenzvolumen kompensiert. Der Wirkbereich des Volumenkompen sators 15 bezüglich der Volumenaufnahme bzw. -abgabe ist durch die Dimensionierung der Kammer 24 und Membrane 23 auf den Überdruckbereich, d. h. auf den saugseitigen Arbeitsdruck der Kolbenpumpe 2 ausgelegt. Im Unterdruckbereich gibt der Volumenkompensator 15 kein Druckmittelvolumen ab, da dies zu einem unerwünschten Nachfördern der Pumpe bei geschlossenem Umschaltventil 1 führen würde.
Somit ist durch die Kombination aus eingeregeltem Pumpenvordruck (entsprechend der Wirkung des Druckminderventils 4) und der dazu abgestimmten Elastizitätswirkung des Volumenkompensators 15 auf die Druckmittelsäule, die Saugpulsation der Kolbenpumpe 2 best möglichst vom Hauptzylinder 17 und damit vom Fahrerfuß ferngehalten.
Die Saugpulsation der Kolbenpumpe 2 wird ideal gedämpft, wenn die Dynamik des Volumenkompensators 15 deutlich über der doppelten Arbeitsfrequenz der Kolbenpumpe liegt und die Dynamik der Druckstellung (Was ist gemeint?) deutlich darunter.
Zusätzlich zu dem beschriebenen Effekt der Dämpfung von Saugpulsationen bewirkt die Maßnahme der saugseitigen Druckbegrenzung eine Minderbelastung der Pumpenmechanik, da hohe Drücke auf der Saugseite der Kolbenpumpe 2 erheblich verschleißfördernd wirken.

1: Umschaltventil
2: Kolbenpumpe
3: Saugleitung
4: Druckminderventil
5: Rückstellfeder
6: Rücklaufleitung
7: Gehäuse
8: Ventilkolben
9: Ringnut
10: Verbindungsbohrung
11: Kolbensteuerkante
12: Querbohrung
13: Längsbohrung
14: Druckrückhalteventil
15: Volumenkompensator
16: Niederdruckspeicher
17: Hauptzylinder
18: Rücklaufleitung
19: Trennventil
20: Einlassventil
21: Radbremse
22: Auslassventil
23: Membrane
24: Kammer
25: Steuerdruckleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10114298 A1 [0002]

Claims

Bremsanlage mit Mitteln zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes und zur autonomen Bremsdruckregelung, mit einem aus einem Hauptzylinder und einem drucklosen Vorratsbehälter bestehenden Bremsdruckgeber, mit einem an den Hauptzylinder angeschlossenen Bremskreis, der eine mit einer Radbremse verbundene Bremsleitung aufweist, die ein Einlassventil aufnimmt, mit einer an der Radbremse angeschlossenen, ein Auslassventil aufweisende Rücklaufleitung, die mit einem Niederdruckspeicher verbunden ist, sowie mit einer am Niederdruckspeicher saugseitig angeschlossenen Kolbenpumpe, die druckseitig zwischen einem stromabwärts zum Hauptzylinder in die Bremsleitung eingesetzten Trennventil und dem Einlassventil an der Bremsleitung angeschlossen ist, mit einem stromaufwärts zum Trennventil in einer Saugleitung angeordneten Umschaltventil, über das eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und der Saugseite der Pumpe herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Saugleitung (3) ein Druckminderventil (4) eingesetzt ist, das bei geöffnetem Umschaltventil (1) während der Betätigung des Hauptzylinders (17) die hydraulische Verbindung des Hauptzylinders (17) zur Saugseite der Kolbenpumpe (2) drosselt oder trennt, und dass die Saugleitung (3) einen Volumenkompensator (15) aufweist, der die diskontinuierliche Volumenentnahme der Kolbenpumpe (2) aus dem Hauptzylinder (17) während des Saughubs der Kolbenpumpe (2) reduziert.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckminderventil (4) entweder vor oder hinter dem Umschaltventil (1) in die Saugleitung (3) eingesetzt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckminderventil (4) als Sitz- oder Schieberventil ausgeführt ist, das in Drossel- als auch Schließrichtung vom hydraulischen Druck in der Saugleitung (3) beaufschlagt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckminderventil (4) mechanisch, vorzugsweise mittels einer vorzugsweise einstellbaren Rückstellfeder (5), in die voll geöffnete Grundposition geschaltet ist.
Bremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckminderventil (4) innerhalb einer Längsbohrung (13) eines Gehäuses (7) einen Ventilkolben (8) aufweist, an dessen mit einer Ringnut (9) versehenen Kolbenabschnitt ein Ventilschließelement ausgebildet ist, das als Sitzventil ausgeführt ist, wozu ein am Ventilkolben (8) ausgebildeter Ventilschließkörper mit einem im Gehäuse angeordneten Ventilsitz zusammenwirkt.
Bremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckminderventil (4) innerhalb einer Längsbohrung (13) eines Gehäuses (7) einen Ventilkolben (8) aufweist, an dessen mit einer Ringnut (9) versehenen Kolbenabschnitt ein Ventilschließelement ausgebildet ist, das als Schieberven til ausgeführt ist, wozu eine unmittelbar die Ringnut (9) begrenzende Kolbensteuerkante (11) mit einer in die Längsbohrung des Gehäuses (7) einmündenden Querbohrung (12) zusammenwirkt.
Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) im Überdeckungsbereich mit der Ringnut (9) von der Querbohrung (12) durchdrungen ist, über die in der von der Kolbensteuerkante (11) teilweise oder vollständig freigegebenen Kolbenstellung des Druckminderventils (4) eine gedrosselte oder ungedrosselte hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptzylinder () und der Saugseite der Kolbenpumpe (2) erfolgt.
Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer von der Kolbensteuerkante (11) freigegebenen Kolbenstellung des Druckminderventils (4) eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptzylinder (17) und der Saugseite der Kolbenpumpe (2) über eine Verbindungsbohrung (10) im Ventilkolben (8) erfolgt, die sich von der Ringnut (9) bis zu demjenigen Kolbenabschnitt des Ventilkolbens (8) erstreckt, der dem Druck auf der Pumpensaugseite ausgesetzt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Grundpositionierung des Druckminderventils (4) in seiner geöffneten Stellung die vom Kolbenabschnitt abgewandte Stirnfläche des Ventilkolbens (8) von einer Rückstellfeder (5) beaufschlagt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckminderventil (4) und der Saug seite der Kolbenpumpe (2) der Volumenkompensator (15) angeschlossen ist, der vorzugsweise in einem das Druckminderventil (4) aufnehmenden Gehäuse (7) integriert ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenkompensator (15) eine durch eine Membrane (18) von der Atmosphäre abgetrennte Kammer (19) aufweist, die stromabwärts zum Druckminderventil (4) an der Saugleitung (3) angeschlossen ist.