DE102012215573A1

DE102012215573A1 - Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102012215573A1
Application number: DE102012215573.2A
Authority: DE
Inventors: Reiner Fellmeth; Wolfgang Schuller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2014-03-06
Also published as: JP6289838B2; JP2014046915A; US9586565B2; US20140062177A1

Abstract

Bei einem Hydraulikaggregat (28) einer Fahrzeugbremsanlage (10) mit einem ersten Pumpenelement (44), das einem ersten Bremskreis (12) zugeordnet ist, und einem zweiten Pumpenelement (52), das einem zweiten Bremskreis (14) zugeordnet ist, weist das zweite Pumpenelement (52) eine von dem ersten Pumpenelement (44) verschiedene Förderleistung auf.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage mit einem ersten Pumpenelement, das einem ersten Bremskreis zugeordnet ist, und einem zweiten Pumpenelement, das einem zweiten Bremskreis zugeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Hydraulikaggregats in einer Fahrzeugbremsanlage.
Bei Fahrzeugbremsanlagen werden Hydraulikaggregate verwendet, um in zugehörigen Bremskreisen einen geregelten Bremsdruck zur Verfügung stellen zu können. Zum Regeln des Bremsdrucks umfasst das Hydraulikaggregat unter anderem mindestens ein Pumpenelement, dessen Pumpenkolben in einem Pumpenzylinder verschiebbar ist. Der Pumpenkolben ist im Zuströmbereich von Bremsfluid in den Pumpenzylinder hinein ferner in einem Pumpengehäuse geführt, in dem sich auch ein Exzenterantrieb für den Pumpenkolben befindet. Der Exzenterantrieb ist mittels einer von einem Pumpenmotor angetriebenen Antriebswelle realisiert.
Herkömmlicherweise sind in dem einzelnen Hydraulikaggregat mehrere Pumpenelemente angeordnet, die ein sogenanntes Mehrkolbensystem bilden. Diese Pumpenelemente sind in der Regel in Bohrungen des Hydraulikaggregats angeordnet. Das Hydraulikaggregat ist mittels zugehöriger Leitungen für Bremsfluid an einem Hauptbremszylinder angeschlossen, wodurch eine relativ steife Verbindung zwischen dem Hydraulikaggregat und dem Hauptbremszylinder gebildet ist. Derart verbunden werden beim Pumpen erzeugte Druckpulsationen auf ein zugehöriges Bremspedal übertragen. Ferner werden die Pulsationen über eine als Resonanzkörper wirkende Spritzwand verstärkt und in einen zugehörigen Fahrzeuginnenraum transferiert. Dabei entstehende Geräusche und Vibrationen werden als unerwünscht wahrgenommen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage mit einem ersten Pumpenelement, das einem ersten Bremskreis zugeordnet ist, und einem zweiten Pumpenelement, das einem zweiten Bremskreis zugeordnet ist, geschaffen. Dabei weist das zweite Pumpenelement eine von dem ersten Pumpenelement verschiedene Förderleistung auf.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Fahrzeugbremsanlagen oftmals ein erster Bremskreis im Vergleich zu einem anderen, zweiten Bremskreis eine andere Länge und/oder ein anderes Volumen aufweist. Gemäß der Erfindung ist dies berücksichtigt und die Förderleistung des zugehörigen Pumpenelements an das jeweilige Bremskreisvolumen anpassbar. Das Pumpenelement mit der höheren Förderleistung ist dabei dem Bremskreis mit dem größeren Volumen zugeordnet und das leistungsschwächere Pumpenelement dem kleineren Bremskreisvolumen. Derart bedarfsgerecht zugeordnet können die Pumpenelemente während des Betriebs zumindest annähernd gleiche oder unterschiedlich große Volumina an Bremsfluid pro Zeiteinheit durch den ersten und den zweiten Bremskreis fördern. Beide Pumpenelemente werden dabei vorteilhaft über eine Exzenterwelle von einem gemeinsamen Pumpenmotor bzw. Motor mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben. Die für den Betrieb benötigte Drehzahl bzw. Motordrehzahl ist im Vergleich zu bekannten Fahrzeugbremsanlagen vorteilhaft reduziert. Herkömmlicherweise werden trotz der unterschiedlichen Bremskreisvolumina für jeden Bremskreis Pumpenelemente mit gleicher Förderleistung verwendet, wobei die Motordrehzahl an das größere Bremskreisvolumen angepasst ist.
Die erfindungsgemäß reduzierte Motordrehzahl wirkt sich demgegenüber besonders vibrationsmindernd insbesondere auf das Bremspedal und zusätzlich vibrations- und geräuschmindernd auf das Fahrzeug insgesamt aus. Es werden keine zusätzlichen Dämpfungselemente mehr benötigt. Zudem kann bauteil- und kostensparend ein kleinerer und/oder leichterer Motor mit entsprechend kleinerer und/oder leichterer Gestaltung eines zugehörigen Steuergeräts eingesetzt werden. Ferner wird weniger Energie zum Antreiben des Motors benötigt.
Ferner ist vorzugsweise ein Hydraulikaggregat geschaffen, bei dem das erste Pumpenelement als erstem Bremskreis einem Vorderachs-Bremskreis und das zweite Pumpenelement als zweitem Bremskreis einem Hinterachs-Bremskreis zugeordnet ist. Dabei weist das zweite Pumpenelement eine geringere Förderleistung auf als das erste Pumpenelement. Mit dieser geringeren Förderleistung ist das zweite Pumpenelement bedarfsgerecht an den Hinterachs-Bremskreis angepasst. Der Hinterachs-Bremskreis besitzt eine geringere Elastizität und damit ein kleineres Bremskreisvolumen als der Vorderachs-Bremskreis. Dem Vorderachs-Bremskreis ist das erste Pumpenelement mit seiner größeren Förderleistung angepasst. Damit ist eine besonders bedarfsgerechte Pumpenbestückung realisiert, mit der insbesondere bei sehr hohem Volumenbedarf in sehr kurzer Zeit eine sichere Bremswirkung erzielt werden kann.
Vorteilhaft ist weiterhin ein Hydraulikaggregat geschaffen, bei dem mehrere erste Pumpenelemente vorgesehen sind, die eine gleich große erste Förderleistung aufweisen, und/oder bei dem mehrere zweite Pumpenelemente vorgesehen sind, die eine gleich große zweite Förderleistung aufweisen. Mittels mehrerer gleich leistungsstarker Pumpenelemente pro Bremskreis wird das Bremsfluid pro Bremskreis besonders gleichmäßig gefördert. Das besonders gleichmäßige Fördern einer derart geschaffenen Mehrkolben-Einheit während des Betriebs verstärkt die bereits beschriebene verbessernde Wirkung der erfindungsgemäßen Lösung. Insbesondere ist damit ein besonders vibrations- und geräuscharmes Hydraulikaggregat mit zumindest einer Mehrkolben-Einheit geschaffen.
Alternativ ist vorzugsweise ein Hydraulikaggregat geschaffen, bei dem mehrere erste Pumpenelemente vorgesehen sind, die verschieden große erste Förderleistungen aufweisen, und/oder bei dem mehrere zweite Pumpenelemente vorgesehen sind, die verschieden große zweite Förderleistungen aufweisen. Pro Bremskreis sind mehrere Pumpenelemente mit unterschiedlich großen Förderleistungen vorgesehen. Vorteilhaft ist damit eine besonders flexible, je nach Bedarf erforderliche Gestaltung der Förderleistung pro Bremskreis und damit des Hydraulikaggregats insgesamt realisierbar.
Besonders bevorzugt ist ein Hydraulikaggregat geschaffen, bei dem die Pumpenelemente an einer mittels eines Antriebsmotors einseitig angetriebenen Antriebswelle in Achsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die Förderleistung eines dem Antriebsmotor näher liegenden Pumpenelements ist dabei größer, als die Förderleistung eines vom Antriebsmotor weiter entfernten Pumpenelements. Mehrere unterschiedlich leistungsstarke Pumpenelemente sind mit zunehmender Förderleistung entlang der Antriebswelle, die als Exzenterwelle dient, in Richtung Antriebsmotor bzw. Motor angeordnet. Das leistungsstärkste Pumpenelement befindet sich am nächsten neben dem Motor und ist dort besonders stabil vom Motor abgestützt. Dies ist von Vorteil, da das leistungsstärkste Pumpenelement am größten und/oder schwersten ist. Deswegen werden während des Bewegens des Pumpenkolbens die größten Querkräfte auf die Antriebswelle ausgeübt, die mittels der erfindungsgemäßen Positionierung besonders gut abgefangen werden. Das leistungsschwächste Pumpenelement ist an der Antriebswelle am weitesten vom Motor entfernt angeordnet und übt damit die wenigsten Querkräfte auf die Antriebswelle aus. Derart angeordnet ist die Gefahr eines Verbiegens der Antriebswelle im Vergleich zu bisherigen Hydraulikaggregaten reduziert, was einen verringerten Bauteilverschleiß und einen besonders gleichmäßigen Betrieb gewährleistet.
Zudem ist vorzugsweise ein Hydraulikaggregat geschaffen, bei dem die Pumpenelemente an einer mittels eines Antriebsmotors einseitig angetriebenen Antriebswelle angeordnet sind, die an ihrem vom Antriebsmotor abgewandten Endbereich mit einem Wälzkörperlager abgestützt ist. Mit dem Wälzkörperlager ist die beschriebene Gefahr des Verbiegens der Antriebswelle zusätzlich reduziert, insbesondere besonders vorteilhaft beim Einsatz von gleich großen Pumpenelementen.
Ferner ist ein Hydraulikaggregat geschaffen, bei dem dem ersten Bremskreis bevorzugt drei erste Pumpenelemente und dem zweiten Bremskreis drei zweite Pumpenelemente zugeordnet sind. Damit ist mit nur jeweils drei Pumpenelementen pro Bremskreis eine platzsparende Mehrkolben-Einheit geschaffen, die zudem einen besonders gleichmäßigen Betrieb gewährleistet.
Bevorzugt ist das erste Pumpenelement an der Antriebswelle in radialer Richtung gegenüber dem zweiten Pumpenelement angeordnet, sodass jeweils auftretende Querkräfte an der Antriebswelle gegenseitig zumindest teilweise aufgehoben werden.
Die Erfindung ist entsprechend auch auf die Verwendung eines solchen erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats in einer Fahrzeugbremsanlage gerichtet. Wie bereits beschrieben, werden damit die Vibrationen am Bremspedal reduziert, was ein besseres Bremspedalgefühl für den Fahrzeugführer schafft. Ferner ist mit der beschriebenen geringeren Motordrehzahl das NVH-Verhalten des Fahrzeugs vorteilhaft reduziert. NVH bedeutet Noise Vibration Harshness und beschreibt unerwünschte Schwingungen in einem Fahrzeug, die als Geräusch hörbar oder als Vibration spürbar sind.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 ein stark vereinfachtes Schema einer Fahrzeugbremsanlage gemäß dem Stand der Technik,
2 eine vereinfachte Schrägansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats,
3 eine detaillierte Schrägansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 2 und
4 eine detaillierte Schrägansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats.
1 zeigt ein stark vereinfachtes Schema einer herkömmlichen Fahrzeugbremsanlage 10, die einen ersten Bremskreis 12 und einen zweiten Bremskreis 14 umfasst. Der erste Bremskreis 12 dient zum Bremsen der Vorderräder 16 und 18 an der Vorderachse 20 und ist damit ein Vorderachs-Bremskreis. Der zweite Bremskreis 14 dient zum Bremsen der Hinterräder 22 und 24 an der Hinterachse 26 und ist ein Hinterachs-Bremskreis. Sowohl im ersten Bremskreis 12 als auch im zweiten Bremskreis 14 wird Bremsfluid mittels eines Hydraulikaggregats 28 mit einem geregelten Bremsdruck bereitgestellt.
Dazu umfasst das Hydraulikaggregat 28 einen Hydraulikblock 30 (2 bis 4), in dem nicht weiter dargestellte Leitungen und Ventile für den ersten Bremskreis 12 und den zweiten Bremskreis 14 angeordnet sind. Diese Ventile werden mittels eines Steuergeräts 32 geregelt, das vorliegend an einer Rückseite 34 des Hydraulikblocks 30 angebracht ist. An einer gegenüberliegenden Vorderseite 36 des Hydraulikblocks 30 ist ein Antriebsmotor 38 befestigt, der während des Betriebs eine Antriebswelle 40 antreibt.
Die Antriebswelle 40 ist ein Exzenterantrieb für einen weiter nicht dargestellten Pumpenkolben, der in einem Pumpenzylinder 42 hin- und herverschiebbar geführt ist. Der Pumpenkolben und der Pumpenzylinder 42 sind Bestandteile eines einzelnen Pumpenelements 44, das in einer zugehörigen Bohrung 46 als zugehöriges Pumpengehäuse im Hydraulikblock 30 positioniert ist.
Erfindungsgemäß ist das einzelne Pumpenelement 44 ein erstes Pumpenelement. Neben dem ersten Pumpenelement 44 sind vorliegend zwei weitere erste Pumpenelemente 48 und 50 mit zugehörigen zwei weiteren Bohrungen 52 und 54 vorgesehen. Diese ersten Pumpenelemente 44, 48 und 50 sind dem ersten Bremskreis 12 zugeordnet. Ferner sind drei zweite Pumpenelemente 52, 54 und 56 in drei weiter nicht dargestellten Bohrungen im zweiten Bremskreis 14 vorgesehen. Alle Pumpenelemente 44, 48, 50, 52, 54 und 56 sind an der Antriebswelle 40 angeordnet und werden von dem einzigen Antriebsmotor 38 betrieben.
In dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 3 sind die drei ersten Pumpenelemente 44, 48 und 50 gleich groß und weisen jeweils eine gleiche, erste Förderleistung auf. Die drei zweiten Pumpenelemente 52, 54 und 56 sind ebenfalls jeweils gleich groß und gleich leistungsstark, weisen aber eine zweite, von der ersten Förderleistung abweichende Förderleistung auf. Damit ist die erforderliche Förderleistung pro Bremskreis besonders gleichmäßig auf die dem einzelnen Bremskreis zugehörigen Pumpenelemente verteilt.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind die drei ersten Pumpenelemente 44, 48 und 50 bezüglich ihrer Förderleistung unterschiedlich groß. Das Pumpenelement 44 hat die größte Förderleistung und ist an der Antriebswelle 40 am nächsten am Antriebsmotor 38 angebracht. Mit zunehmendem Abstand vom Antriebsmotor 40 nimmt die Größe der Förderleistung der Pumpenelemente 44, 48 und 50 ab. Eine entsprechende Anordnung gilt für die drei zweiten Pumpenelemente 52, 54 und 56, von denen das Pumpenelement 52 die größte Förderleistung und das Pumpenelement 56 die kleinste Förderleistung aufweist. Von den leistungsstärksten Pumpenelementen 44 und 52 wirken während des Betriebes Querkräfte auf die Antriebswelle 40, die stärker sind als die Querkräfte, die von den leistungsschwächeren Pumpenelementen 48, 54, 50 und 56 ausgeübt werden. Diese stärksten Querkräfte werden besonders gut nah am Antriebsmotor 38 abgestützt, weil die Antriebswelle 40 dort eine höhere Biegebelastung aufnehmen kann. Mit zunehmender Entfernung vom Antriebsmotor 38 in Achsrichtung nehmen die Querkräfte und damit die Lasten, die auf die Antriebswelle 40 wirken ab, sodass die Gefahr des Verbiegens der Antriebswelle 40 reduziert ist. Damit ist insgesamt ein besonders verschleißarmes Hydraulikaggregat 28 geschaffen.
In einer nicht dargestellten Alternative ist ein Wälzkörperlager an der Antriebswelle 40 gegenüber dem Antriebsmotor 38 angebracht, das die Antriebswelle 40 zusätzlich abstützt.
In beiden Ausführungsbeispielen (2 bis 4) ist die gesamte Förderleistung bzw. Leistung der ersten Pumpenelemente 44, 48 und 50 im ersten Bremskreis 12 erfindungsgemäß größer als die gesamte Leistung der Pumpenelemente 52, 54 und 56 im zweiten Bremskreis 14. Der erste Bremskreis 12 weist als Vorderachs-Bremskreis bei einer Elastizität von etwa 44 mm³/bar ein größeres Bremskreisvolumen auf als der zweite Bremskreis 14 als Hinterachs-Bremskreis mit einer Elastizität von etwa 30 mm³/bar. So benötigt der erste Bremskreis 12 mehr Volumen an Bremsfluid in gleicher Zeit als der zweite Bremskreis 14. Dieses unterschiedliche Volumen pro Zeiteinheit wird besonders vorteilhaft mit der erfindungsgemäß angepassten Leistung der jeweiligen Pumpenelemente an den zugehörigen Bremskreis gefördert. Mittels der bedarfsgerechten Leistung der Pumpenelemente pro Bremskreis ist die zum Antrieb benötigte Drehzahl des Antriebsmotors 38 im Verglich zu herkömmlichen Hydraulikaggregaten vorteilhaft reduziert. Diese reduzierte Motordrehzahl bewirkt eine entscheidende Vibrationsund Geräuschminderung an dem zugehörigen Bremspedal und damit am Fahrzeug selbst. Ferner wird zusätzlich der Einsatz eines leistungsärmeren und/oder kleineren Motors und Steuergeräts ermöglicht. Dadurch wird weniger Bauraum im Fahrzeug verbraucht und weniger Energie während des Betriebes benötigt. Vorteilhaft können so kostengünstigere Strompfade im Fahrzeug verbaut werden. Zudem werden Herstellungskosten für die entsprechend leistungsärmeren Bauteile gespart.

Claims

Hydraulikaggregat (28) einer Fahrzeugbremsanlage (10) mit einem ersten Pumpenelement (44), das einem ersten Bremskreis (12) zugeordnet ist, und einem zweiten Pumpenelement (52), das einem zweiten Bremskreis (14) zugeordnet ist, wobei das zweite Pumpenelement (52) eine von dem ersten Pumpenelement (44) verschiedene Förderleistung aufweist.
Hydraulikaggregat nach Anspruch 1, bei dem das erste Pumpenelement (44) als erstem Bremskreis (12) einem Vorderachs-Bremskreis und das zweite Pumpenelement (52) als zweitem Bremskreis (14) einem Hinterachs-Bremskreis zugeordnet ist, und bei dem das zweite Pumpenelement (52) eine geringere Förderleistung als das erste Pumpenelement (44) aufweist.
Hydraulikaggregat nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mehrere erste Pumpenelemente (44, 48, 50) vorgesehen sind, die eine gleich große erste Förderleistung aufweisen, und/oder bei dem mehrere zweite Pumpenelemente (52, 54, 56) vorgesehen sind, die eine gleich große zweite Förderleistung aufweisen.
Hydraulikaggregat nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mehrere erste Pumpenelemente (44, 48, 50) vorgesehen sind, die verschieden große erste Förderleistungen aufweisen, und/oder bei dem mehrere zweite Pumpenelemente (52, 54, 56) vorgesehen sind, die verschieden große zweite Förderleistungen aufweisen.
Hydraulikaggregat nach Anspruch 4, bei dem die Pumpenelemente (44, 48, 50, 52, 54, 56) an einer mittels eines Antriebsmotors (38) einseitig angetriebenen Antriebswelle (40) in Achsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind und die Förderleistung eines dem Antriebsmotor (38) näher liegenden Pumpenelements (44, 52) größer ist, als die Förderleistung eines vom Antriebsmotor (38) weiter entfernten Pumpenelements (48, 54, 50, 56).
Hydraulikaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Pumpenelemente (44, 48, 50, 52, 54, 56) an einer mittels eines Antriebsmotors (38) einseitig angetriebenen Antriebswelle (40) angeordnet sind, die an ihrem vom Antriebsmotor (38) abgewandten Endbereich mit einem Wälzkörperlager abgestützt ist.
Hydraulikaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem dem ersten Bremskreis (12) drei erste Pumpenelemente (44, 48, 50) und dem zweiten Bremskreis drei zweite Pumpenelemente (52, 54, 56) zugeordnet sind.
Verwendung eines Hydraulikaggregats (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Fahrzeugbremsanlage (10).