DE102013009432A1 - Hydraulic brake system with a buffer - Google Patents
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Abstract
Es wird ein hydraulisches Bremssystem mit einem Zwischenspeicher beschrieben. Das Bremssystem umfasst ferner: zumindest eine Radbremse; einen Hauptbremszylinder, der dazu eingerichtet ist, Hydraulikfluid in die zumindest eine Radbremse zu verschieben; eine Pumpe, die dazu eingerichtet ist, Hydraulikfluid in die zumindest eine Radbremse zu verschieben; ein Druckabbauventil das dazu eingerichtet ist, eine hydraulische Verbindung zwischen der Radbremse und einem Einlass der Pumpe wahlweise zu sperren; eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Pumpe und das Druckabbauventil anzusteuern. Der Zwischenspeicher des Bremssystems umfasst eine Speicherkammer, einen Kolben, ein Rückstellelement und eine Membran. Die Speicherkammer ist zur Aufnahme von Hydraulikfluid eingerichtet. Der Kolben ist beweglich im Zwischenspeicher angeordnet. Das Rückstellelement erzeugt eine der Aufnahme von Hydraulikfluid in die Speicherkammer entgegenwirkende Kraft. Die Membran ist zwischen einer Wand der Speicherkammer und dem Kolben angeordnet und dazu eingerichtet, bei einer Verschiebung des Kolbens die Speicherkammer gegenüber der Umgebung abzudichten.A hydraulic brake system with an intermediate store is described. The braking system further comprises: at least one wheel brake; a master brake cylinder configured to shift hydraulic fluid into the at least one wheel brake; a pump that is configured to shift hydraulic fluid into the at least one wheel brake; a pressure relief valve which is set up to selectively block a hydraulic connection between the wheel brake and an inlet of the pump; a control unit which is set up to control the pump and the pressure relief valve. The intermediate storage of the brake system comprises a storage chamber, a piston, a reset element and a membrane. The storage chamber is set up to hold hydraulic fluid. The piston is movably arranged in the intermediate store. The restoring element generates a force which counteracts the absorption of hydraulic fluid in the storage chamber. The membrane is arranged between a wall of the storage chamber and the piston and is set up to seal the storage chamber from the environment when the piston is displaced.
Description
Technisches GebietTechnical area
Hier wird ein Fahrzeugbremssystem für ein Landfahrzeug beschrieben. Das Fahrzeugbremssystem umfasst einen zur vorübergehenden Aufnahme von Hydraulikfluid vorgesehenen Zwischenspeicher mit einer Membran.Here, a vehicle brake system for a land vehicle will be described. The vehicle brake system includes a buffer for temporarily receiving hydraulic fluid provided with a membrane.
Hintergrundbackground
Landfahrzeuge weisen in der Regel eine Fahrzeugbremsanlage auf, in welcher zum Bremsen ein Hydraulikfluid in die Radbremsen des Fahrzeugs geleitet wird. Zunehmend haben Fahrzeuge aber auch eine elektrische Maschine die dazu dient, das Fahrzeug alternativ oder zumindest unterstützend zu einem Verbrennungsmotor anzutreiben. Die elektrische Maschine bietet gegenüber einem Verbrennungsmotor den Vorteil, dass sie generatorisch und motorisch betrieben werden kann. Beim generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine wird die Bewegungsenergie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt. Die Energierückgewinnung aus der Bewegungsenergie des Landfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine kann dabei als Rekuperation bezeichnet werden.Land vehicles usually have a vehicle brake system in which a hydraulic fluid is conducted into the wheel brakes of the vehicle for braking. Increasingly, however, vehicles also have an electric machine which serves to drive the vehicle alternatively or at least in support of an internal combustion engine. The electric machine has the advantage over a combustion engine that it can be operated as a generator and as a motor. During generator operation of the electric machine, the kinetic energy of the vehicle is converted into electrical energy. The energy recovery from the kinetic energy of the land vehicle by means of the electric machine can be referred to as recuperation.
Während im Normalbremsbetrieb Bewegungsenergie des Fahrzeugs aufgrund des reibschlüssigen Zusammenwirkens von Bremsbacken und Bremsscheiben an den Radbremsen in Wärmeenergie umgewandelt wird, wird bei der Rekuperation die Bewegungsenergie des Fahrzeugs genutzt, um die Fahrzeugbatterie aufzuladen. Die in der aufgeladenen Batterie gespeicherte chemische Energie findet dann in einem motorischen Betrieb der elektrischen Maschine wieder Verwendung zum Antrieb des Landfahrzeugs. Das Abbremsen des Fahrzeugs erfolgt mittels der elektrischen Maschine, so dass die Radbremsen unbetätigt bleiben können. In der Regel ist dies sogar erwünscht, da jegliche an den Radbremsen in Wärmeenergie umgewandelte Bewegungsenergie nicht mehr zum Aufladen der Fahrzeugbatterie zur Verfügung steht.While in normal braking mode kinetic energy of the vehicle is converted into heat energy due to the frictional interaction of the brake shoes and brake discs on the wheel brakes, during recuperation the kinetic energy of the vehicle is used to charge the vehicle battery. The stored in the charged battery chemical energy is then used in a motor operation of the electric machine use for driving the land vehicle. The braking of the vehicle by means of the electric machine, so that the wheel brakes can remain unconfirmed. In general, this is even desirable because any kinetic energy converted to thermal energy at the wheel brakes is no longer available for charging the vehicle battery.
Da die Radbremsen während der Rekuperation nicht betätigt werden, herrscht in dem Bremssystem kein oder nur ein geringer Bremsdruck. Daher kann bei der Rekuperation die Rückwirkung des Bremspedals von einer gewohnten Pedalrückwirkung abweichen, so dass der Fahrer das Gefühl hat, er würde das Bremspedal leer durchdrücken. Um dies zu vermeiden, also um den Fahrer weiterhin das gewohnte Bremsgefühl zu vermitteln, sind häufig Pedalrückwirkungs-Simulatoren vorgesehen, die eine einen Bremsdruckaufbau in den Radbremsen entsprechende Pedalrückwirkung simulieren. Derartige Pedalrückwirkungs-Simulatoren erhöhen jedoch die Kosten, das Volumen und das Gewicht des Bremssystems, so dass Forderungen nach Bremssystemen bestehen, die ohne zusätzliche Komponenten eine Rekuperation ermöglichen. Diesbezüglich sind Bremssysteme bekannt, die sich lediglich durch geringfügige Änderungen von nicht rekuperations-kompatiblen Bremssystemen unterscheiden.Since the wheel brakes are not actuated during recuperation, there is no or only a slight brake pressure in the brake system. Therefore, in the recuperation, the reaction of the brake pedal may deviate from a usual pedal feedback, so that the driver has the feeling that he would press the brake pedal empty. To avoid this, so as to continue to give the driver the usual brake feel, pedal depression simulators are often provided, which simulate a brake pressure build-up in the wheel brakes corresponding pedal return. However, such pedal return simulators increase the cost, volume and weight of the brake system, so that there are demands for brake systems that allow recuperation without additional components. In this regard, braking systems are known that differ only by minor changes in non-recuperation-compatible braking systems.
Zum Beispiel wird in dem Dokument
Zugrunde liegende AufgabeUnderlying task
Es ist daher Aufgabe, ein einfach aufgebautes und kostengünstig herstellbares Fahrzeugbremssystem bereitzustellen, das hydraulische und generatorische Bremsvorgänge ermöglicht. Zudem soll das Bremssystem dem Fahrer ein komfortables Bremsverhalten und Bremsgefühl vermitteln, wobei ein möglichst großer Anteil der kinetischen Energie des Landfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt werden soll.It is therefore an object to provide a simply constructed and inexpensive to produce vehicle braking system that allows hydraulic and regenerative braking. In addition, the braking system should give the driver a comfortable braking and braking feeling, with the largest possible portion of the kinetic energy of the land vehicle to be converted into electrical energy.
Vorgeschlagene LösungSuggested solution
Zur Lösung der Aufgabe wird ein hydraulisches Bremssystem für ein Landfahrzeug vorgeschlagen. Das hydraulische Bremssystem umfasst zumindest eine einem Rad des Landfahrzeugs zugeordnete Radbremse; einen Hauptbremszylinder, der hydraulisch mit der zumindest einen Radbremse verbunden ist, wobei der Hauptbremszylinder dazu eingerichtet ist, bei einer Betätigung des Bremssystems durch den Fahrer Hydraulikfluid in die zumindest eine Radbremse zu verschieben; eine Pumpe, deren Ausgang hydraulisch mit der zumindest einen Radbremse verbunden ist, wobei die Pumpe dazu eingerichtet ist, Hydraulikfluid in die zumindest eine Radbremse zu verschieben; ein Druckabbauventil, das dazu eingerichtet ist, eine hydraulische Verbindung zwischen der Radbremse und einem Einlass der Pumpe wahlweise zu sperren; und eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Pumpe und das Druckabbauventil anzusteuern. Ferner umfasst das Bremssystem einen Zwischenspeicher mit einer Speicherkammer, einem Kolben, einem Rückstellelement und einer Membran. Die Speicherkammer ist hydraulisch mit dem Druckabbauventil und dem Einlass der Pumpe verbunden und zur Aufnahme von Hydraulikfluid eingerichtet. Der Kolben ist beweglich im Zwischenspeicher angeordnet. Das Rückstellelement erzeugt eine der Aufnahme von Hydraulikfluid in die Speicherkammer entgegenwirkende Kraft. Die Membran ist zwischen einer Wand der Speicherkammer und dem Kolben angeordnet und dazu eingerichtet, bei einer Verschiebung des Kolbens die Speicherkammer gegenüber der Umgebung abzudichten.To solve the problem, a hydraulic braking system for a land vehicle is proposed. The hydraulic brake system comprises at least one wheel brake associated with a wheel of the land vehicle; a master cylinder hydraulically connected to the at least one wheel brake, the master cylinder configured to displace hydraulic fluid into the at least one wheel brake upon actuation of the brake system by the driver; a pump whose output is hydraulically connected to the at least one wheel brake, the pump being configured to displace hydraulic fluid into the at least one wheel brake; a pressure relief valve, which is adapted to a hydraulic connection selectively lock between the wheel brake and an inlet of the pump; and a control unit configured to drive the pump and the pressure reduction valve. Furthermore, the brake system comprises a buffer with a storage chamber, a piston, a return element and a membrane. The storage chamber is hydraulically connected to the pressure relief valve and the inlet of the pump and adapted to receive hydraulic fluid. The piston is movably arranged in the buffer. The return element generates a force counteracting the absorption of hydraulic fluid into the storage chamber. The membrane is disposed between a wall of the storage chamber and the piston and is adapted to seal the storage chamber from the environment during a displacement of the piston.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird zur Lösung der Aufgabe ein Hydraulikaggregat vorgeschlagen. Diesem Hydraulikaggregat sind die vorstehend definierte Pumpe, das Druckabbauventil sowie der Zwischenspeicher zugeordnet.According to a further aspect, a hydraulic unit is proposed to solve the problem. This hydraulic unit, the above-defined pump, the pressure reduction valve and the buffer are assigned.
Mit der vorgeschlagenen Lösung können die beim Verschieben des Kolbens auftretenden Reibungskräfte reduziert werden. Zum Beispiel kann die die Speicherkammer abdichtende Membran eine herkömmliche O-Ring Dichtung überflüssig machen. Da eine O-Ring Dichtung üblicherweise zwischen einer Seitenwand der Speicherkammer und einem Kolben eingeklemmt ist, muss zum Verschieben des Kolbens der Reibwiderstand des O-Rings überwunden werden. Die hier vorgeschlagene Anordnung mit dem Kolben und der Membran kann annähernd ohne Reibung zwischen Kolben, Membran und der Wand der Speicherkammer verschoben werden. Entsprechend sind zum Verschieben des Kolbens wesentlich geringere Kräfte erforderlich und das Rückstellelement muss eine deutlich geringere Rückstellkraft aufbringen, um den Kolben zurück in die Ausgangslage zu verschieben. Das Rückstellelement des Zwischenspeichers kann daher deutlich reduziert werden. Zum Beispiel können weichere Federn, also Federn mit kleineren Federkonstanten, verwendet werden. Dies wiederum bedeutet, dass der Zwischenspeicher bereits bei besonders geringen Druck Hydraulikfluid aufnehmen kann. Somit ermöglicht der Zwischenspeicher mit Membran eine Reduktion des Rest-Bremsdrucks. Bei einer Rekuperation kann daher ein größerer Anteil der kinetischen Energie in elektrische Energie umgewandelt werden. Die erhöhte Rekuperationsleistung bewirkt eine wesentliche CO2 Einsparung. Da die Standardkomponenten eines Bremssystems im Wesentlichen beibehalten werden können, kann die vorgeschlagene Lösung zudem kostengünstig implementiert werden.With the proposed solution, the friction forces occurring during displacement of the piston can be reduced. For example, the membrane seal membrane may obviate the need for a conventional o-ring seal. Since an O-ring seal is usually clamped between a side wall of the storage chamber and a piston, the frictional resistance of the O-ring must be overcome to displace the piston. The proposed arrangement with the piston and the membrane can be moved almost without friction between the piston, diaphragm and the wall of the storage chamber. Accordingly, much lower forces are required to move the piston and the restoring element must apply a much lower restoring force to move the piston back to the starting position. The reset element of the buffer can therefore be significantly reduced. For example, softer springs, that is springs with smaller spring constants, can be used. This in turn means that the buffer can absorb hydraulic fluid even at very low pressure. Thus, the buffer with membrane allows a reduction of the residual brake pressure. In recuperation, therefore, a larger proportion of the kinetic energy can be converted into electrical energy. The increased recuperation power causes a significant CO 2 savings. In addition, because the standard components of a braking system can be substantially maintained, the proposed solution can be implemented inexpensively.
Ausgestaltung und EigenschaftenDesign and characteristics
Die Steuereinheit des Bremssystems kann dazu eingerichtet sein, das Druckabbauventil anzusteuern, so dass infolge einer Betätigung des Bremssystems durch den Fahrer Hydraulikfluid von dem Hauptbremszylinder über die zumindest eine Radbremse und das geöffnete Druckabbauventil in den Zwischenspeicher verschoben wird. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, das Druckabbauventil während oder nach einem Bremsdruckaufbau durch den Fahrer zu öffnen. Ferner kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, ein Isolationsventil während oder nach dem Bremsdruckaufbau durch den Fahrer zu schließen.The control unit of the brake system may be configured to control the pressure reduction valve, so that as a result of actuation of the brake system by the driver hydraulic fluid is displaced from the master cylinder via the at least one wheel brake and the opened pressure reduction valve in the buffer. The control unit may be configured to open the pressure relief valve during or after a brake pressure build-up by the driver. Further, the control unit may be configured to close an isolation valve during or after the brake pressure build-up by the driver.
Die Membran kann zum Beispiel eine Rollmembran sein. Die Membran kann so zwischen der Wand der Speicherkammer und dem Kolben angeordnet sein, dass ein Teil eines Mantels oder einer Mantelfläche der Membran an einer Seitenwand der Speicherkammer/einer Hülse und ein anderer Teil des Mantels oder der Mantelfläche der Membran an einer Seitenwand des Kolbens anliegt. Der Mantel oder die Mantelfläche der Membran kann in einem gefüllten oder einem leeren Zustand des Zwischenspeichers gefaltet angeordnet sein.The membrane may be, for example, a rolling membrane. The membrane may be disposed between the wall of the storage chamber and the piston such that a portion of a shell or shell surface of the membrane abuts a side wall of the storage chamber / sleeve and another portion of the shell or shell surface of the membrane abuts a side wall of the piston , The jacket or the lateral surface of the membrane can be arranged folded in a filled or an empty state of the buffer.
In der hydraulischen Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher und dem Eingang der Pumpe kann ein erstes Sperrventil mit einem Öffnungsdruck von weniger als 0,3 bar angeordnet sein. Der Öffnungsdruck des ersten Sperrventils kann auch weniger als 0,1 bar betragen.In the hydraulic connection between the buffer and the input of the pump, a first check valve may be arranged with an opening pressure of less than 0.3 bar. The opening pressure of the first shut-off valve may also be less than 0.1 bar.
Das Rückstellelement kann eine Feder sein. Die vom Rückstellelement erzeugte, dem Füllen der Speicherkammer entgegenwirkende Kraft kann einem Hydraulikdruck in der Speicherkammer von weniger als 1 bar entsprechen. Dieser Druck kann auch als Aufnahmedruck bezeichnet werden. Der Mindest-Aufnahmedruck des Zwischenspeichers kann weniger als 0,3 bar betragen. Der Maximal-Aufnahmedruck kann weniger als 0,9 bar betragen. Es können zwar größere Drücke auftreten, allerdings ist der Zwischenspeicher beim Maximal-Aufnahmedruck bereits vollständig gefüllt, so dass kein zusätzliches Hydraulikfluidvolumen aufgenommen werden kann.The return element may be a spring. The force generated by the restoring element, counteracting the filling of the storage chamber, can correspond to a hydraulic pressure in the storage chamber of less than 1 bar. This pressure can also be referred to as recording pressure. The minimum absorption pressure of the intermediate storage tank can be less than 0.3 bar. The maximum intake pressure may be less than 0.9 bar. Although larger pressures may occur, however, the buffer is already completely filled at the maximum intake pressure, so that no additional hydraulic fluid volume can be absorbed.
Der Zwischenspeicher kann auch im leeren Zustand ein Mindest-Hydraulikfluid-Volumen aufnehmen. Die Membran kann dazu eingerichtet sein, im leeren Zustand des Zwischenspeichers, ein Abfließen von Hydraulikfluid aus dem Zwischenspeicher zum Einlass der Pumpe zu verhindern. Als leerer Zustand des Zwischenspeichers kann ein Zustand bezeichnet werden, in dem der Kolben durch die Rückstellkraft des Rückstellelements in einer Ausgangslage gehalten wird. Im leeren Zustand des Zwischenspeichers kann der Druck des Hydraulikfluids nicht ausreichen, um den Kolben aus seiner Ausgangslage zu verschieben. Die Membran kann eine Dichtlippe aufweisen. Die Dichtlippe kann dazu eingerichtet sein, im leeren Zustand des Zwischenspeichers an einer Wand der Speicherkammer anzuliegen. Die Dichtlippe kann dazu eingerichtet sein, im leeren Zustand des Zwischenspeichers das Abfließen von Hydraulikfluid zu verhindern. Die Dichtlippe kann dazu eingerichtet sein, einen Austausch von Hydraulikfluid zwischen einem Einlass und einem Auslass des Zwischenspeichers zu verhindern.The buffer can record a minimum hydraulic fluid volume even when empty. The membrane may be adapted to prevent drainage of hydraulic fluid from the accumulator to the inlet of the pump when the accumulator is empty. As an empty state of the buffer, a state may be referred to, in which the piston is held by the restoring force of the return element in a starting position. In the empty state of the Buffer, the pressure of the hydraulic fluid is not sufficient to move the piston from its initial position. The membrane may have a sealing lip. The sealing lip may be adapted to abut against a wall of the storage chamber in the empty state of the buffer. The sealing lip may be adapted to prevent the drainage of hydraulic fluid in the empty state of the buffer. The sealing lip may be configured to prevent an exchange of hydraulic fluid between an inlet and an outlet of the buffer.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Zeichnungen.Other objects, features, advantages and applications will become apparent from the following description of non-limiting embodiments to be understood and the accompanying drawings.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele eines hydraulischen Bremssystems eines Landfahrzeugs beschrieben. Übereinstimmende Elemente sind dabei in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Embodiments of a hydraulic brake system of a land vehicle will be described below. Matching elements are denoted by the same reference numerals in the figures.
Die offene Seite der Bohrung wird durch den Kolben
Bei dem in
Als Material für die Membran
Die Membran
An der Membran
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Bei dem in
Der Druck des Hydraulikfluids erzeugt eine auf den Kolben
In
Die in den
Die
Das Bremssystem
Das in
Über Zuführleitungen
Von der ersten und zweiten Radbremse
Der Einlass
Die Pumpe
Die Isolationsventile
Die Isolationsventile
Zudem ist in
Ferner ist an dem Bremspedal
In
Nachstehend werden mit Bezug auf die
Bei dem in
Das Blenden kann nach dem Bremsdruckaufbau oder bereits während des Bremsdruckaufbaus erfolgen. Erfolgt das Blenden nachdem der Fahrer den Bremsdruck vollständig aufgebaut hat, entspricht die Anfangsphase der Rekuperation einem herkömmlichen Bremsvorgang. Nachdem der Bremsdruck aufgebaut wurde, wird zumindest eines der Isolationsventile geschlossen und eines oder mehrere der Druckabbauventile geöffnet. Dadurch kann der Bremsdruck in den Radbremsen abgebaut werden, während dem Fahrer eine gewohnte Pedalrückwirkung vermittelt wird.The blinding can be done after the brake pressure build-up or already during the brake pressure build-up. If the fading after the Driver has fully built the brake pressure, the initial phase of recuperation corresponds to a conventional braking operation. After the brake pressure has been built up, at least one of the isolation valves is closed and one or more of the pressure relief valves are opened. As a result, the brake pressure in the wheel brakes can be reduced, while the driver is given a familiar pedal reaction.
Erfolgt das Blenden bereits während des Bremsdruckaufbaus, kann zum Beispiel das erste und zweite Isolationsventil
Die Steuereinheit
Die Druckabbauventile
Aufgrund des durch die Drosselwirkung der Isolationsventile und/oder der Druckabbauventile verursachten Wiederstands kann eine geeignete Gegenkraft am Bremspedal erzeugt werden. Somit wird dem Fahrer nicht das Gefühl vermittelt, er würde das Bremspedal
Sobald das generatorische Bremsmoment von der elektrischen Maschine
Bei geöffneten Druckabbauventilen
Die
Das in
Die vorrangehend beschriebenen Varianten des Bremssystems
Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle offenbarten Merkmale sind explizit sowohl einzeln als auch in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.Also, the claims do not limit the disclosure and thus the combination options of all identified features with each other. All disclosed features are explicitly disclosed herein individually as well as in combination with all other features.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 102012023345 A1 [0049, 0049] DE 102012023345 A1 [0049, 0049]
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