DE102013217855A1

DE102013217855A1 - Schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102013217855A1
Application number: DE201310217855
Authority: DE
Inventors: Juergen Haecker; Wolfgang Schuller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2015-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlage (1), die in jedem Bremskreis I, II drei Hydropumpen (9, 10) aufweist. Die Erfindung schlägt eine Ventilanordnung (12, 13) vor, mit der die Hydropumpen (9, 10) zu einem schnellen Druckaufbau bei druckloser Fahrzeugbremsanlage (1) hydraulisch parallel und für einen hohen Bremsdruck hydraulisch in Serie schaltbar sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlagen sind bekannt. Sie weisen typischerweise einen muskel- oder hilfskraftbetätigten Hauptbremszylinder auf, an den ein oder mehrere Bremskreise über Trennventile angeschlossen sind. Radbremsen sind über Bremsdruckaufbauventile an das Trennventil des jeweiligen Bremskreises angeschlossen. Über Bremsdruckabsenkventile sind die Radbremsen an einen Hydrospeicher zur Zwischenspeicherung von Bremsflüssigkeit und an eine Saugseite einer Hydropumpe angeschlossen, die oft auch als Rückförderpumpe bezeichnet wird. Eine Druckseite der Rückförderpumpe ist zwischen dem Trennventil und den Bremsdruckaufbauventilen angeschlossen. Zu einer radindividuellen Bremsdruckregelung ist jeder Radbremse ein Bremsdruckaufbauventil und ein Bremsdruckabsenkventil zugeordnet. Die Bremsdruckaufbauventile und die Bremsdruckabsenkventile können auch als Radbremsdruckmodulationsventilanordnungen aufgefasst werden, mit denen in an sich bekannter Weise eine radindividuelle Bremsdruckregelung und damit eine Radbremskraftregelung möglich ist. Es lassen sich in an sich bekannter Weise Bremsblockierschutz-, Antriebsschlupf- und Schleuderschutz-/Fahrdynamik-Regelungen durchführen, für die die Abkürzungen ABS, ASR, FDR und ESP gebräuchlich sind. Die Bremsdruckaufbauventile und Bremsdruckabsenkventile können auch zu jeweils einem Radbremsdruckmodulationsventil mit den Schaltstellungen/Funktionen Druckaufbau, Druckhalten und Druckabsenken zusammengefasst sein.
Üblicherweise ist in jedem Bremskreis eine Hydropumpe vorhanden, wobei die Hydropumpen mehrerer Bremskreise üblicherweise gemeinsam angetrieben werden. Zu einem schnellen Druckaufbau bei nicht betätigtem Hauptbremszylinder und insbesondere kalter, d. h. zähflüssiger Bremsflüssigkeit ist ein Ansaugventil bekannt, mit dem die Saugseite der Hydropumpe mit dem Hauptbremszylinder verbindbar ist. Die beschriebenen Ventile bekannter schlupfgeregelter hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen sind typischerweise Magnetventile. Ein Beispiel einer derartigen schlupfgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlage offenbart die Offenlegungsschrift DE 10 2010 062 188 A1 .
Bei Verwendung einer Kolbenpumpe als Hydropumpe ist es bekannt, zur Verminderung von Druckpulsationen und zur Vergleichmäßigung eines Förderstroms Mehrkolbenpumpen zu verwenden, die phasenversetzt fördern. Bekannt sind beispielsweise Hydropumpen mit drei Pumpenelementen in jedem Bremskreis.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist mehrere Hydropumpen in einem Bremskreis zu einem Druckaufbau für eine Schlupfregelung auf. Die Hydropumpen können Kolbenpumpen, Zahnradpumpen oder anderer Bauart sein. Auch Pumpenelemente von Mehrkolbenpumpen sollen als Hydropumpen im Sinne der Erfindung aufgefasst werden.
Außerdem weist die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage eine Ventilanordnung auf, mit der Hydropumpen wahlweise hydraulisch parallel oder in Serie schaltbar sind. Bei der Parallelschaltung summieren sich die Förderströme der Hydropumpen, wodurch ein schneller Druckaufbau erfolgt. Das ist notwendig oder zumindest von Vorteil für Schlupfregelungen bei nicht betätigtem Hauptbremszylinder und druckloser Fahrzeugbremsanlage. Insbesondere bei Schleuderschlupfregelungen ist eine äußerst kurze Ansprechdauer entscheidend, um einer Schleuderneigung eines Fahrzeugs wirksam zu begegnen.
Je schneller gezielt ein oder mehrere Fahrzeugräder gebremst werden, desto besser lässt sich einer Schleuderneigung eines Fahrzeugs entgegenwirken. Für eine Schleuderschutzregelung müssen das oder die Fahrzeugräder innerhalb weniger Millisekunden gebremst werden. Auch bei einer automatischen Bremsung, die bei nicht betätigter Fahrzeugbremsanlage ein Auffahren auf ein vorausfahrendes Fahrzeug oder ein Hindernis verhindern soll, ist eine kurze Ansprechzeit der Radbremsen entscheidend.
Bei der Serienschaltung der Hydropumpen wirkt eine oder wirken mehrere Hydropumpen als Vorladepumpe für eine oder mehrere andere Hydropumpen. Das ermöglicht einen höheren Druckaufbau bei gleicher mechanischer Antriebsleistung der Hydropumpen. Bei Verwendung eines Elektromotors als Pumpenmotor zum Antrieb der Hydropumpen lässt sich bei gegebener Stromaufnahme ein größerer Druck aufbauen mit dem zusätzlichen Vorteil, dass ein elektronisches Steuergerät nicht für höhere Stromleistungen ausgelegt werden muss.
Die Erfindung ermöglicht einen schnellen Bremsdruckaufbau, indem die Hydropumpen hydraulisch parallelgeschaltet werden, und einen hohen Bremsdruck, indem die Hydropumpen, vorzugsweise anschließend, hydraulisch in Serie geschaltet werden.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
Der Anspruch 3 hat (mindestens) ein druckgesteuertes Ventil für die Ventilanordnung zur wahlweisen hydraulischen Parallel- oder Serienschaltung der Hydropumpen eines Bremskreises zum Gegenstand. Ab einem vorgegebenen Druck auf der Druckseite einer oder mehrerer Hydropumpen schaltet das Ventil die Hydropumpen von parallel in Serie. Das hat den Vorteil, dass keine elektronische Steuerung des Ventils notwendig ist und ein vorhandenes elektronisches Steuergerät für Schlupfregelungen ohne Modifikation verwendet werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 einen hydraulischen Schaltplan einer schlupfgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlage gemäß der Erfindung; und
2 eine alternative Ventilanordnung der Fahrzeugbremsanlage aus 1 gemäß der Erfindung
Ausführungsformen der Erfindung
Die in der Zeichnung dargestellte schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlage 1 gemäß der Erfindung weist zwei Bremskreise I, II auf, die an einen Zweikreis-Hauptbremszylinder 2 angeschlossen sind. An jeden Bremskreis I, II sind im Ausführungsbeispiel zwei Radbremsen 3 angeschlossen, wobei weder die Anzahl von zwei Bremskreisen I, II noch die Anzahl von zwei Radbremsen 3 je Bremskreis I, II zwingend für die Erfindung ist.
Jeder Radbremse 3 ist ein Bremsdruckaufbauventil 4 und ein Bremsdruckabsenkventil 5 zugeordnet. Die Bremsdruckaufbauventile 4 sind in ihrer stromlosen Grundstellung offene 2/2-Wege-Magnetventile, die Bremsdruckabsenkventile 5 sind in ihrer stromlosen Grundstellung geschlossene 2/2-Wege-Magnetventile. Den Bremsdruckaufbauventilen 4 sind in Richtung von den Radbremsen 3 zum Hauptbremszylinder 2 durchströmbare Rückschlagventile 6 hydraulisch parallelgeschaltet.
Jeder Bremskreis I, II weist ein Trennventil 7 auf, durch das er an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossen ist. An die Trennventile 7 sind die Bremsdruckaufbauventile 4 angeschlossen. Die Trennventile 7 sind in ihrer stromlosen Grundstellung offene 2/2-Wege-Magnetventile, ihnen sind Rückschlagventile 8 parallelgeschaltet, die vom Hauptbremszylinder 2 in Richtung der Radbremsen 3 durchströmbar sind. Jeder Bremskreis I, II weist mindestens zwei, im Ausführungsbeispiel drei, Hydropumpen 9, 10 auf. Eine Saugseite einer der Hydropumpen 9 ist über ein Rückschlagventil 11 an die Bremsdruckabsenkventile 5 angeschlossen. Die Saugseiten der beiden anderen Hydropumpen 10 sind über ein Ventil, das hier zur eindeutigen Bezeichnung als Vorventil 12 bezeichnet wird, und das Rückschlagventil 11 ebenfalls an die Bremsdruckabsenkventile 5 angeschlossen. Das Vorventil 12 ist ein in seiner stromlosen Grundstellung offenes 2/2-Wege-Magnetventil. Die Druckseite der einen Hydropumpe 9 ist über ein weiteres Ventil, das zur eindeutigen Bezeichnung hier als Nachventil 13 bezeichnet wird, mit Druckseiten der beiden anderen Hydropumpen 10 und zwischen den Bremsdruckaufbauventilen 4 und dem Trennventil 7 angeschlossen. Das Nachventil 13 ist ein 3/2-Wege-Magnetventil, das in seiner stromlosen Grundstellung wie vorstehend beschrieben die Druckseiten der drei Hydropumpen 9 miteinander verbindet. In einer Schaltstellung verbindet das Nachventil 13 die Druckseite der einen Hydropumpe 9 mit den Saugseiten der beiden anderen Hydropumpen 10 und trennt die Druckseite der einen Hydropumpe 9 von den Druckseiten der beiden anderen Hydropumpen 10, deren Druckseiten zwischen den Bremsdruckaufbauventilen 4 und dem Trennventil 7 angeschlossen sind.
In den dargestellten Grundstellungen des Vorventils 12 und des Nachventils 13 sind die drei Hydropumpen 9, 10 hydraulisch parallel geschaltet, wodurch sich ihre Förderströme addieren, so dass ein schneller Druckaufbau erfolgt. Übersteigt ein hydraulischer Druck auf den Druckseiten der Hydropumpen 9, 10 einen vorgegebenen Wert, werden das Vorventil 12 und das Nachventil 13 in ihre Schaltstellungen umgeschaltet, wodurch die eine Hydropumpe 9 mit den beiden anderen Hydropumpen 10 hydraulisch in Serie geschaltet wird. In den Schaltstellungen des Vorventils 12 und des Nachventils 13 bildet die eine Hydropumpe 9 eine Vorladepumpe für die beiden anderen Hydropumpen 10, sie fördert Bremsflüssigkeit zu den beiden anderen Hydropumpen 10, die einen Druck der Bremsflüssigkeit erhöhen. Mit der hydraulischen Parallelschaltung der Hydropumpen 9, 10 ist wie gesagt ein schneller Bremsdruckaufbau möglich, die anschließende hydraulische Serienschaltung der Hydropumpen 9, 10 ermöglicht einen hohen Bremsdruck. Das Vorventil 12 und das Nachventil 13 können als Ventilanordnung zum wahlweisen Schalten der Hydropumpen 9, 10 hydraulisch parallel oder in Serie aufgefasst werden. Mit Drucksensoren 14 wird ein Druck auf den Druckseiten der Hydropumpen 9, 10 gemessen und über ein nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät werden das Vorventil 12 und das Nachventil 13 abhängig vom Druck auf den Druckseiten der Hydropumpen 9, 10 in die Schalt- und in die Grundstellung umgeschaltet. Es genügt eine Druckmessung auf der Druckseite einer der Hydropumpen 9, 10, vorzugsweise wird der Druck auf der Druckseite der einen Hydropumpe 9 gemessen.
Sind bei der Serienschaltung der Hydropumpen 9, 10 einer Hydropumpe 9 mehrere Hydropumpen 10 nachgeschaltet, weist vorzugsweise die bei der Serienschaltung als Vorladepumpe dienende eine Hydropumpe 9 ein größeres Fördervolumen als die nachgeschalteten Hydropumpen 10 auf. Das Fördervolumen der Vorladepumpe ist ungefähr so groß wie die Fördervolumina der an sie angeschlossenen anderen Hydropumpen 10 zusammen. Im Falle von Kolbenpumpen als Hydropumpen 9, 10 weist die bei der Serienschaltung als Vorladepumpe dienende Hydropumpe 9 einen größeren Hubraum auf, d. h. einen längeren Kolbenhub und/oder einen größeren Kolbendurchmesser.
Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Fahrzeugbremsanlage 1 eine Mehrkolbenpumpe, nämlich eine 6-Kolben-Pumpe mit sechs Pumpenelementen auf, die gemeinsam mit einem Elektromotor 15 angetrieben werden. Von den sechs Pumpenelementen sind jeweils drei einem Bremskreis I, II als Hydropumpen 9, 10 zugeordnet, von denen eine die Vorladepumpe für die beiden anderen Hydropumpen 10 bildet, wenn die Hydropumpen 9, 10 hydraulisch in Serie geschaltet sind.
Die Saugseite der einen Hydropumpe 10 ist durch ein Ansaugventil 15 mit dem Hauptbremszylinder 2 verbindbar. Das Ansaugventil 15 ist ein in seiner stromlosen Grundstellung geschlossenes 2/2-Wege-Magnetventil. Bei offenem Vorventil 12 verbindet das Ansaugventil 15 in seiner offenen Schaltstellung auch die Saugseiten der beiden anderen Hydropumpen 10 mit dem Hauptbremszylinder 2. Das Ansaugventil 15 ermöglicht einen schnellen Bremsdruckaufbau bei nicht betätigtem Hauptbremszylinder 2 und druckloser Fahrzeugbremsanlage 1.
Über die Bremsdruckabsenkventile 5 ist ein Hydrospeicher 16 zur Zwischenspeicherung von Bremsflüssigkeit während einer Schlupfregelung an die Radbremsen 3 angeschlossen.
Die Bremsdruckaufbauventile 4 und die Bremsdruckabsenkventile 5 bilden Bremsdruckmodulationsventilanordnungen, mit denen sich zu einer Schlupfregelung Radbremsdrücke in den Radbremszylindern 3 radindividuell regeln lassen. Zur Schlupfregelung werden die Hydropumpen 9, 10 angetrieben, die Trennventile 7 können zur Schlupfregelung geschlossen werden, um den Hauptbremszylinder 2 hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage 1 zu trennen. Schlupfregelungen, beispielsweise Bremsblockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamik-Regelungen (ABS, ASR, ESP, FDR) sind bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden. Bei nichtbetätigtem Hauptbremszylinder 2 und druckloser Fahrzeugbremsanlage 1 werden die Hydropumpen 9, 10 wie bereits beschrieben hydraulisch parallel geschaltet, so dass sich ihre Förderströme addieren und die Saugseiten der Hydropumpen 9, 10 werden durch Öffnen des Ansaugventils 15 mit dem Hauptbremszylinder 2 verbunden, so dass ein schneller Druckaufbau erfolgt, wie er insbesondere bei Schleuderschutz-/Fahrdynamikregelungen und zu einem automatischen Bremsen notwendig ist. Herrscht in der Fahrzeugbremsanlage 1 ein Druck und übersteigt ein Druck auf den Druckseiten der Hydropumpen 9, 10 einen vorgegebenen Wert, werden die Hydropumpen 9, 10 wie beschrieben durch Umschalten des Vorventils 12 und des Nachventils 13 hydraulisch in Serie geschaltet, wodurch sich der Druck ein Mehrfaches erhöhen lässt.
2 zeigt eine alternative Ventilanordnung für die Umschaltung der Hydropumpen 9, 10 von der hydraulischen Parallel- in die Serienschaltung. Es ist ein Ventil, das zur eindeutigen Bezeichnung hier als Vorladeventil 18 bezeichnet wird, vorhanden, das die Funktionen des Vorventils 12 und des Nachventils 13 vereinigt. In einer Grundstellung verbindet das Vorladeventil 18 sowohl die Saugseiten als auch die Druckseiten der Hydropumpen 9, 10 miteinander. Die Saugseiten werden nicht mit den Druckseiten verbunden. Dadurch sind in der Grundstellung des Vorladeventils 10 die Hydropumpen 9, 10 hydraulisch parallel geschaltet. In einer Schaltstellung verbindet das Vorladeventil 18 die Druckseite der einen Hydropumpe 9 mit den Saugseiten der beiden anderen Hydropumpen 10, so dass die Hydropumpen 9, 10 hydraulisch in Serie geschaltet sind. Das Vorladeventil 18 ist druckgesteuert, es wird vom Druck auf der Druckseite der einen Hydropumpe 9 und/oder der beiden Hydropumpen 10 gesteuert.
Eine Drucksteuerung des Vorventils 12 und/oder des Nachventils 13 mit dem Druck auf der Druckseite der Hydropumpen 9, 10 anstelle der Magnetventile 12, 13 ist ebenso möglich wie in 2 die Verwendung eines Magnetventils als Vorladeventil 18 anstelle des druckgesteuerten Ventils (nicht dargestellt).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010062188 A1 [0003]

Claims

Schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit mehreren Hydropumpen (9, 10) in einem Bremskreis I, II zum Druckaufbau für eine Schlupfregelung, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbremsanlage (1) eine Ventilanordnung (12, 13, 18) aufweist, mit der die Hydropumpen (9, 10) wahlweise hydraulisch parallel oder in Serie schaltbar sind.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydropumpe (9), die bei in Serie geschalteten Hydropumpen (9, 10) einer anderen Hydropumpe (10) vorgeschaltet ist, ein größeres Fördervolumen aufweist als die andere Hydropumpe (10).
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Schaltung der Hydropumpen (9, 10) in Serie der Hydropumpe (9) mit dem größeren Fördervolumen mindestens zwei Hydropumpen (10) mit kleinerem Fördervolumen nachgeschaltet sind.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung ein Magnetventil (12, 13) aufweist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung ein druckgesteuertes Ventil (18) aufweist.