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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Bremssystem für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeugbremssysteme bekannt, die verschiedene Sicherheitssysteme, wie beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS), ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) usw. umfassen, und verschiedene Sicherheitsfunktionen, wie beispielsweise eine Antiblockierfunktion, eine Antriebsschlupfregelung (ASR) usw. ausführen.
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In der
DE 10 2007 038 397 A1 wird beispielsweise ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit einem Hauptbremszylinder, einer Fluidsteuereinheit und mindestens einer Radbremse beschrieben. Die Fluidsteuereinheit umfasst zur Bremsdruckmodulation in mindestens einem Bremskreis für jeden Bremskreis ein Umschaltventil, ein Ansaugventil und eine Rückförderpumpe. Zudem weist die Fluidsteuereinheit für jeden Bremskreis ein Schieberventil auf, welches in eine Saugleitung zwischen der Rückförderpumpe und dem Hauptbremszylinder eingeschleift ist und den wirksamen Druck an einer Saugseite der Rückförderpumpe auf einen vorgebbaren maximalen Druckwert begrenzt. Hierbei ist ein erster Fluidanschluss des jeweiligen Schieberventils mit dem Hauptbremszylinder und ein zweiter Fluidanschluss des jeweiligen Schieberventils ist mit der jeweiligen Rückförderpumpe gekoppelt. Ein druckentlasteter Anschluss des jeweiligen Regelventils ist mit der Atmosphäre verbunden. Somit schützt das Regelventil im Fahrzeugbremssystem die Rückführungspumpe vor erhöhtem Vordruck auf der Saugseite.
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In der
DE 10 2008 002 539 A1 werden beispielsweise ein Regelventil für ein Fahrzeugbremssystem und ein korrespondierendes Fahrzeugbremssystem beschrieben. Das beschriebene Fahrzeugbremssystem umfasst einen Hauptbremszylinder, eine Fluidsteuereinheit und mindestens eine Radbremse, wobei die Fluidsteuereinheit zur Bremsdruckmodulation der mindestens einen Radbremse in mindestens einem Bremskreis jeweils ein Umschaltventil, ein Ansaugventil und eine Rückförderpumpe umfasst. Das Ansaugventil des mindestens einen Bremskreises ist als Regelventil ausgeführt und in eine Saugleitung zwischen der korrespondierenden Rückförderpumpe und dem Hauptbremszylinder eingeschleift. Ein erster Fluidanschluss des jeweiligen Regelventils ist mit dem Hauptbremszylinder und ein zweiter Fluidanschluss des jeweiligen Regelventils ist mit der jeweiligen Rückförderpumpe gekoppelt. Ein druckentlasteter Anschluss des jeweiligen Regelventils ist mit Atmosphäre verbunden. Somit übernimmt das Regelventil im Fahrzeugbremssystem die Funktion des Ansaugventils und schützt die Rückführungspumpe zusätzlich vor erhöhtem Vordruck auf der Saugseite.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Bremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Anbindung des Kolbens und des druckentlasteten Anschlusses nicht zur Atmosphäre sondern zu einer Speicherkammer eines Fluidspeichers im Bremssystem erfolgt. Durch die Anbindung an den Fluidspeicher im Bremssystem kann eine Leckage nach außen bei einem Ausfall der Kolbendichtung verhindert und ein Ausfall des korrespondierenden Bremskreises vermieden werden. Eine Entleerung der Speicherkammer ist ohne Ansteuerung der Magnetventile und der Pumpe möglich.
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Zudem schützt das Regelventil im Fahrzeugbremssystem in vorteilhafter Weise die Rückführungspumpe zusätzlich vor erhöhtem Vordruck auf der Saugseite. Durch die Begrenzung des wirksamen Drucks an der Saugseite der Rückförderpumpe kann Verschleiß, Reibung, Extrusion der Dichtungen in der Rückförderpumpe reduziert werden, wodurch in vorteilhafter Weise auch eine Leckage der Rückförderpumpe nach außen reduziert, der Wirkungsgrad erhöht und die Lebensdauer der Rückförderpumpe deutlich verlängert werden kann. Bei einer als Zahnradpumpe ausgeführten Rückförderpumpe wird außerdem ein teurer, komplexer und hochdruckbeständiger Wellendichtring vermieden und es kann eine kostengünstige Wellendichtung eingebaut werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit einem Hauptbremszylinder, einer Fluidsteuereinheit und mindestens einer Radbremse zur Verfügung. Die Fluidsteuereinheit umfasst zur Bremsdruckmodulation der mindestens einen Radbremse in mindestens einem Bremskreis für jeden Bremskreis ein Umschaltventil, ein Regelventil und eine Rückförderpumpe. Die Regelventile sind jeweils in eine Saugleitung zwischen der korrespondierenden Rückförderpumpe und dem Hauptbremszylinder eingeschleift und begrenzen den wirksamen Druck an einer Saugseite der jeweiligen Rückförderpumpe auf einen vorgebbaren maximalen Druckwert. Hierbei ist ein erster Fluidanschluss des jeweiligen Regelventils mit dem Hauptbremszylinder und ein zweiter Fluidanschluss des jeweiligen Regelventils ist mit der jeweiligen Rückförderpumpe gekoppelt. Erfindungsgemäß ist ein druckentlasteter Anschluss des jeweiligen Regelventils mit einem Fluidspeicher gekoppelt.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Bremssystems für ein Fahrzeug möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die druckentlasteten Anschlüsse der Regelventile jeweils über einen Fluidkanal mit einem Fluidspeicher verbunden werden können. Diese Fluidkanäle können beispielsweise in einen Hydraulikblock des Bremssystems eingebracht werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremssystems kann das jeweilige Regelventil parallel oder in Reihe zu einem Ansaugventil in die Saugleitung zwischen der korrespondierenden Rückförderpumpe und dem Hauptbremszylinder eingeschleift werden.
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In alternativer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremssystems kann das jeweilige Regelventil zusätzlich die Funktion eines Ansaugventils ausführen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremssystems kann das Regelventil einen längsbeweglichen Steuerkolben umfassen, welcher an der druckentlasteten Seite von einer Stellfeder mit einer Federkraft beaufschlagt ist und in einer Ausgangstellung eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss mit einem maximalen Strömungsquerschnitt vollständig freigeben kann. Hierbei kann ein sich am ersten Fluidanschluss aufbauender Druck den Steuerkolben gegen die Federkraft der Stellfeder in Richtung des druckentlasteten Anschlusses bewegen, wobei der Strömungsquerschnitt der Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss durch die Bewegung des Steuerkolbens reduziert werden kann. Hierbei kann die Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss bei dem vorgegebenen maximalen Druckwert am zweiten Fluidanschluss durch eine Anschlagstellung vollständig unterbrochen werden, wobei die Federkraft der Stellfeder den Steuerkolben aus der Anschlagstellung wieder in Richtung Ausgangsstellung bewegt, wenn am zweiten Fluidanschluss der aktuelle Druck unter den maximalen Druckwert abfällt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugbremssystems.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Regelventils für das erfindungsgemäße Fahrzeugbremssystem auch 1.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremssystems 1 für ein Fahrzeug einen Hauptbremszylinder 2, eine strichpunktiert dargestellte Fluidsteuereinheit 3 und vier Radbremsen 4.1, bis 4.4, die jeweils einen zugehörigen nicht dargestellten Radbremszylinder aufweisen. Jeweils zwei der vier Radbremsen 4.1 bis 4.4 sind einem Bremskreis 10, 20 zugeordnet, wobei jeder Bremskreis 10, 20 mit dem Hauptbremszylinder 2 verbunden ist. So sind eine erste Radbremse 4.1, die beispielsweise an einer Fahrzeughinterachse an der linken Seite angeordnet ist, und eine zweite Radbremse 4.2, die beispielsweise an einer Fahrzeugvorderachse an der rechten Seite angeordnet ist, einem ersten Bremskreis 10 zugeordnet, und eine dritte Radbremse 4.3, die beispielsweise an der Fahrzeugvorderachse an der rechten Seite angeordnet ist, und eine vierte Radbremse 4.4, die beispielsweise an einer Fahrzeughinterachse an der linken Seite angeordnet ist, sind einem zweiten Bremskreis 20 zugeordnet. Jeder Radbremse 4.1 bis 4.4 ist ein Einlassventil 13.1, 13.2, 23.1, 23.2 und ein Auslassventil 14.1, 14.2, 24.1, 24.2 zugeordnet, wobei über die Einlassventile 13.1, 13.2, 23.1, 23.2 jeweils Druck in der korrespondierenden Radbremse 4.1, bis 4.4 aufgebaut werden kann, und wobei über die Auslassventile 14.1, 14.2, 24.1, 24.2 jeweils Druck in der korrespondierenden Radbremse 4.1, bis 4.4 abgebaut werden kann.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist der erste Bremskreis 10 ein erstes Ansaugventil 11, ein erstes Umschaltventil 12, einen ersten Fluidspeicher 16 und eine erste Rückförderpumpe 15 auf. Der zweite Bremskreis 20 weist ein zweites Ansaugventil 21, ein zweites Umschaltventil 22, einen zweiten Fluidspeicher 26 und eine zweite Rückförderpumpe 25 auf, wobei die erste und zweite Rückförderpumpe 15, 25 im dargestellten Beispiel von einem gemeinsamen Elektromotor 35 angetrieben werden. Des Weiteren umfasst die Fluidsteuereinheit 3 zur Ermittlung des aktuellen Bremsdrucks eine Sensoreinheit 30. Die Fluidsteuereinheit 3 verwendet zur Bremsdruckmodulation im ersten Bremskreis 10 das erste Umschaltventil 12, das erste Ansaugventil 11 und die erste Rückförderpumpe 15 und zur Bremsdruckmodulation im zweiten Bremskreis 20 das zweite Umschaltventil 22, das zweite Ansaugventil 21 und die zweite Rückförderpumpe 25.
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Die Rückförderpumpen 15, 25 der beiden Bremskreise 10, 20 können beispielsweise als Kolbenpumpen oder als Zahnradpumpen ausgeführt werden. Während einer ESP-Regelung kann sich durch die offengeschalteten Ansaugventile 11 bzw. 21 ein Bremsdruck von bis zu 140 bar einstellen, mit dem die Saugseite der korrespondierenden Rückförderpumpe 15, 25 belastet wird, wenn in das System eingebremst werden muss. Auch in einem teilaktiven Systemzustand kann die Rückförderpumpe 15, 25 saugseitig mit bis zu 140 bar beaufschlagt werden. Zudem kann es zu einem Vordruck auf der Saugseite der Rückförderpumpe 15, 25 kommen, wenn der Druck des Hauptbremszylinders 2 über die offenen Umschaltventile 12 bzw. 22 zu den Rückförderpumpen 15, 25 geleitet wird und dann bis zu dem für die Regelung notwendigen Raddruck über die entsprechende Rückförderpumpe 15 bzw. 25 verstärkt wird. Bei einer Ausführung der Rückförderpumpen 15, 25 als Kolbenpumpen kann dieser Hochdruck, der auf eine exzenterseitige Dichtung der Rückförderpumpe 15, 25 wirkt, zu einem sehr hohen Verschleiß, Extrusion und dadurch zu erhöhter Leckage führen. Wenn als Rückförderpumpe 15, 25 eine Zahnradpumpe verwendet wird, belastet dieser Hochdruck Weltendichtringe der Rückförderpumpen 15, 25, was zu einer erhöhten Reibung und ebenso wie bei der Kolbenpumpe zu einem erhöhten Verschleiß der Dichtungen führen kann, wobei hochdruckbeständige Wellendichtringe sehr teuer sind.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist zur Begrenzung des wirksamen Drucks an der Saugseite der korrespondierenden Rückförderpumpe 15, 25 jeweils ein Regelventil 50A, 50B in eine Saugleitung zwischen der entsprechenden Rückförderpumpe 15, 25 und dem Hauptbremszylinder 2 eingeschleift, so dass die entsprechende Rückförderpumpe 15, 25 saugseitig über das Regelventil 50A, 50B, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel die Funktion des Ansaugventils 11, 21 übernimmt, mit dem Hauptbremszylinder 2 verbunden ist. Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bremssystems für ein Fahrzeug können die Regelventile 50A, 50B parallel oder in Reihe zum jeweiligen Ansaugventil 11, 21 in die Saugleitung eingeschleift werden und den wirksamen Druck an der Saugseite der Rückförderpumpe 15, 25 auf den vorgebbaren maximalen Druckwert begrenzen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Regelventil 50A in 1 und 2 im geöffneten Ausgangszustand während eines Saugbetriebs der ersten Rückförderpumpe 15 dargestellt, und das zweite Regelventil 50B ist in 1 im geschlossenen Anschlagzustand und in 2 im geöffneten Ausgangszustand dargestellt.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, weisen die Regelventile 50A, 50B jeweils einen mit dem Hauptbremszylinder 2 gekoppelten ersten Fluidanschluss 51A, 51B und einen mit der jeweiligen Pumpe 15, 25 gekoppelten zweiten Fluidanschluss 52A, 52B auf. Erfindungsgemäß ist ein druckentlasteter Anschluss 53A, 53B des jeweiligen Regelventils 50A, 50B mit einem Fluidspeicher 16, 26 gekoppelt. Durch die Anbindung an den Fluidspeicher 16, 26 im Bremssystem 1 kann eine Leckage nach außen bei einem Ausfall der Kolbendichtung im Regelventil 50A, 50B in vorteilhafter Weise verhindert und ein Ausfall des korrespondierenden Bremskreises vermieden werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die druckentlasteten Anschlüsse 53A, 53B der Regelventile 50A, 50B jeweils über einen Fluidkanal 5A, 5B mit einem Fluidspeicher 16, 26 verbunden.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfassen die Regelventile 50A, 50B im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils einen Ventilkörper 60 mit einem Dichtsitz 61 und ein mit einem Steuerkolben 54 gekoppeltes Dichtelement 59. Ein Dichtbereich 59.2 des Dichtelements 59 wirkt mit dem Dichtsitz 61 des Ventilkörpers 60 zusammen, um einen wirksamen Druck am Pumpenanschluss 52A, 52B auf einen vorgebbaren maximalen Druckwert zu begrenzen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 60 an einem Verstemmbereich 62 mit einer Ventilwand dicht verstemmt, und ein wirksamer Durchmesser 58.1 des Steuerkolbens 54 ist größer als ein wirksamer Durchmesser 58.2 des Dichtelements 59 ausgeführt. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Verbesserung der Regelgüte bzw. eine Verringerung des Steuerdrucks zur Betätigung des Regelventils. Der längsbewegliche Steuerkolben 54 ist an der druckentlasteten Seite von einer Stellfeder 55 mit einer Federkraft beaufschlagt und gibt in der in 2 dargestellten Ausgangstellung eine Fluidverbindung zwischen dem Hauptbremszylinderanschluss 51A, 51B und dem Pumpenanschluss 52A, 52B vollständig frei.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist der Steuerkolben 54 durch einen Stift 57 mit dem Dichtelement 59 gekoppelt, wobei der Steuerkolben 54 und das Dichtelement 59 auf verschiedenen Seiten des Ventilkörpers 60 angeordnet sind, d.h. der Steuerkolben 54 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel links vom Ventilkörper 60 angeordnet, und das Dichtelement 59 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel rechts vom Ventilkörper 60 angeordnet. Der Stift 57 ist zur Kopplung des Steuerkolbens 54 mit dem Dichtelement 59 durch eine Durchflussöffnung des Ventilkörpers 60 geführt. Das Dichtelement 59 ist auf den Stift 57 aufgesteckt und ist am hinteren Bereich über eine beispielsweise aus Kunststoff gefertigte Dichtlippe 59.1 am Stift 57 abgedichtet. Am vorderen Bereich weist das Dichtelement 59 einen radialen Bewegungsspielraum 59.3 zum Stift 57 auf, um Fertigungstoleranzen auszugleichen und ein sicheres Schließen des Regelventils zu gewährleisten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stift 57 an einem Ende über Rastnasen in einer Sackbohrung im Steuerkolben 54 eingerastet und so fest mit dem Steuerkolben 54 verbunden, welcher über einen ersten Dichtring 56.1 gegen eine erste Ventilwand 50.1 abgedichtet ist. Alternativ kann der Stift 57 an einem Ende in die Sackbohrung im Steuerkolben 54 eingepresst und so fest mit dem Steuerkolben 54 verbunden werden. Am anderen Ende weist der Stift 57 einen Bund 57.1 auf, an welchem ein zweiter Dichtring 56.2 anliegt, welcher über ein sich am Dichtelement 59 abstützendes Federelement 59.4 axial vorgespannt ist und den Stift 57 gegen eine zweite Ventilwand 50.2 abdichtet.
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Während eines ABS-Eingriffs wird der erste Durchmesser 58.1 des Steuerkolbens 54 von Seiten des Hauptbremszylinderanschlusses 51A, 51B mit einem Druck von ungefähr 2 bar beaufschlagt, der den Steuerkolben 54 gegen die Federkraft der Stellfeder 55 in Richtung des druckentlasteten Anschlusses 53A, 53B bewegt und zieht dabei über den Stift 57 das Dichtelement 59 mit dem zweiten Durchmesser 58.2 mit, bis der als Dichtkegel ausgeführte Dichtbereich 59.2 des Dichtelements 59 in einer Anschlagstellung am Dichtsitz 61 des Ventilkörpers 60 anliegt. Bei Erreichen des maximalen Druckwerts von ungefähr 2 bar und der korrespondierenden Anschlagstellung, dichtet der als Dichtkegel ausführte Dichtbereich 59.2 des Dichtelements 59 im Dichtsitz 61 des Ventilkörpers 60 ab, und die Fluidverbindung zwischen dem Hauptbremszylinderanschluss 51A, 51B und dem Pumpenanschluss 52A, 52B wird vollständig unterbrochen, wobei die Fluidsteuereinheit 3 in diesem Zustand eine ABS-Regelung ausführt. Da der Durchmesser des Dichtbereichs 59.2 und der Durchmesser des Dichtsitzes 61 gleich groß ausgelegt werden können, kann nach dem Schließen des Regelventils 50A, 50B ein höherer Druck des Hauptbremszylinders 2 gehalten werden, ohne dass der hohe Druck bis zum Eingang der Rückförderpumpe 25 gelangt.
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Während eines teilaktiven Zustands des Fahrzeugbremssystems 1 wird der Kolben 54 des ersten Regelventils 50A, 50B von Seiten des Hauptbremszylinderanschlusses 51A, 51B mit einem Druck beaufschlagt, der den Kolben 54 gegen die Federkraft der Stellfeder 55 in Richtung des druckentlasteten Anschlusses 53A, 53B bewegt, wobei die Fluidverbindung zwischen dem Hauptbremszylinderanschluss 51A, 51B und dem Pumpenanschluss 52A, 52B durch die korrespondierende Bewegung des Dichtelements 59 reduziert wird. Bei Erreichen des maximalen Druckwerts befindet sich der Kolben 54 in der korrespondierenden Anschlagstellung, in welcher die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinderanschluss 51A, 51B und dem Pumpenanschluss 52A, 52B durch das Dichtelement 59 vollständig unterbrochen ist. Damit ist sichergestellt, dass sich der Druck in der Leitung zum Hauptbremszylinder 2 aufbauen kann, ohne den Druck in der Saugseite der Rückförderpumpe 15, 25 über den vorgegebenen maximalen Druckwert ansteigen zu lassen. Wird der aktuelle Druck am Pumpenanschluss 52A, 52B’ reduziert, indem beispielsweise die Rückförderpumpe 15, 25 saugt, dann bewegt die Federkraft der Stellfeder 55 den Kolben 54 aus der Anschlagstellung in Richtung Ausgangsstellung, wodurch die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinderanschluss 51A, 51B und dem Pumpenanschluss 52A, 52B wieder freigegeben wird, bis durch eine Betätigung des Hauptbremszylinders 2 der Druck von ungefähr 2 bar erreicht wird. Die Rückförderpumpe 15, 25 weist somit immer einen Vordruck auf, bleibt aber gegen den hohen Druck des Hauptbremszylinders 2 geschützt. Im ESP-Fall bleibt das Regelventil 50A, 50B offen und das Bremsfluid kann ungehindert von der Rückförderpumpe 15, 25 angesaugt werden. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 57.2 den maximalen Hub des Dichtelements 59.
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Selbstverständlich können anstelle der beschrieben Ausführungsform des Regelventils 50A, 50B auch andere geeignete Regelventile im erfindungsgemäßen Bremssystem eingesetzt werden, so lange deren druckentlasteten Anschlüsse mit einem Fluidspeicher gekoppelt werden, um bei Ausfall der Kolbendichtung des Regelventils eine Leckage nach außen zu vermeiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007038397 A1 [0003]
- DE 102008002539 A1 [0004]
