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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinrichtung einer Fahrzeugbremsanlage mit mindestens einem Bremskreis, der einen Vorratsbehälter zum Bevorraten von Bremsfluid und eine Pumpe mit einer Saugseite zum Einstellen eines Bremsfluiddrucks an mindestens einer zugehörigen Radbremse umfasst, sowie mit einer Leitungsverbindung von dem Vorratsbehälter zu der Saugseite der Pumpe, in der ein Hochdruckschaltventil angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremsanlage mit mindestens einem Bremskreis, der einen Vorratsbehälter zum Bevorraten von Bremsfluid und eine Pumpe mit einer Saugseite zum Einstellen eines Bremsfluiddrucks an mindestens einer zugehörigen Radbremse umfasst, sowie mit einer Leitungsverbindung von dem Vorratsbehälter zu der Saugseite der Pumpe, in der ein Hochdruckschaltventil angeordnet ist.
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Mit gattungsgemäßen Fahrzeugbremsanlagen wird die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens oder Lastkraftwagens, verzögert. Dazu ist ein pedalbetätigbarer Hauptbremszylinder vorgesehen, an den meist zwei Bremskreise angeschlossen sind. Beide Bremskreise führen jeweils zu zwei zugeordneten Radbremsen. Wird das Bremspedal von einem Fahrer betätigt, so wird eine damit ausgeübte, mechanische Kraft in eine hydraulische Kraft gewandelt, die ihrerseits als Erhöhung des Bremsfluiddrucks an den Radbremsen wirkt. Bekannterweise wird der derartige Druck zusätzlich mittels eines Hydraulikaggregats erhöht oder gesenkt, mit dem auch Funktionen eines Antiblockiersystems (ABS) und/oder eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) realisiert werden. Dazu sind im Hydraulikaggregat mehrere Pumpen vorgesehen, mittels denen der Bremsfluiddruck in einzelnen Bremsleitungsabschnitten des zugehörigen Bremskreises erhöht oder gesenkt wird. Die einzelnen Bremsleitungsabschnitte sind dabei mittels hydraulischen Ventilen getrennt, die in der Regel elektromagnetisch geschalten werden können. Eines dieser Ventile befindet sich in einer Leitungsverbindung zwischen dem Vorratsbehälter sowie der Saugseite der zugehörigen Pumpe und wird allgemein als Saugventil oder Hochdruckschaltventil (HSV) bezeichnet. Bei einer Aktivierung des Hochdruckschaltventils gibt dieses einen Strömungsweg vom Vorratsbehälter zur Saugseite der Pumpe frei, so dass die Pumpe aktiv Bremsfluiddruck aufbauen kann, der an die Radbremsen weitergeleitet werden kann. Damit ein ordnungsgemäßes Öffnen und Schließen des Hochdruckschaltventils gewährleistet ist, ist dieses mit einem Ventilkörper versehen, der mittels einer Ventilfeder gegen einen zugehörigen Ventilsitz gedrängt bzw. gespannt ist. Der Ventilkörper kann also nur mit Kraftaufwand aktiv vom Ventilsitz abgehoben werden. Dieser von der Ventilfeder erzeugte Öffnungsdruck wird mittels einer Elektromagnetanordnung überwunden, mittels der beim Schalten des Hochdruckschaltventils der Ventilkörper bewegt werden kann. Der Öffnungsdruck beträgt gewöhnlich über 2 bar. Der Öffnungsdruck ist also jener Druck, der am Ventilkörper anstehen müsste, damit dieser auch ohne eine Betätigung mittels der Elektromagnetanordnung gegen die Kraft der Ventilfeder vom Ventilsitz abgehoben würde.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist eine Hydraulikeinrichtung einer Fahrzeugbremsanlage mit mindestens einem Bremskreis geschaffen, der einen Vorratsbehälter zum Bevorraten von Bremsfluid und eine Pumpe mit einer Saugseite zum Einstellen eines Bremsfluiddrucks an mindestens einer zugehörigen Radbremse umfasst, sowie mit einer Leitungsverbindung von dem Vorratsbehälter zu der Saugseite der Pumpe, in der ein Hochdruckschaltventil angeordnet ist. Gemäß der Erfindung ist das Hochdruckschaltventil mit einem Öffnungsdruck von unter 1 bar gestaltet.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht also eine gezielte Reduzierung des Öffnungsdrucks eines Hochdruckschaltventils einer Fahrzeugbremsanlage vor. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Hochdruckschaltventil mit einem Öffnungsdruck von unter 0,5 bar gestaltet. Besonders bevorzugt beträgt der Öffnungsdruck des Hochdruckschaltventils sogar lediglich nahezu 0 bar. Unter Öffnungsdruck wird dabei jener Hydraulikdruck bzw. Fluiddruck verstanden, der auf der Saugseite der zugehörigen Pumpe am Hochdruckschaltventil anstehen muss, damit sich dessen Ventilkörper ohne Fremdeinwirkung vom zugehörigen Ventilsitz abhebt. Mit anderen Worten ist der Öffnungsdruck jener Druck, bei dem sich das Hochdruckschaltventil selbsttätig öffnet. Das erfindungsgemäße Hochdruckschaltventil kann also mit nur sehr geringem, vorzugsweise ohne jeglichen Gegendruck, rückwärts überströmt werden.
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Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf der Erkenntnis, dass ein Hochdruckschaltventil vorteilhaft dazu genutzt werden kann, um die Saugseite einer Pumpe eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage zu entleeren. Dieses Entleeren ist grundsätzlich bereits bei bekannten Hydraulikaggregaten dadurch möglich, dass das Hochdruckschaltventil aktiv geschaltet bzw. geöffnet wird. Mit dem aktiven Öffnen wird der Strömungsweg von der Saugseite der Pumpe in den Vorratsbehälter freigegeben, so dass bei Beistehen eines Überdrucks an der Saugseite der Pumpe dieser Überdruck in Richtung zum Vorratsbehälter abgebaut werden kann. Diese Art der Entleerung erfordert aber eine aktive Ansteuerung und entsprechende Softwarealgorithmen sowie zugehöriges Datenspeichervolumen in der elektronischen Steuerung. Gemäß der Erfindung ist hingegen eine automatische Entleerung der Saugseite der Pumpe auch ohne eine elektrische Ansteuerung des Hochdruckschaltventils gewährleistet. Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht nur kostengünstig und konstruktiv besonders einfach, sie ist auch besonders betriebssicher.
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Besonders bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Hydraulikeinrichtung das Hochdruckschaltventil mittels eines an einen Ventilsitz anzulegenden Ventilkörpers gestaltet, der ohne eine federnde Vorspannung frei bewegbar ist. Mit dieser Weiterbildung entfällt die ansonsten bei Hochdruckschaltventilen übliche Ventilfeder, so dass auch zusätzlich Bauteilkosten sowie Montagekosten eingespart werden.
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Bei der Hydraulikeinrichtung gemäß der Erfindung ist ferner in an sich bekannter Weise ein Druckspeicher vorgesehen, der an der Saugseite der Pumpe angekoppelt ist. Der Druckspeicher dient insbesondere zum Zwischenspeichern von Bremsfluid unter Druck, welches im Falle einer Bremsung mit Antiblockierregelung von den zugehörigen Radbremsen kurzfristig abgeführt worden ist. Der derartige Druckspeicher lässt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung ebenfalls besonders einfach und betriebssicher während Systemruhephasen, in denen keine Bremsvorgänge erfolgen und im Vorratsbehälter entsprechend Umgebungsdruck vorherrscht, automatisch entleeren. Der Druckspeicher wird dabei gemäß der Erfindung bis zu einem besonders geringen Ruhedruck von zumindest weniger als 1 bar, vorzugsweise unter 0,5 bar und besonders bevorzugt von nahezu 0 bar entleert.
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Ferner ist erfindungsgemäß vorteilhaft bei dem Hydraulikaggregat gemäß der Erfindung ein Rückschlagventil vorgesehen, das zwischen dem Druckspeicher und der Saugseite der Pumpe angeordnet ist. Das Rückschlagventil stellt im Betriebsfall einer Bremsung mittels des Hauptbremszylinders sicher, dass der zugehörige Druckspeicher an der Saugseite der Pumpe abgekoppelt ist und der Bremsdruck entsprechend nicht in den Druckspeicher abströmen kann. Für den Fall der Entleerung des Druckspeichers lässt das Rückschlagventil hingegen Bremsfluid durch, wobei das Rückschlagventil ebenfalls vorteilhaft mit einem geringen Öffnungsdruck, besonders vorteilhaft von unter 0,5 bar gestaltet ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist entsprechend auch auf ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremsanlage mit mindestens einem Bremskreis gerichtet, der einen Vorratsbehälter zum Bevorraten von Bremsfluid und eine Pumpe mit einer Saugseite zum Einstellen eines Bremsfluiddrucks an mindestens einer zugehörigen Radbremse umfasst, sowie mit einer Leitungsverbindung von dem Vorratsbehälter zu der Saugseite der Pumpe, in der ein Hochdruckschaltventil angeordnet ist. Für das oben erläuterte, erfindungsgemäß automatische Entleeren der Saugseite der Pumpe wird das Hochdruckschaltventil dabei mit einem Öffnungsdruck von unter 1 bar selbsttätig geöffnet. Vorzugsweise wird das Hochdruckschaltventil mit einem Öffnungsdruck von unter 0,5 bar geöffnet. Besonders bevorzugt wird das Hochdruckschaltventil mit einem Öffnungsdruck von nahezu 0 bar geöffnet.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt die Fig. einen Schaltplan einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit einer Hydraulikeinrichtung gemäß der Erfindung.
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In der Fig. ist eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage 10 veranschaulicht, die ein von einem Fahrer eines zugehörigen, vierrädrigen Fahrzeugs betätigbares Bremspedal 12 umfasst. Das Bremspedal 12 wirkt auf einen Bremskraftverstärker 14 ein, mittels dem an einem zugehörigen Hauptbremszylinder 16 als Bremsdruckerzeuger Druck auf ein Bremsfluid, vorliegend auf eine Bremsflüssigkeit, erzeugt werden kann. Der Hauptbremszylinder 16 weist dazu einen Vorratsbehälter 18 für Bremsfluid auf und ist an zwei Bremskreise 20 und 22 angeschlossen.
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Der Bremskreis 20 umfasst als Leitungsverbindung eine Bremsleitung 24, in der ein Umschaltventil bzw. Absperrventil 26 zum wahlweisen Absperren oder Verbinden des Bremskreises 20 mit dem Hauptbremszylinder 16 angeordnet ist. Parallel zum Absperrventil 26 ist ein Rückschlagventil 28 geschaltet, das vom Hauptbremszylinder 16 aus durchströmbar ist.
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Ferner weist der Bremskreis 20 eine Kolbenpumpe als Pumpe 30 auf, die die Bremsleitung 24 in einen Bremsleitungsabschnitt 32 in Strömungsrichtung hinter der Pumpe 30, also deren Druckseite 34, und in einen Bremsleitungsabschnitt 36 in Strömungsrichtung vor der Pumpe 30, also deren Saugseite 38, teilt.
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An der Druckseite 34, die auch als Hochdruckseite bezeichnet wird, verzweigt sich der Bremsleitungsabschnitt 32 derart, dass zwischen der Pumpe 30 und einer Radbremse 40 ein Bremsleitungsabschnitt 42 vorgesehen ist, in dem ein Einlassventil bzw. Bremsdruckaufbauventil 44 angeordnet ist. Ferner ist zwischen der Pumpe 30 und einer weiteren Radbremse 46 ein weiterer Bremsleitungsabschnitt 48 mit einem weiteren Bremsdruckaufbauventil 50 angeschlossen. Bei geöffnetem Bremsdruckaufbauventil 44 kann ein Radbremsdruck in einem Radbremszylinder der Radbremse 40 aufgebaut werden und bei geöffnetem Bremsdruckaufbauventil 50 in einem Radbremszylinder der Radbremse 46. Ferner ist zu den beiden Bremsdruckaufbauventilen 44 und 50 jeweils hydraulisch parallel ein Rückschlagventil 52 und 54 geschaltet, das jeweils von den Radbremsen 40 und 46 zum Hauptbremszylinder 16 durchströmbar ist.
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An der Saugseite 38, die auch als Niederdruckseite bezeichnet wird, ist die Pumpe 30 mit dem Bremsleitungsabschnitt 36 mit einem Saugleitungsabschnitt 56 verbunden, in dem ein Ansaugventil bzw. Hochdruckschaltventil 58 zum wahlweisen Ansaugen von Bremsfluid aus dem Hauptbremszylinder 16 angeordnet ist. Dabei mündet der Saugleitungsabschnitt 56 in den Bremsleitungsabschnitt 36, an den ein Rückführleitungsabschnitt 60 angeschlossen ist, der sich in zwei Rückführleitungszweige 62 und 64 verzweigt. Davon mündet der eine Rückführleitungszweig 62 zwischen dem Bremsdruckaufbauventil 44 und der Radbremse 40 in den Bremsleitungsabschnitt 42 sowie der andere Rückführleitungszweig 64 zwischen dem Bremsdruckaufbauventil 50 und der Radbremse 46 in den Bremsleitungsabschnitt 48. Ferner ist in dem einen Rückführleitungszweig 62 ein Auslassventil bzw. Bremsdruckabsenkventil 66 und im anderen Rückführleitungszweig 64 ein Bremsdruckabsenkventil 68 angeordnet.
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Mit den derartigen Bremsdruckabsenkventilen 66 und 68 kann Bremsfluid aus den jeweils zugehörigen Radbremsen 40 und 46 rückgeführt und damit der jeweilige Radbremsdruck abgesenkt werden.
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Zum Zwischenspeichern des rückgeführten Bremsfluids ist in dem Rückführleitungsabschnitt 60 ein Druckspeicher 70 in Form einer Speicherkammer angeschlossen. Zwischen einem Anschluss des Druckspeichers 70 und der Pumpe 30 ist zudem ein gegen die Pumpe 30 öffnendes, federbelastetes Rückschlagventil 72 angeordnet.
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Mit dem Bremsdruckaufbauventil 44 bzw. 50 und dem jeweils zugehörigen Bremsdruckabsenkventil 66 bzw. 68 ist jeweils eine Radbremsdruckmodulationsventilanordnung geschaffen, mit der sich der jeweilige Radbremsdruck in der Radbremse 40 bzw. 46 in bekannter Weise radindividuell regeln lässt. Zudem ist an der Bremsleitung 24 ein Drucksensor 74 zum Messen des Drucks im Bremsfluid angeordnet.
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Das Absperrventil 26, die beiden Bremsdruckaufbauventile 44 und 50, das Hochdruckschaltventil 58 und die beiden Bremsdruckabsenkventile 66 und 68 sind als 2/2-Wege-Magnetventile gestaltet. Dabei sind vorliegend das Absperrventil 26 und die beiden Bremsdruckaufbauventile 44 und 50 in ihrer stromlosen Grundstellung mit einer federbetätigten Durchlassstellung offen und können elektromagnetisch geschaltet in eine Sperrstellung überführt werden.
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Die beiden Bremsdruckabsenkventile 66 und 68 sind in ihrer stromlosen Grundstellung mit einer federbetätigten Sperrstellung geschlossen und elektromagnetisch geschaltet in eine Durchlassstellung überführbar.
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Das Hochdruckschaltventil 58 ist hingegen federlos gestaltet und kann daher in seiner stromlosen Grundstellung von einem Bremsfluidstrom mit nahezu 0 bar Druck von der Saugseite 38 mit deren Bremsleitungsabschnitt 36 und Saugleitungsabschnitt 56 hin zum Vorratsbehälter 18 durchströmt werden. Mit dem Rückströmen von Bremsfluid aus den Bremsleitungsabschnitten 36 und 56 gelangt auch Bremsfluid aus dem Druckspeicher 70 durch das Rückschlagventil 72 hindurch in den Vorratsbehälter 18. Der Druckspeicher 70 lässt sich so ohne Betätigung des Hochdruckschaltventils 58 während Ruhephasen des Systems sozusagen automatisch bzw. selbsttätig auf einen besonders niedrigen Fluiddruck entleeren. Nur im bestromten Zustand ist das Hochdruckschaltventil 58 geschlossen.
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Der Bremskreis 22 ist weitgehend baugleich zum Bremskreis 20. Auch der Bremskreis 22 umfasst eine Bremsleitung 24, ein federloses Hochdruckschaltventil 58, einen Saugleitungsabschnitt 56 und eine Pumpe 30. Der Pumpe 30 ist ebenfalls eine Saugseite 38 mit einem Bremsleitungsabschnitt 36 und eine Druckseite 34 mit einem Bremsleitungsabschnitt 32, einem Absperrventil bzw. Umschaltventil 26 sowie einem Rückschlagventil 28 zugeordnet. Ferner weist der Bremskreis 22 Bremsdruckaufbauventile bzw. Einlassventile 44, 50 und jeweils parallel dazu geschaltet ein Rückschlagventil 52 bzw. 54 auf. Der Bremskreis 22 umfasst außerdem Bremsleitungsabschnitte 42 und 48 mit Radbremsen 40 bzw. 46 und Bremsdruckabsenkventilen bzw. Auslassventilen 66 bzw. 68. Dort befinden sich auch Rückführleitungszweige 62 und 64 mit einem Rückführleitungsabschnitt 60 und einem Druckspeicher 70 in Form einer Speicherkammer sowie einem Rückschlagventil 72.
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Diese Funktionselemente, entsprechen denen des Bremskreises 20 und werden daher hier nicht weiter im Detail beschrieben.
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Dabei befindet sich in der Bremsleitung 24 des Bremskreises 22 also auch das Hochdruckschaltventil 58, mittels dem der Vorratsbehälter 18 von der Saugseite 38 der dortigen Pumpe 30 zu trennen ist.
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Auch dieses Hochdruckschaltventil 58 des Bremskreises 22 ist zum wahlweisen automatischen bzw. selbsttätigen Entlasten der Saugseite 38 sowie des daran durch das Rückschlagventil 72 angeschlossenen Druckspeichers 70 federlos gestaltet und nur im bestromten Zustand geschlossen.
