DE102015223833A1

DE102015223833A1 - Bremsanlage

Info

Publication number: DE102015223833A1
Application number: DE102015223833.4A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Briesewitz; Joseph Dolmaya
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit Mitteln zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes und zur Fahrdynamikregelung, sowie mit einem an einer Pumpensaugseite angeschlossenen Druckregler (4), um die Pumpenbeanspruchung und die Rückwirkung der Pumpe (2) auf den Hauptzylinder (22) zu minimieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit Mitteln zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes und zur autonomen Bremsdruckregelung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2009 032 281 A1 ist bereits eine derartige Bremsanlage mit Mitteln zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes als auch zur Fahrdynamikregelung (im Sinne einer autonomen Betriebsweise) bekannt. Diese Bremsanlage weist einen Hauptzylinder auf, der über Bremsleitungen mit mehreren Radbremsen verbunden ist, in die elektromagnetisch betätigbare Trennventile als auch Einlassventile eingesetzt sind. Die Radbremsen jedes Bremskreises sind über elektromagnetisch betätigbare Auslassventile, einem Niederdruckspeicher und einem dem Niederdruckspeicher nachgeordneten Druckvorhalteventil mit der Saugseite einer Pumpe verbunden, in die auch eine Saugleitung einmündet, die zwischen dem Hauptzylinder und dem Trennventil an die Bremsleitung angeschlossen ist. In die Saugleitung ist ein Umschaltventil eingesetzt, das in seiner Grundstellung die Druckmittelverbindung zwischen dem Hauptzylinder und der Saugseite der Pumpe unterbricht. Ferner ist zwischen dem Umschaltventil und der Pumpe in die Saugleitung ein Druckregler eingesetzt, um im Falle einer Betätigung des Hauptzylinders eine Rückwirkung der seitens der Pumpe ausgelösten Druckimpulse über die Saugleitung auf das Bremspedal zu verhindern.
Es ist nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage der angegebenen Art derart zu verbessern, dass sich dessen Druckregler qualitativ als auch quantitativ durch eine verbesserte Regelung des Pumpensaugdrucks auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Bremsanlage der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
1 einen hydraulischen Schaltplan einer Bremsanlage in Verbindung mit einem saugseitig angeordneten Druckregler und Membranspeicher,
2 eine erste Ausführungsform des Druckreglers im Längsschnitt,
3 im Längsschnitt eine verbesserte Ausführung eines im Druckregler geführten Ventilkolbens, wozu der Ventilkolben an seiner Außenfläche einen Bypass aufweist,
4 im Längsschnitt eine Gesamtansicht des Druckreglers in Verbindung mit dem in 3 abgebildeten Ventilkolben,
5 im Längsschnitt eine Gesamtansicht des Druckreglers in Verbindung mit einem Bypass, der am Außenumfang einer den Ventilkolben führenden Hülse angeordnet ist.
Die 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Bremskreis einer Bremsanlage mit Mitteln zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfs als auch zur Fahrdynamikregelung, die einen aus einem Hauptzylinder 22 und einem Druckmittelvorratsbehälter bestehenden Bremsdruckgeber aufweist. Am Hauptzylinder 22 schließt sich eine zu einer Radbremse 26 führende Bremsleitung 23 an, in die ein Trennventil 24 und ein stromabwärts dazu elektromagnetisch betätigbares Einlassventil 25 eingesetzt ist. Die Radbremse 26 ist an eine Rücklaufleitung 6 angeschlossen, in die ein elektromagnetisch betätigbares Auslassventil 27 eingesetzt ist, dem ein an die Rücklaufleitung 6 angeschlossener Niederdruckspeicher 21 folgt, der über ein in die Rücklaufleitung 6 eingesetztes Druckvorhalteventil 14 mit der Saugseite einer Pumpe 2 verbunden ist, welche druckseitig zwischen dem Trenn- und Einlassventil 24, 25 an die Bremsleitung 23 angeschlossen ist.
In die Rücklaufleitung 6 mündet zwischen dem Druckvorhalteventil 14 und der Pumpe 2 eine Saugleitung 3 ein, die über ein elektromagnetisch betätigbares, in Grundstellung geschlossenes Umschaltventil 1 mit dem Hauptzylinder 22 verbunden ist. Zwischen dem Umschaltventil 1 und der Pumpe 2 ist erfindungsgemäß ein Druckregler 4 in die Saugleitung 3 eingesetzt, um die Beanspruchung der Pumpe 2 und die Rückwirkung der störenden Druckpulsationen der Pumpe 2 über die Saugleitung 3 auf den Hauptzylinder 22 und auf das Bremspedal zu verhindern.
Der Druckregler 4 ist als 2/2-Wegesitzventil ausgeführt, der zur Grundpositionierung in Öffnungsrichtung sowohl von einer Druckfeder 5 als auch vom hydraulischen Druck in der Rücklaufleitung 6 beaufschlagt wird. Eine hierfür erforderliche erste Steuerdruckverbindung ist in 1 strichliniert dargestellt, die stromabwärts zum Druckvorhalteventil 14 an der Rücklaufleitung 6 angeschlossen ist. In Schließrichtung wird der Druckregler 4 jeweils vom hydraulischen Druck in der Saugleitung 3 beaufschlagt, der stromaufwärts des Druckreglers 4 herrscht. Eine hierfür erforderliche zweite, ebenfalls strichlinierte Steuerdruckverbindung ist gemäß 1 in entgegengesetzter Richtung zur ersten Steuerdruckverbindung am Druckregler 4 angebracht, die stromabwärts zum Umschaltventil 1 an der Saugleitung 3 angeschlossen ist.
Anstelle eines Atmosphärendrucks wirkt somit das zwischen dem Niederdruckspeicher 21 und dem Auslassventil 27 eingespannte Flüssigkeitsvolumen als Referenzdruck über die erste Steuerdruckverbindung auf den Druckregler 4 in Öffnungsrichtung, sodass auf eine aufwendige, reibungsbehaftete Abdichtung des Druckreglers 4 gegenüber der Atmosphäre verzichtet werden kann. Folglich lässt sich der Druckregler 4 mittels einer sehr einfachen Spaltabdichtung der bewegten Ventilteile (sogenannte metallische Abdichtung) realisieren, sodass der Druckregler 4 aufgrund der nur geringen Reibung weitgehend hysteresefrei auch noch bei sehr niedrigen Arbeitsdrücken voll funktionsfähig bleibt.
Um unter bestimmten Betriebsbedingungen der Bremsanlage das Entstehen von Unterdruck in der Rücklaufleitung 6 zu vermeiden, ist ferner entweder unmittelbar saugseitig vor der Pumpe 2 oder unmittelbar vor dem Niederdruckspeicher 21 ein dem Atmosphärendruck ausgesetzter Membranspeicher 20 angeschlossen, der bei Bedarf ein zusätzliches Saugreservoir darstellt und der entsprechend der Darstellung nach 1 vorzugsweise ein integraler Bestandteil des Niederdruckspeichers 21 ist.
Ausgehend von dem zuvor anhand der 1 offenbarten Konzept zeigt die 2 eine bevorzugte Ausführungsform des Druckreglers 4 in Verbindung mit dem Druckvorhalteventil in Form einer eigenständig handhabbaren Baugruppe, sodass die nachfolgende, auf 2 bezogene Beschreibung die in 1 innerhalb des strichpunktierten Rahmens angeordneten Bauteile zum Druckregler 4 und dem Druckvorhalteventil 14 umfasst.
Gemäß der 2 weist der Druckregler 4 einen in einer Hülse 7 geführten sowie metallisch gedichteten Ventilkolben 8 auf. Der Ventilkolben 8 ist zur Ausbildung einer Längsbohrung 13 als rohrförmiger Hohlzylinder ausgeführt, der in einem Abschnitt der Längsbohrung 13 einen integrierten Ventilschließkörper 10 und einen hierfür erforderlichen Dichtsitz 11 aufnimmt, um die Funktion des Druckvorhalteventils 14 darzustellen.
Die Hülse 7 ist im Überdeckungsbereich mit dem Ventilkolben 8 von einer Querbohrung 12 durchdrungen, die über wenigstens eine die Wand des Ventilkolbens 8 durchdringende Steueröffnung 28 stromabwärts des Umschaltventils 1 eine hydraulische Verbindung der Saugleitung 3 mit der Saugseite der Pumpe 2 (vergleiche 1) ermöglicht.
In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Querbohrung 12 der Hülse 7 und der Steueröffnung 28 im Ventilkolben 8 ein besonders strömungsgünstiger Übergang in Form einer in der Innenwand der Hülse 7 eingebrachten Ringnut 19 vorgesehen.
In der abbildungsgemäßen Grundstellung des Druckreglers 4 ist somit über die zwischen der Querbohrung 12 und der Steueröffnung 28 vorgesehenen Ringnut 19 unabhängig von der rotatorischen Lage der Steueröffnung 28 des Ventilkolbens 8 ein optimierter hydraulischer Durchlass gewährleistet, während der Ventilschließkörper 10 des Druckvorhalteventils 14 unter der Wirkung der Feder 15 an seinem Dichtsitz 11 im Ventilkolben 8 ruht.
Entsprechend der in 2 abgebildeten Ventilschaltstellung ist infolge der Wirkung der Druckfeder 5 auf den Ventilkolben 8 über die Querbohrung 12 in der Hülse 7 und die Steueröffnung 28 im Ventilkolben 8 die hydraulische Verbindung der Saugleitung 3 aus Richtung des Umschaltventils 1 in Richtung der Saugseite der Pumpe 2 ungehindert freigegeben.
Die von dem saugseitigen Anschluss 9 der Pumpe 2 abgewandte Stirnfläche des Ventilkolbens 8 steht sowohl unter der Wirkung der Druckfeder 5 als auch unter der Wirkung des hydraulischen Drucks in der Rücklaufleitung 6. Zur hydraulischen Betätigung des Druckrückhalteventils 14 ist der Ventilkolben 8 von der Längsbohrung 13 durchdrungen, die im Innenbereich den Dichtsitz 11 aufweist, der durch den kugelförmige Ventilschließkörper 10 des Druckrückhalteventils 14 verschlossen ist, solange der von der Rücklaufleitung 6 in die Längsbohrung 13 sich fortpflanzende Öffnungsdruck geringer ist als der Schließdruck einer das Druckrückhaltventil 14 beaufschlagenden Feder 15.
Das Druckrückhalteventil 14 ist somit als ein durch die Feder 15 im Schließsinn belastetes Kugelrückschlagventil ausgeführt, das mittels eines im Ventilkolben 8 eingesetzten Federkäfigs 16 in der trichterförmigen Öffnung des Dichtsitzes 11 positioniert ist, wobei das Druckrückhalteventil 14 zwischen der Steueröffnung 28 und der den Ventilkolben 8 beaufschlagende Druckfeder 5 in der Längsbohrung 13 integriert ist.
Aus der 3 geht in einer weiteren Ausgestaltung des in 2 offenbarten Druckreglers 4 dessen Ventilkolben 8 hervor, der das Druckrückhalteventil 14, bestehend aus dem Federkäfig 16, dem Ventilschließkörper 10, der Feder 15 und dem Dichtsitz 11 aufnimmt, wobei das Druckhalteventil 14 als eigenständig handhabbare Baugruppe in Patronenbauweise ausgeführt und innerhalb der Längsbohrung 13 des Ventilkolbens 8 eingepresst ist. Entsprechend dieser zweckmäßigen Auslegung ist der Federkäfig 16 nunmehr als rohrförmiges, strömungsoptimiertes Einpressteil in einem patronenförmigen Gehäuse fixiert, das den Dichtsitz 11 aufweist. Ferner ist zur Darstellung eines Bypasses 18 am Außenumfang des Ventilkolbens 8 eine Längskerbe vorgesehen, die sich von der Steueröffnung 28 bis zu dem äußeren linken Ende des Ventilkolbens 8 erstreckt, das gemäß dem in 2 abgebildeten Anschluss 9 dem Abschnitt der Saugleitung 3 zugewandt ist, der zur Pumpe 2 führt.
Ausgehend von der Darstellung des Bypasses in 3 zeigt die 4 im Längsschnitt den Gesamtaufbau des Druckregler 4, sodass der zwischen der Hülse 7 und dem Ventilkolben 8 vorgesehene Bypass 18 zu erkennen ist, der sich abbildungsgemäß am Außenmantel des Ventilkolbens 8, beginnend von der Steueröffnung 28 bis zu dem von der Druckfeder 5 abgewandten Ende des Ventilkolbens 8, längs erstreckt. Der Bypass 18 gewährleistet unter Rückbezug auf die in 1 abgebildete Hydraulikschaltung eine permanente, saugseitig hydraulisch abgeblendete bzw. gedrosselte Verbindung zwischen dem Umschaltventil 1 und der Pumpe 2, wodurch die Druckregelung unter allen Betriebsbedingungen nicht instabil werden kann, insbesondere unter dem Aspekt einer möglichen Nullförderung der Pumpe 2. In einer üblichen Druckregelung, in der beispielsweise ein Hauptzylinderdruck von 15 bis 20 bar erzeugt wird, ergibt sich bei entsprechender Auslegung des Bypasses 18 eine Saudrosselung auf 2 bis 3 bar, sodass die durch die Pumpe 2 erzeugten Pulsationen in Richtung des Hauptzylinders 22 effektiv gedämpft werden. Die Dimensionierung des Bypasses 18 erfolgt daher zweckmäßigerweise anhand des maximal auf den Hauptzylinder ausgeübten Pedaldrucks. Alle weiteren aus der 4 ersichtlichen Einzelheiten sind den Erläuterungen zu 2 zu entnehmen.
Aus der 5 geht abweichend von 4 ein Druckregler 4 hervor, dessen Bypass nicht außen am Ventilkolben 8, sondern am Außenmantel der Hülse 7 angebracht ist und sich von der Querbohrung 12 bis zu dem von der Druckfeder 5 abgewandten Hülsenende erstreckt. Ansonsten sind alle weiteren ersichtlichen Einzelheiten den Erläuterungen zu 2 zu entnehmen.
Wie in 1 symbolisch dargestellt ist, verharrt im unbetätigten Zustand des Hauptzylinders 22 der Druckregler 4 voll geöffnet, sodass bei einer autonomen Betriebsweise der Bremsanlage (z.B. Fahrzeugabstandsregelung, Fahrdynamikregelung usw.), in der das Umschaltventil 1 seine geöffnete Stellung einnimmt, die Pumpe 2 ungehindert aus dem Hauptzylinder 22 bzw. dem daran angeschlossenen Vorratsbehälter Bremsflüssigkeitsvolumen ansaugen kann.
Erfolgt in einer derartigen autonomen Betriebsweise der Bremsanlage durch den Fahrer eine Betätigung des Bremspedals zum Zwecke der manuellen Einbremsung, so steigt zwangsläufig in der Saugleitung 3 und in der daran angeschlossenen zweiten Steuerdruckverbindung der Bremsflüssigkeitsdruck über den Gegendruck in der ersten Steuerdruckleitung an, wodurch infolge der hydraulischen Beaufschlagung des Ventilkolbens 8 der Druckregler 4 seine Regel- bzw. Druckbegrenzungsstellung einnimmt. Folglich mindert sich die Druckbelastung der Pumpe 2 und die Rückwirkung der durch die Pumpe 2 initiierten Druckimpulse in Richtung der Saugleitung 3 unterbleibt, sodass unerwünschte Vibrationen am betätigten Bremspedal sicher vermieden werden.
Infolge der Kerbe, die in der Saugleitung 3 einen permanenten hydraulischen Bypass 18 zwischen dem Umschaltventil 1 und der Pumpe 2 herstellt, ist hierbei während der Regelung des Druckreglers 4 immer eine ausreichende stabile Versorgung der Pumpe 2 mit Druckmittel sichergestellt, um Fördern zu können.
In Kombination mit dem unmittelbar der Pumpe 2 vorgeordneten Membranspeicher 20 erfolgt bei Wunsch oder Bedarf eine weitere Dämpfung der von der Pumpe 2 saugseitig verursachten Druckimpulse.
Bezugszeichenliste

1: Umschaltventil
2: Pumpe
3: Saugleitung
4: Druckregler
5: Druckfeder
6: Rücklaufleitung
7: Hülse
8: Ventilkolben
9: Anschluss
10: Ventilschließkörper
11: Dichtsitz
12: Querbohrung
13: Längsbohrung
14: Druckrückhalteventil
15: Feder
16: Federkäfig
17: Gehäuseblock
18: Bypass
19: Ringnut
20: Membranspeicher
21: Niederdruckspeicher
22: Hauptzylinder
23: Bremsleitung
24: Trennventil
25: Einlassventil
26: Radbremse
27: Auslassventil
28: Steueröffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009032281 A1 [0002]

Claims

Bremsanlage mit Mitteln zur Regelung des Brems- und Antriebsschlupfes und zur autonomen Bremsdruckregelung, mit einem aus einem Hauptzylinder und einem drucklosen Vorratsbehälter bestehenden Bremsdruckgeber, mit einem an den Hauptzylinder angeschlossenen Bremskreis, der eine mit einer Radbremse verbundene Bremsleitung aufweist, die ein Einlassventil aufnimmt, mit einer an der Radbremse angeschlossenen, ein Auslassventil aufweisende Rücklaufleitung, die mit einem Niederdruckspeicher verbunden ist, sowie mit einer am Niederdruckspeicher saugseitig angeschlossenen Pumpe, die druckseitig zwischen einem stromabwärts zum Hauptzylinder in die Bremsleitung eingesetzten Trennventil und dem Einlassventil an der Bremsleitung angeschlossen ist, mit einem stromaufwärts zum Trennventil in einer Saugleitung angeordnetem Umschaltventil, über das eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und der Pumpensaugseite herstellbar ist, sowie mit einem zwischen dem Umschaltventil und der Pumpe in die Saugleitung eingesetzten Druckregler, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckregler (4) ein Bypass (18) in Form einer Blende oder Drossel integriert ist, der innerhalb der Saugleitung (3) eine permanente hydraulische Verbindung zwischen dem Umschaltventil (1) und der Pumpe (2) herstellt.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (4) einen in einer Hülse (7) geführten Ventilkolben (8) aufweist, und dass zwischen dem Ventilkolben (8) und der Hülse (7) der Bypass (18) angeordnet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (18) zwischen einem den Druckregler (4) aufnehmenden Gehäuseblock (17) und einer Hülse (7) angeordnet ist, in der ein Ventilkolben (8) des Druckreglers (4) geführt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (7) im Überdeckungsbereich des Ventilkolbens (8) von einer Querbohrung (12) durchdrungen ist, die mit einer die Mantelfläche des Ventilkolbens (8) durchdringenden Steueröffnung (28) zusammenwirkt, durch die innerhalb einer Längsbohrung (13) im Ventilkolben (8) die das Umschaltventil (1) mit der Pumpe (2) verbindende Saugleitung (3) hindurchgeführt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Hülse (7) im Bereich der Querbohrung (12) eine Ringnut (19) vorgesehen ist, die den Ventilkolben (8) im Bereich der Steueröffnung (28) umschließt.
Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Bypass (18) von der Querbohrung (12) bis zum Ende der Hülse (7) erstreckt, welches einem Anschluss des Druckreglers (4) zugewandt ist, über den die Saugleitung (3) zur Pumpe (2) geführt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Bypass (18) von der Steueröffnung (28) bis zum Ende des Ventilkolbens (8) erstreckt, welches einem Anschluss des Druckreglers (4) zugewandt ist, über den die Saugleitung (3) zur Pumpe (2) geführt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (8) von einer Längsbohrung (13) durchdrungen ist, in der ein Druckrückhalteventil (14) integriert ist, das vom hydraulischen Druck in der Rücklaufleitung (6) in Richtung der Saugseite der Pumpe (2) durchströmbar ist.
Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckrückhalteventil (14), bestehend aus einer einen Ventilschließkörper (10) in Richtung eines Dichtsitzes (11) beaufschlagenden Feder (15) in Verbindung mit einem Federkäfig (16) unmittelbar in der Längsbohrung (13) des Ventilkolbens (8) integriert ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (18) die Kontur einer längs zwischen einem Ventilkolben (8) und einer Hülse (7) verlaufenden Kerbe, Rille oder Nut aufweist, in welcher den Ventilkolben (8) geführt ist.