DE102021211062A1

DE102021211062A1 - Kraftfahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102021211062A1
Application number: DE102021211062.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Courth
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2021-10-01
Filing date: 2021-10-01
Publication date: 2023-04-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, mit einem in die hydraulische Verbindung zwischen einem Vorratsbehälter (1) und einem Linearaktuator (LAC) angeordneten Nachsaugventil (7) und einem in die hydraulische Verbindung zwischen dem Linearaktuator (LAC) und den Einlassventilen (8) der Radbremsen (2) angeordneten Magnetventil (RFV), mit der Besonderheit, dass mittels des Magnetventils (RFV) in dessen erster, elektromagnetisch nicht erregter Schaltstellung ausschließlich ein Drosselquerschnitt freigegeben ist, durch den ein atmosphärischen Druckausgleich zwischen dem Vorratsbehälter (1) und den Radbremsen (2) hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es sind bereits elektrohydraulische Kraftfahrzeugbremsanlagen bekannt, die gemäß dem Stand der Technik jeweils einen unter Atmosphärendruck stehenden Vorratsbehälter aufweisen, an dem zur hydraulischen Druckbeaufschlagung mehrerer Radbremsen ein vorzugsweise mittels zweier Energiequellen elektrisch angetriebenen Linearaktuator angeschlossenen ist, wobei zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke in den Radbremsen elektromagnetisch betätigbare Einlass- und Auslassventile vorgesehen sind.
Derartige Kraftfahrzeugbremsanlagen haben jedoch den Nachteil, dass Magnetventile erforderlich sind bzw. aktiviert werden müssen, um im deaktivierten Zustand der Bremse einen atmosphärischen Druckausgleich in den Radbremsen zu ermöglichen. Bei derartigen Bremsanlagen besteht überdies die Gefahr, dass unter ungünstigen thermischen Verhältnissen ein unerwünschter Überdruck im Arbeitszylinder des Linearaktuators entstehen kann, was die Funktion der Bremsanlage beeinträchtigen kann.
Daher ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrohydraulische Bremsanlage der angegebenen Art derart mit möglichst einfachen, kostengünstigen und funktionsgerechten Mittel weiter zu entwickeln, dass die voran genannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Ventilanordnung der angegebenen Art mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Nachfolgenden aus der Beschreibung von mehreren Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen hervor.
Es zeigen:

1 eine prinzipielle Darstellung des hydraulischen Schaltungsaufbaus für eine elektrohydraulische Bremsanlage, die erfindungsgemäß über ein Magnetventil verfügt, das stromaufwärts zu den Radbremsen angeordnet, das sowohl einen gedrosselten als auch drosselfreien Durchfluss ermöglicht, sowie mit einem zwischen dem Vorratsbehälter und Linearaktuator angeordneten Hydraulikventil,
2 teilweise dargestellt die elektrohydraulische Bremsanlage nach 1 mit den erfindungsgemäßen Ventilen in der Ruhestellung,
3 teilweise dargestellt die elektrohydraulische Bremsanlage nach 1 mit den erfindungsgemäßen Ventilen in der Betriebsbremsstellung,
4 eine teilweise Darstellung des erfindungsgemäßen Magnetventils.

Die 1 zeigt in einer prinzipiellen Darstellung eine elektrohydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Vorratsbehälter 1, einem elektrisch betätigbaren Einlass- und Auslassventil 8, 9 je Radbremse 2 zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, einem vorzugsweise mittels zweier Energiequellen elektrisch angetriebenen, am Vorratsbehälter 1 angeschlossenen Linearaktuator LAC zur hydraulischen Druckbeaufschlagung der Radbremsen 2, wobei zum Betreiben der Kraftfahrzeugbremsanlage in der „Brake-by-wire“-Betriebsart vorzugsweise zwei elektronische Regeleinheiten vorgesehen sind. Ferner weist die Bremsanlage in einer hydraulischen Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 1 und dem Linearaktuator LAC ein Nachsaugventil 7 und ein in die hydraulische Verbindung zwischen dem Linearaktuator LAC und den Einlassventilen 8 angeordnetes Magnetventil RFV auf.
Um im deaktivierten Zustand der Bremsanlage einen atmosphärischen Druckausgleich zwischen dem Vorratsbehälter 1 und den Radbremsen 2 sicherzustellen, sieht die Erfindung vor, dass mittels des Magnetventils RFV in dessen erster, elektromagnetisch nicht erregter Schaltstellung ein Drosselquerschnitt freigegeben ist, sodass während der Ruhestellung der Bremsanlage eine hinreichend groß bemessene hydraulische Verbindung zum Druckausgleich zwischen den Radbremsen 2 und dem Vorratsbehälter 1 gewährleistet ist.
Wie aus den 1 und 2 hervor geht, ist gleichzeitig das in die hydraulische Verbindung des Vorratsbehälters 1 mit dem Magnetventil RFV eingesetzte Hydraulikventil VV im deaktivierten Zustand des Linearaktuators LAC geöffnet, während in dieser Ruhestellung der Bremsanlage das Magnetventil RFV in seiner Drosselstellung verharrt.
Die 1 bis 3 verdeutlichen den prinzipiellen Aufbau des Hydraulikventils VV, welches in der Öffnungsrichtung von einer Feder 3 und in der Schließrichtung von einem zwischen dem Linearaktuator LAC und dem Magnetventil RFV herrschenden Hydraulikdruck beaufschlagt ist.
Anhand der 3 wird die Betriebsbremsstellung der erfindungswesentlichen Bauteile der Bremsanlage verdeutlicht, wonach das Magnetventils RFV in dessen zweiter, elektromagnetisch erregter Schaltstellung einen drosselfreien Ventilquerschnitt freigibt, sodass zur Erzielung der gewünschten Bremsleistung eine maximale, durch den Linearaktuator LAC initiierte Druck- und Volumenvariation innerhalb der hydraulischen Verbindung des Linearaktuators LAC mit den Radbremsen 2 darstellbar ist.
In dieser zweiten, elektromagnetisch erregten Schaltstellung des Magnetventils RFV, in der die hydraulische Verbindung zwischen dem Linearaktuator LAC und der Radbremse 2 somit drosselfrei hergestellt ist, verharrt die zwischen dem Vorratsbehälter 2 und dem Magnetventil RFV vorgesehene hydraulische Verbindung durch das Hydraulikventil W getrennt, sodass ein Rückfluss aus der Arbeitskammer des Linearaktuators LAC zum drucklosen Vorratsbehälter 1 vermieden wird.
Das Magnetventil RFV wird erst dann in seine elektromagnetisch erregte drosselfreie Schaltstellung betätigt, wenn infolge der Verdrängung von Druckmittel aus der Arbeitskammer des Linearaktuators LAC an der Drossel des Magnetventils RFV einen hinreichend großer Rückstau in Richtung des Hydraulikventils VV aufgebaut ist, der zum Umschalten des Hydraulikventils W in seine geschlossene Schaltstellung führt, in der die zwischen dem Vorratsbehälters 1 und dem Magnetventil RFV vorgesehene hydraulische Verbindung schließlich durch das Hydraulikventil VV getrennt ist.
Es ist somit für die Auslegung des Drosselquerschnitts am Magnetventil von Bedeutung, dass abhängig von den Leistungsdaten des Linearaktuators LAC in Richtung des Hydraulikventils W ein hinreichend großer Staudruck erzeugbar ist, um durch die Verdrängung von Druckmittel aus dem Linearaktuator LAC in Richtung der Drossel des Magnetventils RFV das Hydraulikventil W in seine Schließstellung zu betätigen, bevor das Magnetventil RFV elektromagnetisch in seine drosselfreie Stellung schaltet.
Aus der 4 ist eine zweckmäßige bauliche Ausgestaltung des als 2/2-WegeSitzventil ausgeführten Magnetventils RFV gezeigt, das in seiner elektromagnetisch nicht erregten Schaltstellung, in welcher der Schließkörper 5 am Ventilsitz 4 ruht, zur permanenten Freigabe eines zwischen dem Ventilsitz 4 und dem Schließkörper 5 vorgesehenen Drosselquerschnitt eine einfach herzustellende Kerbe 6 aufweist.
Wie aus der 4 deutlich hervorgeht, ist die Kerbe 6 an einem Umfangsabschnitt des zylindrischen Schließkörpers 5 angeordnet, der den hülsenförmigen Ventilsitz 4 kontaktiert. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Kerbe 6 anstelle am Schließkörper 5 an einem Sitzabschnitt des hülsenförmigen Ventilsitzes 4 anzuordnen.
Zusammenfassend ist festzustellen:

In der Ruhestellung der Bremsanlage erfolgt mittels des durch eine einfache Feder 3 in Grundstellung geöffnete Hydraulikventils VV und dem nachgeordneten, in der Grundstellung elektromagnetisch stromlos in Drosselstellung befindlichen Magnetventil RFV ein ungehinderter Druckausgleich zwischen den Radbremsen 2 und dem Vorratsbehälter 1. Ferner besteht über das geöffnete Hydraulikventil VV vorteilhaft auch ein Druckausgleich zwischen der Arbeitskammer des Linearaktuators LAC und dem Vorratsbehälter 1, sodass in der Arbeitskammer des Linearaktuators LAC kein Überdruck entstehen kann.

In der Betriebsbremsstellung der Bremsanlage fährt der Kolben in der Arbeitskammer des Linearaktuators LAC infolge der Bestromung eines Elektromotors M vor, wodurch infolge die Drosselstellung des Magnetventils RFV ein Staudruck aufgebaut wird, der entgegen der auf das Hydraulikventil VV einwirkenden Feder 3 wirkt, um das Hydraulikventil VV zu schließen. Nach der Umschaltung des Hydraulikventils W in seine Sperrstellung wird das Magnetventil RFV elektromagnetisch in seine drosselfreie Stellung geschaltet, sodass der Linearaktuator LAC infolge des großen Durchflussquerschnitts am Magnetventil RFV eine ungehinderte Druckmodulation des Radbremsdrucks ermöglicht.
Das Nachsaugen des Linearaktuators LAC von Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 1 erfolgt auf bekannte Weise über das zwischen der Arbeitskammer des Linearaktuators LAC und dem Vorratsbehälter 1 angeordnete Nachsaugventil 7, das in der einfachsten Bauform als federbelastetes, in Richtung des Vorratsbehälters 1 sperrendes Rückschlagventil ausgeführt ist. Zum Nachsaugen von Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 1 in die Arbeitskammer des Linearaktuators LAC wird das Magnetventil RFV in seine Drosselstellung geschaltet, sodass eine Beeinträchtigung der Funktion der Bremsanlage infolge minimaler Rückströmung aus den Radbremsen 2 vermieden wird.

Claims

Elektrohydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Vorratsbehälter, einem elektrisch betätigbaren Einlass- und Auslassventil je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, einem vorzugsweise mittels zweier Energiequellen elektrisch angetriebenen, am Vorratsbehälter angeschlossenen Linearaktuator zur hydraulischen Druckbeaufschlagung der Radbremsen, vorzugsweise in einer „Brakeby-wire“-Betriebsart, wobei insbesondere zum Betreiben der Kraftfahrzeugbremsanlage in der „Brake-by-wire“-Betriebsart bevorzugt zwei elektronische Regeleinheiten vorgesehen sind, sowie mit einem in die hydraulische Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Linearaktuator angeordneten Nachsaugventil und einem in die hydraulische Verbindung zwischen dem Linearaktuator und den Einlassventilen angeordneten Magnetventil, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Magnetventils (RFV) in dessen erster, elektromagnetisch nicht erregter Schaltstellung ausschließlich ein Drosselquerschnitt freigegeben ist, durch den ein atmosphärischer Druckausgleich zwischen dem Vorratsbehälter (1) und den Radbremsen (2) hergestellt ist.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in eine hydraulische Verbindung des Vorratsbehälters (1) mit dem Magnetventil (RFV) ein Hydraulikventil (VV) angeordnet ist, das in der stromlosen Ruhestellung von Magnetventils (RFV) und Linearaktuator geöffnet ist.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (W) in der Öffnungsrichtung von einer Feder (3) und in der Schließrichtung von einem zwischen dem Linearaktuator (LAC) und dem Magnetventils (RFV) herrschenden Hydraulikdruck beaufschlagt ist.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Magnetventils (RFV) in dessen zweiter, elektromagnetisch erregter Schaltstellung ausschließlich ein drosselfreier Ventilquerschnitt freigegeben ist, sodass eine maximale, durch den Linearaktuator (LAC) initiierte Druck- und Volumenvariation innerhalb der hydraulischen Verbindung des Linearaktuators (LAC) mit der Radbremse (2) darstellbar ist.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten, elektromagnetisch erregten Schaltstellung des Magnetventils (RFV), in der die hydraulische Verbindung zwischen dem Linearaktuator (LAC) und der Radbremse (2) drosselfrei hergestellt ist, die zwischen dem Vorratsbehälters (1) und dem Magnetventil (RFV) vorgesehene hydraulische Verbindung durch das Hydraulikventil (VV) getrennt ist.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (RFV) ausschließlich in der geschlossenen Schaltstellung des Hydraulikventils (VV), in der die zwischen dem Vorratsbehälters (1) und dem Magnetventil (RFV) vorgesehene hydraulische Verbindung durch das Hydraulikventil (VV) getrennt ist, in seine elektromagnetisch erregte Schaltstellung betätigt ist, in welcher die hydraulische Verbindung zwischen dem Linearaktuator (LAC) und der Radbremse (2) drosselfrei hergestellt ist.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (RFV) als 2/2-Wege-Sitzventil ausgeführt ist, das in seiner elektromagnetisch nicht erregten Schaltstellung zur Freigabe eines zwischen einem Ventilsitz (4) und einem Schließkörper (5) vorgesehenen Drosselquerschnitt eine Kerbe (6) aufweist.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (6) an einem Abschnitt des zylindrischen Schließkörpers (5) angeordnet ist, der den rohrförmigen Ventilsitz (4) kontaktiert.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (6) an einem Abschnitt des rohrförmigen Ventilsitzes (4) angeordnet ist, an dem der zylindrische Schließkörper (5) anliegt.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Drosselstellung des Magnetventils (RFV) mittels des Linearaktuators (LAC) in Richtung des Hydraulikventils (VV) ein Staudruck definierter Größe erzeugbar ist, und dass infolge der Verdrängung von Druckmittel aus dem Linearaktuator (LAC) in Richtung des in Drosselstellung befindlichen Magnetventils (RFV) das Hydraulikventil (VV) durch den Staudruck in seine Schließstellung betätigbar ist.