DE3523373A1

DE3523373A1 - Pumpenaggregat fuer eine hydraulische bremsanlage fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3523373A1
Application number: DE19853523373
Authority: DE
Inventors: Juergen Schonlau; Dietmar Gath
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1985-06-29
Filing date: 1985-06-29
Publication date: 1987-01-08

Description

Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat zur Druckmittelversorgung einer hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem bei Druckmittelbedarf einschaltbaren Antrieb.

Pumpenaggregate dieser Art erzeugen die zum Betrieb eines hydraulischen Bremskraftverstärkers oder eines Bremsschlupfreglers erforderliche Druckenergie.

Da die Versorgung einer Bremsanlage mit Druckmitteln nicht kontinuierlich, sondern nur bei Betätigung der Bremse oder nur beim Einschalten eines Bremsschlupfreglers erforderlich ist, ist bei einer bekannten Bremsanlage (Bosch technische Berichte, Band 7, 1980, Heft 2, Seite 87) zum Wiederaufbau des Bremsdrucks bei einem Bremsschlupfregelvorgang eine Druckmittelpumpe vorgesehen, die nur beim Einschalten der Bremsschlupfregelung mit Hilfe eines gleichzeitig einschaltbaren Elektromotors angetrieben wird. Eine derartige Anlage hat den Nachteil, daß je nach Niederdruckbereich zu gering und der Wiederaufbau des Bremsdrucks entsprechend zu langsam ist, oder daß bei ausreichender Fördermenge im Niederdruckbereich der Leistungsbedarf zum Antrieb der Pumpe im Hochdruckbereich zu groß ist.

Aus der DE-OS 32 47 498 ist es auch bekannt, zur Druckmittelversorgung einer hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge an den Ausgang einer elektromotorisch angetriebenen Druckmittelpumpe zur Speisung einer hydraulischen Kraftverstärkers einen Druckspeicher anzuschließen, der über Ventilvorrichtungen mit einem Druck ladbar ist, der erheblich unter dem maximalen Förderdruck der Druckmittelpumpe liegt. Durch die Anordnung dieses Druckspeichers wird erreicht, daß der Druckmittelbedarf des hydraulischen Kraftverstärkers bei der Einleitung eines Bremsvorganges und insbesondere bei einer schnellen Betätigung des Kraftverstärkers zusätzlich aus dem Druckspeicher gedeckt wird, um die für diese Betriebsphase zu geringe Fördermenge der Druckmittelpumpe auszugleichen. Diese bekannte Anordnung ist jedoch sehr aufwendig, da zusätzlich zu dem elektromotorisch angetriebenen Pumpenaggregat ein Druckspeicher und Ladeventilvorrichtungen erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pumpenaggregat der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei geringem Bauaufwand und bei geringem Energiebedarf die im Niederdruckbereich zur schnellen Bremsbetätigung erforderliche Druckmittelmenge fördert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Pumpenaggregat gelöst, das zwei parallele, gemeinsam antreibbare Pumpenkreise, einen Niederdruckkreis und einen Hochdruckkreis aufweist, die unmittelbar an ein Steuerventil der Bremsanlage anschließbar sind, wobei der Niederdruckkreis durch eine druckgesteuerte Ventilvorrichtung bei Erreichen eines vorgegebenen Förderdrucks auf drucklosen Umlauf schaltbar ist. Dieses hat den Vorteil, daß im Niederdruckbereich zwei Pumpenkreise gemeinsam Druckmittel zur Bremsanlage fördern, so daß eine ausreichend große Fördermenge zur schnellen Betätigung der Bremsen zur Verfügung steht. Im Hochdruckbereich wird einer der Pumpenkreise abgeschaltet und dadurch die Fördermenge dem in diesem Druckbereich geringen Druckmittelbedarf der Bremsanlage angepaßt. Durch die kleinere Fördermenge im Hochdruckbereich bleibt auch die maximale Antriebsleistung für das Pumpenaggregat niedrig und der Bauaufwand für die Antriebsvorrichtung entsprechend entsprechend gering. Das erfindungsgemäße Pumpenaggregat benötigt keinen Druckspeicher und keine Ventilvorrichtungen zur Steuerung der Speicherladung und zeichnet sich damit durch einen vergleichbar geringen Bauaufwand aus.

Eine günstige Auslegung des erfindungsgemäßen Pumpenaggregats wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht, daß die Fördermenge des Niederdruckkreises größer ist, als die Fördermenge des Hochdruckkreises. Als besonders günstig hat sich dabei eine Auslegung erwiesen, bei der die Fördermenge des Niederdruckkreises etwa doppelt so groß ist wie die Fördermenge des Hochdruckkreises. Durch eine derartige Auslegung läßt sich eine günstige Anpassung des Druck-Volumen-Verlaufs des Pumpenaggregats an die Bedarfswerte der Bremsanlage erzielen.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß das Abschalten des Niederdruckkreises bei dem Förderdruck erfolgt, bei dem die Summe der Antriebsleistungen beider Pumpenkreise etwa gleich dem Maximum der benötigten Antriebsleistung des Hochdruckkreises ist. Dies hat den Vorteil, daß beispielsweise bei einem elektromotorischen Antrieb die zur Verfügung stehende Motorleistung auch im Niederdruckbereich ausgenutzt werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Abschalten des Niederdruckkreises bei einem Förderdruck erfolgt, bei dem die Bremsanlage bereits zu einem wesentlichen Teil gefüllt ist. In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, wenn das Abschalten des Niederdruckkreises bei einem Förderdruck von etwa 20 bar erfolgt.

Eine besonders einfache Ventilvorrichtung zur Abschaltung des Niederdruckkreises besteht nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung darin, daß der Ausgang des Niederdruckkreises über ein Rückschlagventil mit der Förderleitung des Pumpenaggregats und parallel zum Rückschlagventil über ein vom Förderdruck aufsteuerbares 2/2-Ventil mit einem drucklosen Behälter verbindbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltskizze des erfindungsgemäßen Pumpenaggregats mit einer schematischen Darstellung der Ventilvorrichtung,

Fig. 2 ein Diagramm der Fördermenge des Pumpenaggregats bezogen auf den Förderdruck und

Fig. 3 ein Diagramm der Stromaufnahme eines Elektromotors beim Antrieb des erfindungsgemäßen Pumpenaggregats bezogen auf den Förderdruck.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Pumpenaggregat 1 aus zwei getrennten Druckmittelpumpen 2, 3 die über eine gemeinsame Antriebswelle 4 miteinander und mit einem Elektromotor 5 verbunden sind. Die Eingangsseite beider Druckmittelpumpen 2, 3 ist an einen drucklosen Behälter 6 angeschlossen.

Die Druckmittelpumpe 2 bildet den Hochdruckkreis des Pumpenaggregats 1. Ihre Ausgangsseite ist unmittelbar mit dem Druckmitteleingang eines hydraulischen Bremskraftverstärkers 7 verbunden. Die Druckmittelpumpe 2 fördert daher im gesamten Druckbereich Druckmittel zum Bremskraftverstärker 7, wenn der Elektromotor 5 eingeschaltet ist.

Die Ausgangsseite der Druckmittelpumpe 3 ist parallel zur Druckmittelpumpe 2 über ein in Förderrichtung öffnendes Rückschlagventil 8 ebenfalls mit dem Eingang des Bremskraftverstärkers 7 verbunden. Parallel zu dem Rückschlagventil 8 ist an den Ausgang der Druckmittelpumpe 3 ein druckgesteuertes 2/2-Ventil 9 angeschlossen, durch das die Ausgangsseite bzw. mit dem drucklosen Behälter 6 verbindbar ist. Das 2/2-Ventil 9 wird vom Förderdruck am Eingang des Bremskraftverstärkers 7 gesteuert und schaltet die Druckmittelpumpe 3 oberhalb eines Förderdrucks von ca. 20 bar auf drucklosen Umlauf. Die Druckmittelpumpe 3 fördert somit nur bei Drücken unter 20 bar zum Eingang des Bremskraftverstärkers 7 und bildet daher den Niederdruckkreis.

Das 2/2-Ventil 9 ist als Kugelsitzventil ausgebildet. Seine Ventilkugel 10 wird durch die Vorspannkraft einer am Ventilgehäuse 11 abgestützten Druckfeder 12 gegen einen Ventilsitz 13 gedrückt. Die Kraft der Druckfeder 12 wird von einem gestuften Steuerkolben 14 auf die Ventilkugel 10 übertragen, dessen Stufenfläche in der der Kraft der Druckfeder 12 entgegengesetzten Richtung mit dem Förderdruck und dessen beide Stirnflächen mit dem Druck im Behälter 6 beaufschlagt sind. Die Vorspannkraft der Druckfeder 12 und die Stufenfläche des Steuerkolbens 14 sind so aufeinander abgestimmt, daß sich das 2/2-Ventil 9 öffnet, wenn ein Förderdruck von 20 bar erreicht ist. Bei geöffnetem Ventil wird die Ausgangsseite der Druckmittelpumpe 3 mit der Eingangsseite und dem Behälter 6 verbunden, so daß die Druckmittelpumpe 3 im drucklosen Umlauf fördert und den Elektromotor 5 nur noch gering belastet. Die Verbindung der Ausgangsseite der Druckmittelpumpe 3 zum Bremskraftverstärker 7 ist durch das selbstständig schließende Rückschlagventil 8 unterbrochen.

Anhand der Fig. 2 und 3 wird im folgenden die Wirkungsweise des beschriebenen Pumpenaggragats näher erläutert:

Bei gelöster Bremse ist der Schalter 15 am Bremspedal 16 geöffnet und der Elektromotor 5 abgeschaltet. Das Pumpenaggregat 1 befindet sich in Ruhe und der Eingang am Bremskraftverstärker 7 ist drucklos.

Wird das Bremspedal 16 zum Einleiten eines Bremsvorganges betätigt, so wird der Schalter 15 geschlossen und der Elektromotor 5 eingeschaltet. Beide Druckmittelpumpen 2, 3 beginnen Druckmittel zum Bremskraftverstärker 7 zu fördern, wobei der Förderdruck ständig ansteigt. Da das 2/2-Ventil 9 zunächst geschlossen ist, wird die Fördermenge beider Druckmittelpumpen 2, 3 dem Bremskraftverstärker 7 zugeführt. Die Gesamtfördermenge des Pumpenaggregats, die in Fig. 2 über dem Förderdruck aufgetragen ist, ist somit zu Beginn des Bremsbetätigungsvorgangs groß und ermöglicht dadurch ein schnelles Anlegen der Bremsen.

Wenn die Bremsen bei einem Förderdruck von etwa 20 bar angelegt sind, nimmt der relative Volumenbedarf der Bremsanlage zur weiteren Steigerung des Bremsdrucks ab und wird schließlich durch die elastische Dehnung der vom Bremsdruck belasteten Bauteile bestimmt. Die weitere Erhöhung des Bremsdrucks ist daher oberhalb eines Förderdrucks von etwa 20 bar mit einer kleineren Fördermenge des Pumpenaggregats 1 ausreichend schnell zu erreichen. Durch öffnen des 2/2-Ventils 9 bei einem Förderdruck von 20 bar wird daher der durch die Druckmittelpumpe 3 gebildete Niederdruckkreis auf drucklosen Umlauf geschaltet, so daß nur noch die Fördermenge der Druckmittelpumpe 2 zum Eingang des Bremskraftverstärkers 7 gelangt. Wie das Diagramm gemäß Fig. 2 zeigt, sinkt die Gesamtfördermenge des Pumpenaggregats beim Förderdruck von 20 bar etwa auf 50% ab. Mit dem Abschalten der Druckmittelpumpe 3 wird auch der Elektromotor 5 entlastet. Seine Stromaufnahme sinkt etwa im gleichen Verhältnis wie die Fördermenge des Pumpenaggregats, wie dem Diagramm gemäß Fig. 3 zu entnehmen ist. Die weitere Erhöhung des Förderdrucks ist daher mit wesentlich vermindertem Energiebedarf möglich.

Der Umschaltdruck des 2/2-Ventiles 9 und die Einzelfördermengen der Druckmittelpumpen 2, 3 sind zweckmäßig so aufeinander abgestimmt, daß die maximale Strohmaufnahme des Elektromotors 5 vor dem Öffnen des 2/2-Ventils 9 etwa gleich der maximalen Stromaufnahme des Elektromotors 5 bei voller Aussteuerung des Bremskraftverstärkers 7, d. h. bei maximalen Förderdruck ist. Auf diese Weise wird eine optimale Ausnutzung der Antriebsleistung des Elektromotors 5 erzielt.

Bezugszeichenliste

1

Pumpenaggregat

2

Druckmittelpumpe

3

Druckmittelpumpe

4

Antriebswelle

5

Elektromotor

6

Schalter

7

Bremskraftverstärker

8

Rückschlagventil

9

2/2-Ventil

10

Ventilkugel

11

Ventilgehäuse

12

Druckfeder

13

Ventilsitz

14

Steuerkolben

15

Schalter

16

Bremspedal

Claims

1. Pumpenaggregat zur Druckmittelversorgung einer hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem bei Druckmittelbedarf einschaltbaren Antrieb, gekennzeichnet durch zwei parallele, gemeinsam antreibbare Pumpenkreise, einer Niederdruckkreis (3) und einem Hochdruckkreis (2), die unmittelbar an ein Steuerventil der Bremsanlage (7) anschließbar sind, und eine druckgesteuerte Ventilvorrichtung (9), durch die der Niederdruckkreis (3) bei Erreichen eines vorgegebenen Förderdrucks auf drucklosen Umlauf schaltbar ist.

2. Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge des Niederdruckkreises (3) größer ist als die Fördermenge des Hochdruckkreises (2).

3. Pumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge des Niederdruckkreises (3) etwa doppelt so groß ist wie die Fördermenge des Hochdruckkreises.

4. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten des Niederdruckkreises (3) bei einem Förderdruck erfolgt, bei dem die Summe der Antriebsleistungen beider Pumpenkreise (2, 3) etwa gleich dem Maximum der Antriebsleistung des Hochdruckkreises (2) ist.

5. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten des Niederdruckkreises (3) bei einem Förderdruck erfolgt bei dem die Bremsanlage (7) zu einem wesentlichen Teil gefüllt ist.

6. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckkreis (3) über ein Rückschlagventil (8) mit der Förderleitung des Pumpenaggregats (1) und parallel zum Rückschlagventil (8) mit der Förderleitung des Pumpenaggregats (1) und parallel zum Rückschlagventil (8) über ein vom Förderdruck aufsteuerbares 2/2-Ventil (9) mit einem drucklosen Behälter (6) verbindbar ist.