EP1831059A1 - Drucksystem mit wenigstens zwei druckkreisen - Google Patents

Abstract

Es wird ein Drucksystem (1) mit wenigstens zwei Druckkreisen (2, 3), welche jeweils mit einem Verdrängerelement (10, 103) ausgeführt sind, beschrieben. Die beiden Druckkreise (2, 3) stehen auf einer Druckseite der Verdrängerelemente (10, 103) über eine Ausgleichseinrichtung (12) derart in Wirkverbin- dung, dass eine Druckerhöhung im ersten Druckkreis (2) zu ei- ner Druckerhöhung im zweiten Druckkreis (3) führt und die Druckerhöhung des ersten Druckkreises (2) im Wesentlichen um die Druckerhöhung des zweiten Druckkreises (3) reduziert ist, wobei die Reduktion der Druckerhöhung kleiner als ein defi- nierter Grenzwert ist.

Description

Drucksystem mit wenigstens zwei Druckkreisen

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Drucksystem mit wenigstens zwei Druckkreisen, welche j eweils mit einem Verdrängerelement ausgeführt sind.

Aus der Praxis bekannte Drucksysteme bzw . Bremsdruckregelsysteme, wie ABS- (Antiblockiersystem) TCS- (Traktions-Control- System) oder ESP-Systeme (Elektronisches Stabilitätsprogramm) , sind mit als so genannte Einkolbenpumpen ausgebildeten Verdrängerelementen ausgeführt, die über einen Exzenter von einem Elektromotor angetrieben werden . Die Einkolbenpumpen fördern während des aktiven Druckaufbaus auf ihrer Druckseite über einen Exzenterwinkel , der kleiner als 180 ° ist . Im restlichen Phasenwinkelbereich des Exzenters findet pumpen- seitig keine Förderung statt . Das vorbeschriebene Pumpenprin- zip ist während der Förderung bzw. während der aktiven Druckaufbauphase durch eine unerwünscht große Drucküberhöhung sowie zu Beginn der Druckaufbauphase durch einen steilen Druckgradienten gekennzeichnet, was nachteilhafterweise eine unerwünschte Geräuschentwicklung insbesondere während komfortorientierter Funktionen der vorgenannten Drucksysteme zur Folge hat . Dabei verursacht die Drucküberhöhung während der Druckaufbau- und Förderphase der Verdrängerelemente niederfrequente Geräusche, wohingegen steile Druckgradienten zu Beginn der Druckaufbauphase die Eigenfrequenzen des gesamten Drucksystems anregen und damit über einen breiten Frequenzbereich eine Geräuschentwicklung verursachen .

Die vorgenannten Drucksysteme sind mit wenigstens zwei Druckkreisen ausgeführt, wobei die Einkolbenpumpen der beiden Druckkreise nicht gleichzeitig, sondern um 180 ° phasenversetzt zueinander fördern , weshalb die Geräuschentwicklung bzw. das Pumpgeräusch des Drucksystems vor allem während Komfortfunktionen eines ESP-Aggregats, wie einer kontrollierten Abbremsung eines Fahrerassistenzsystems oder einer hydraulisch betriebenen automatischen Parksperre, entsteht, bei deren Betriebsmodus in den beiden Druckkreisen eines ESP- Systems der gleiche Systemdruck eingeregelt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Drucksystem zur Verfügung zu stellen, das auch in ungünstigen Betriebszuständen durch eine geringe Geräuschentwicklung gekennzeichnet ist . Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Drucksystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst .

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Drucksystem mit wenigstens zwei Druckkreisen, welche j eweils mit einem Verdrängerelement ausgeführt sind, ist selbst während ungünstiger Betriebszustände durch eine geringe Geräuschentwicklung gekennzeichnet, da die beiden Druckkreise auf einer Druckseite der Verdrängerelemente über eine Ausgleichseinrichtung derart miteinander in Wirkverbindung stehen, dass eine Druckerhöhung im ersten Druckkreis zu einer Druckerhöhung im zweiten Druckkreis führt und die Druckerhöhung des ersten Druckkreises im Wesentlichen um die Druckerhöhung des zweiten Druckkreises reduziert ist, wobei die Reduktion kleiner als ein definierter Grenzwert ist .

Das bedeutet, dass Druckpulsationen der Verdrängerelemente, die beispielsweise als Einkolbenpumpen ausgeführt sein können, bei gleichem oder unterschiedlichem Systemdruck in den beiden Druckkreisen auf beide Druckkreise innerhalb eines definierten Bereichs verteilbar sind und der Druckgradient zu Beginn einer Druckaufbau- und Förderphase eines Verdrängerelementes auf einfache Art und Weise gegenüber herkömmlichen Drucksystemen reduziert ist . Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Drucksystems mit wenigstens zwei Druckkreisen bietet zudem bei gleichem Systemdruck in den beiden Druckkreisen die Möglichkeit, die Pulsa- tionshöhen j eweils zu halbieren und daher beim Antrieb der Verdrängerelemente gleichmäßiger über einen Exzenter über den gesamten Arbeitswinkelbereich von 360 ° zu verteilen, wodurch die Grundwelligkeit der Druckverteilung in den Druckkreisen im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Drucksystemen vorteilhafterweise geglättet wird. Des Weiteren werden die Druckgradienten zu Beginn einer Druckaufbauphase auf der Druckseite der Verdrängerelemente reduziert, da eine Systemelastizität des Drucksystems zu Beginn der Druckaufbauphase vergrößert ist .

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar .

Zeichnung

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß ausgebildeter Drucksysteme schematisch vereinfacht dargestellt, welche in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele der Übersichtlichkeit halber für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden . Es zeigen : Figur 1 ein Schaltschema einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems;

Figur 2 ein Schaltschema eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drucksystems;

Figur 3 eine graphische Gegenüberstellung zweier Verläufe einer Drucküberhöhung in einem Druckkreis eines herkömmlichen Drucksystems und in einem Druckkreis eines erfindungsgemäßen Drucksystems;

Figur 4 ein Schaltschema einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems;

Figur 5 einen in Figur 1 und 2 näher gekennzeichneten Bereich X einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems, bei der die Verdrängerelemente j eweils als Zweikolbenpumpen ausgeführt sind;

Figur 6 eine grafische Gegenüberstellung mehrerer Verläufe eines Fördervolumens der Druckkreise des Drucksystems gemäß Figur 5 mit und ohne Ausgleichseinrichtung;

Figur 7 den in Figur 1 und 2 näher gekennzeichneten Bereich X einer weiteren Ausführungsform des Drucksystems nach der Erfindung, bei der die Verdrängerelemente j eweils eine Ein- kolbenpumpe und j eweils einen dazu um 180 ° versetzt angesteuerten Ausgleichskolben umfassen;

Figur 8 den in Figur 1 und Figur 2 näher gekennzeichneten Bereich X eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drucksystems, bei der das Verdrängerelement des ersten Druckkreises als Einkolbenpumpe und das Verdrängerelement des zweiten Druckkreises als Zweikolbenpumpe ausgebildet ist; und Figur 9 eine grafische Gegenüberstellung zweier Verläufe einer Drucküberhöhung eines Druckkreises des Drucksystems gemäß Figur 8 mit und ohne Ausgleichseinrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt ein Schaltschema eines Drucksystems 1 bzw. eines Bremsdruckregelsystems eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines TCS- oder eines ESP-Systems, welches einen ersten Druckkreis 2 und einen davon getrennten zweiten Druckkreis 3 um- fasst . Die Druckkreise 2 und 3 sind identisch aufgebaut, weshalb bei der Erläuterung der Funktionalitäten der Bauteile der Druckkreise 2 und 3 in der nachfolgenden Beschreibung lediglich auf den ersten Druckkreis 2 näher Bezug genommen wird.

Die beiden Druckkreise 2 und 3 sind vorliegend mit einem Hauptbremszylinder 4 verbunden und werden ausgehend von dem Hauptbremszylinder 4 in Abhängigkeit einer fahrerseitigen Betätigung eines Bremspedals 5 mit einem über einen Bremskraftverstärker 6 in an sich bekannter Art und Weise übersetzten Hydraulikdruck beaufschlagt . Der Hauptbremszylinder 4 ist vorliegend mit einem Hydraulikfluidbehälter bzw. mit einem Bremsflüssigkeitsbehälter 7 verbunden, welcher bei aus der Praxis bekannten Fahrzeugen im Motorraum angeordnet und über einen Einfüllstutzen 8 befüllbar ist, wobei in dem Bremsflüssigkeitsbehälter 8 im Wesentlichen Umgebungsdruck vorherrscht . Stromab des Hauptbremszylinders 4 sind ein Umschaltventil Vl und ein Hochdruckschaltventil V2 in zueinander parallelen Leitungssträngen Ll und L2 angeordnet, so dass der vom Hauptbremszylinder 4 ausgehende Hydraulikfluidvolumenstrom im ersten Druckkreis 2 wahlweise über das Umschaltventil Vl oder das Hauptdruckschaltventil V2 in Richtung von Radbremszylindern RBl und RB2 führbar ist .

Des Weiteren sind stromab des Umschaltventils Vl bzw . des Hochdruckschaltventils V2 zwei Leitungsverzweigungspunkte ZPl und ZP2 des Druckkreises 2 vorgesehen, welchen j eweils ein als Umschaltventil ausgeführtes Radeinlassventil V3 bzw . V4 nachgeschaltet ist . Die Radeinlassventile V3 und V4 sowie das Umschaltventil Vl sind j eweils als ein stromlos offenes Ventil ausgeführt, so dass die Ventile Vl , V3 und V4 im normalen Betrieb des Drucksystems 1 , während dem die Ventile Vl , V3 und V4 nicht mit ihren Steuerströmen beaufschlagt sind, geöffnet sind, um bei einer fahrerseitigen Betätigung des Bremspedals 5 eine verzögerungsfreie Bremsung durchführen zu können .

Die Zuleitungen L3 und L4 für die Radbremszylinder RBl und RB2 zweigen im Bereich zweier weiterer Verzweigungspunkte ZP3 und ZP4 vor zwei Radauslassventilen V5 und V6 ab, welche als stromlos geschlossene Ventile ausgeführt sind, so dass ein fahrerseitig angeforderter Druckaufbau in den Radbremszylindern RBl und RB2 im normalen Bremsbetrieb des Drucksystems 1 sicher gewährleistet ist . Vor dem Umschaltventil Vl zweigt eine mit einem Rückschlagventil RVl ausgeführte Bypassleitung BLl ab, so dass bei einer Fehlfunktion des Umschaltventils Vl , bei der die hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 4 und den RadbremsZylindern RBl und RB2 durch das Umschaltventil Vl unterbrochen ist, über die Bypassleitung BLl weiterhin zur Verfügung steht und auch bei einem Ausfall des Umschaltventils Vl eine angeforderte Bremsung durchgeführt wird.

Wird über entsprechende Einrichtungen ermittelt, dass das von dem Radbremszylinder RBl oder dem Radbremszylinder RB2 angesteuerte Rad des Fahrzeuges in unerwünschter Art und Weise blockiert, wird die Druckzufuhr des Radbremszylinders RBl o- der des Radbremszylinders RB2 im Bereich des Radeinlassventils V3 oder des Radeinlassventils V4 durch eine entsprechende Bestromung der elektromagnetischen Betätigungseinheit des betreffenden Ventils gesperrt und das mit dem j eweiligen Radbremszylinder RBl bzw. RB2 korrespondierende Radauslassventil V5 bzw. V6 derart angesteuert, dass der Druck im Radbremszylinder RBl oder im Radbremszylinder RB2 um einen erforderlichen Betrag reduziert und die Blockade des Rades aufgehoben ist .

Bei geöffneten Radauslassventilen V5 und V6 wird das über diese beiden Ventile geführte Hydraulikfluid einem Niederdruckspeicher 9, der im Betrieb des Drucksystems 1 vorzugsweise einen Innendruck von 2 bis 7 bar aufweist, zugeführt . Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Radeinlassventile V3 und V4 bei geschlossenen Rausauslassventilen V5 und V6 zu sperren um eine weitere unerwünschte oder unzulässige Druckerhöhung im Bereich der Radbremszylinder RBl und RB2 zu vermeiden .

Ausgangsseitig steht der Niederdruckspeicher 9 mit einer Saugseite eines vorliegend als Einkolbenpumpe ausgeführten Verdrängerelementes 10 in Verbindung, wobei in einer Verbindungsleitung L5 zwischen dem Niederdruckspeicher 9 und dem Verdrängerelement 10 , das eine Konstantpumpe bzw. eine Fördereinrichtung mit einem konstanten Verdrängungsvolumen darstellt, ein Rückschlagventil RV2 angeordnet ist, so dass lediglich Hydraulikfluid aus dem Niederdruckspeicher 9 in Richtung des Verdrängerelementes 10 führbar ist .

Zwischen dem Rückschlagventil RV2 und dem Verdrängerelement 10 mündet der in stromlosem Zustand des Hochdruckschaltventils V2 von diesem gesperrte Leitungsstrang L2 auf der Saugseite des Verdrängerelementes 10 in die Verbindungsleitung L5. Damit ist der von dem Hauptbremszylinder 4 in den ersten Druckkreis 2 eingespeiste Hydraulikfluidvolumenstrom bei entsprechender Bestromung des Hochdruckschaltventils V2 und bei gleichzeitig geschlossenem Umschaltventil Vl zwischen dem Rückschlagventil RV2 und dem Verdrängerelement 10 der Saugseite des Verdrängerelementes 10 zuführbar und der Druck im Bereich der Radbremszylinder RBl und RB2 bedarfsweise durch zusätzliche Verdichtungsarbeit gegenüber dem vom Bremskraftverstärker ausgehenden Druck aktiv veränderbar . Das bedeutet, dass die beiden Radbremszylinder RBl und RB2 bei geschlossenem Umschaltventil Vl und geöffnetem Hochdruckschaltventil V2 mit der Druckseite des Verdrängerelementes 10 bei gleichzeitig geöffneten Radeinlassventilen V3 und V4 fluidisch verbunden sind und der vom Hauptbremszylinder 4 ausgehende Hydraulikdruck im Bereich des Verdrängerelementes 10 entsprechend eines rotatorischen Antriebes eines Elektromotors 11 in angeforderter Art und Weise auf einen Druckwert angehoben wird, der zur Darstellung verschiedener komfortorientierter Funktionen des Drucksystems 1 benötigt wird. Zusätzlich wird eine Ausgleichseinrichtung 12 mit dem Förderdruck des Verdrängerelementes 10 über eine von einem weiteren Verzweigungspunkt ZP5 abzweigende Leitung L6 beaufschlagt . Die Ausgleichseinrichtung 12 ist vorliegend mit einem mit der Leitung L6 des ersten Druckkreises 2 ersten Kanal 12A ausgeführt, der von einer Membran 13 gegenüber einem zweiten mit dem zweiten Druckkreis 3 verbundenen Kanal 12B fluidisch getrennt ist .

Die Membran 13 wird somit auf ihrer dem ersten Druckkreis 2 zugewandten Seite mit dem hydraulischen Druck der Leitung L6 und auf der dem zweiten Druckkreis 3 zugewandten Seite mit dem Druck einer mit dem Verdrängerelement 103 des zweiten Druckkreises 3 verbundenen Leitung L63 beaufschlagt .

Darüber hinaus ist die Membran 13 in einem wenigstens annähernd oval ausgeführten Druckraum 14 angeordnet und an ihrem äußeren Durchmesser fest und dichtend mit einem Gehäuse 15 der Ausgleichseinrichtung 12 verbunden . Des Weiteren ist die Membran 13 aus einem sowohl gegenüber dem Hydraulikfluid als auch gegenüber dem anliegenden Druck beständig ausgeführten elastischen Kunststoff hergestellt, so dass die Membran 13 in Abhängigkeit eines Druckgefälles zwischen den beiden Druckkreisen 2 und 3 in dem Druckraum 14 ausgehend von seiner in Figur 1 dargestellten Mittellage in Richtung des Kanals 12A oder des Kanals 12B innerhalb eines vordefinierten Bereichs verformt werden kann . Durch die Verformung der Membran 13 verändert sich das Volumen des ersten Druckkreises 2 , der mit der damit gleichzeitig einhergehenden Volumenveränderung des zweiten Druckkreises 3 korrespondiert . Dabei sind die Abmessungen des Druckraumes 14 sowie der Kanäle 12A und 12B derart aufeinander abgestimmt, dass die Wandungen des Druckraums 14 als Anschläge für die Membran 13 zur Verfügung stehen und somit der maximale Verformungsbereich der Membran 13 innerhalb des Druckraums 14 limitiert ist .

Vorliegend ist das durch die maximale Verformbarkeit der Membran 13 begrenzte Verschiebevolumen des j eweils auf einer Seite eines Druckkreises 2 oder 3 in der Ausgleichseinrichtung 12 angeordneten Hydraulikfluids derart bemessen, dass es j eweils dem halben Fördervolumen der Verdrängerelemente 10 bzw . 103 entspricht . Damit dieses Verschiebevolumen auch bei kleinen Druckunterschieden, d. h . wenige bar, zwischen den Druckkreisen 2 und 3 verschiebbar ist, ist die Membran 13 mit einer entsprechenden Elastizität auszuführen . Andererseits ist die Geometrie des Druckraums 14 derart, dass sich die Membran 13 bei Erreichen des maximalen Verschiebevolumens an die Wandung des Druckraums 14 anlegt und kein weiteres Hydraulikfluid innerhalb der Ausgleichseinrichtung 12 verschoben wird.

Die Membran 13 ist vorliegend mit einer derartigen Bauteilelastizität ausgeführt und derart in dem Gehäuse 15 montiert, dass die Membran 13 bei Druckgleichheit in den beiden Druckkreisen 2 und 3 selbsttätig die in der in Figur 1 dargestellte Mittelstellung einnimmt .

Zusätzlich ist die Trennung der beiden Druckkreise 2 und 3 durch das im Bereich der Ausgleichseinrichtung 12 limitierte Verschiebevolumen nach wie vor gewährleistet . Des Weiteren sind Regelungen bei unterschiedlichen Systemdrücken in den beiden Kreisen möglich, so dass die ABS-, TCS- und ESP- Funktionalitäten des Drucksystems 1 durch die Funktionalität der Ausgleichseinrichtung 12 nicht beeinträchtigt sind.

Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes , die Membran 13 der Ausgleichseinrichtung 12 auch aus einem anderen entsprechend geeigneten Metall herzustellen, mittels welchem die vorgeschriebene Funktionalität der Ausgleichseinrichtung 12 darstellbar ist .

So besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Membran 13 in Abhängigkeit des j eweils vorliegenden Anwendungsfalles aus Kunststoff herzustellen, der wenigstens bereichsweise mit Metall verstärkt ausgeführt ist, oder ganzheitlich aus Metall herzustellen, um die vorbeschriebene Funktionalität der Ausgleichseinrichtung 12 sicher gewährleisten zu können .

Figur 2 zeigt das Drucksystem 1 gemäß Figur 1 mit einer von der in Figur 1 dargestellten Ausgleichseinrichtung 12 konstruktiv abweichenden Ausführungsform, mittels der dieselbe nachfolgend in der Beschreibung zu Figur 3 näher erläuterte Funktionalität darstellbar ist .

Die Ausgleichseinrichtung 12 gemäß Figur 2 ist mit einem im Druckraum 14 zwischen zwei Endstellungen I und II längsver- schieblich angeordneten Kolbenelement 16 ausgeführt, welches im Bereich seiner den Kanälen 12A und 12B zugewandten Enden mit Dichtelementen 16A und 16B ausgeführt ist, so dass die beiden Druckkreise 2 und 3 von einander getrennt sind und das Kolbenelement 16 zwischen seinen Endstellungen I und II verschiebbar ist, ohne die Trennung zwischen den beiden Druckkreisen 2 und 3 aufzuheben . Zusätzlich ist das Kolbenelement 16 über zwei Federelemente 17A und 17B angefedert, so dass das Kolbenelement 16 bei Druckgleichheit in den beiden Druckkreisen 2 und 3 in der in Figur 2 dargestellten Mittelstellung positioniert ist .

Weiterhin zweigt von dem Druckraum 14 in einem Bereich, der sich in allen Betriebszuständen des Drucksystems 1 zwischen den beiden Dichtelementen 16A und 16B befindet, eine mit einem nicht näher dargestellten Niederdruckbereich verbundene Leckageleitung 19 ab, so dass ein Kurzschluss zwischen den beiden Druckkreisen 2 und 3, beispielsweise bei nicht wirksa- mer Abdichtung im Bereich des Kolbenelementes 16, vermieden ist .

In Figur 3 ist eine grafische Gegenüberstellung zweier qualitativer Verläufe einer Drucküberhöhung in einem Druckkreis eines herkömmlichen Drucksystems und in den Druckkreisen 2 und 3 des erfindungsgemäßen Drucksystems 1 über dem Arbeitswinkelbereich des Exzenterantriebs der Verdrängerelemente 10 und 103 dargestellt, wobei der strichlierte Verlauf die Drucküberhöhung eines aus der Praxis bekannten Drucksystems und der durchgezogene Verlauf die Drucküberhöhung in den Druckkreisen 2 und 3 des in Figur 1 bzw. in Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen Drucksystems 1 qualitativ wiedergibt .

Die beiden Verdrängerelemente 10 und 103 werden vorliegend von dem Elektromotor 11 und auf der Motorwelle IIA bzw. IIB angeordnete und in der Zeichnung nicht näher dargestellte Exzenter angetrieben, so dass die als Einkolbenpumpen ausgeführten Verdrängerelemente 10 und 103 beim aktiven Druckaufbau in den Druckkreisen 2 und 3 über einen Exzenterwinkel kleiner als 180 ° Hydraulikfluid fördern . In dem verbleibenden Arbeitswinkelbereich findet keine pumpenseitige Förderung statt, weshalb der in Figur 3 strichliert dargestellte Verlauf der Drucküberhöhung eines herkömmlichen Drucksystems bei dem Winkelwert von 180 ° endet .

Da die beiden Verdrängerelemente der beiden Druckkreise 2 und 3 vorliegend um 180 ° phasenversetzt zueinander fördern, stellt sich durch den Einsatz der in Figur 2 bzw . in Figur 3 dargestellten Ausgleichseinrichtung 12 der in Figur 3 durch die durchgezogene Linie dargestellte Verlauf der Drucküberhöhung im ersten Druckkreis 2 bzw. im zweiten Druckkreis 3 - bei gleichem Systemdruck in den beiden Druckkreisen - derart ein, dass die Pulsation eines j eden Verdrängerelementes 10 bzw . 103 durch die Verformung der Membran 13 bzw. die Verschiebung des Kolbenelements 16 in der in Figur 3 dargestellten Art und Weise j eweils auf beide Druckkreise 2 und 3 gleichmäßig verteilt wird.

Damit werden die Pulsationshöhen in den Druckkreisen 2 und 3 j eweils halbiert und in der dargestellten Art und Weise auf den gesamten Winkelbereich von 360 ° verteilt, wodurch die Grundwelligkeit des Drucks in den Druckkreisen 2 und 3 wesentlich vergleichmäßigt wird. Darüber hinaus sind die Druckgradienten zu Beginn der Druckaufbau- und Förderphase der Verdrängerelemente 10 und 103 geringer als bei einem herkömmlichen Drucksystem, da die Verdrängerelemente 10 und 103 j eweils auf ihrer Druckseite mit einem System in Wirkverbindung stehen, welches zu Beginn der Druckaufbau- und Förderphase mit einer erheblich größeren Systemelastizität ausgeführt ist, als herkömmliche Drucksysteme .

Es besteht j edoch auch die Möglichkeit, die Verdrängerelemente 10 und 103 in Abhängigkeit des j eweils vorliegenden Anwendungsfalles derart am Umfang der Motorwellen IIA und IIB zu positionieren, dass der Phasenversatz von dem vorgenannten Winkelwert von 180 ° um wenige Winkelgrade - vorzugsweise um 5 bis 10 - abweicht, ohne dass die erfindungsgemäße Wirkungsweise der Ausgleichseinrichtung 12 beeinträchtigt wird.

Durch die vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Drucksystems wird die Pulsation eines Verdrängerelementes mit einfachen Mitteln lediglich während bestimmter Be- triebszustände des Drucksystems in ein Pulsationsspektrum eines mit einer doppelten Anzahl an Verdrängungselementen ausgeführten Verdrängerelements überführt, wobei das konstruktiv einfache Prinzip eines Verdrängerelementes mit der einfachen Anzahl an Verdrängungselementen beibehalten wird. So wird beispielsweise die Pulsation einer Einkolbenpumpe mit konstruktiv einfachen Mitteln in das Pulsationsspektrum einer Zweikolbenpumpe überführt .

Des Weiteren ist von Vorteil, dass durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Drucksystems 1 im Bereich einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs das Pedalgefühl nahezu konstant bleibt, da die Summenelastizität des Hydroaggregats nur geringfügig zunimmt und die Trennung der Druckkreise eines Bremssystems vollständig erhalten bleibt .

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drucksystems 1 , welches sich lediglich im Bereich zwischen den Verdrängerelementen 10 und 103, der Ausgleichseinrichtung 12 und dem Zuleitungsbereich zwischen den Verdrängerelementen 10 , 103 und den bei aktivem Druckaufbau im Drucksystem 1 mit den Verdrängerelementen 10 und 103 verbundenen Radbremszylindern RBl , RB2 des ersten Druckkreises 2 bzw . der Radbremszylinder RB13 und RB23 des zweiten Druckkreises 3 unterscheidet .

Bei dieser Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems wird den RadbremsZylindern RBl , RB2 bzw . RBl3, RB23 bei zusätzlichem Druckaufbau über die beiden Verdrängerelemente 10 und 103 in den beiden Druckkreisen 2 und 3 das verdichtete Hydraulikfluid zuerst über die Ausgleichseinrichtung 12 und anschließend über j eweils stromab der Ausgleichseinrichtung 12 angeordnete Drosselelemente 18 bzw. 183 geführt, so dass j eder der Druckkreise 2 und 3 mit einem so genannten hydraulischen Tiefpass ausgeführt ist, mittels dem höher frequente Druckschwankungen in den Druckkreisen 2 und 3 gefiltert werden .

Figur 5 zeigt den in Figur 1 und Figur 2 durch die strichpunktierte Linie näher gekennzeichneten Bereich X, der im Wesentlichen die beiden Verdrängerelemente 10 und 103 sowie die Ausgleichseinrichtung 12 des Drucksystems 1 nach der Erfindung umfasst . Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform des Drucksystems 1 sind die beiden Verdrängerelemente 10 und 103 j eweils als Zweikolbenpumpe ausgeführt, die vorliegend j eweils zwei um 180 ° zueinander versetzt angeordnete Kolben-Zylinder-Einheiten 10A, 1OB bzw. 103A, 103B umfassen, welche im Wesentlichen alle den gleichen Aufbau aufweisen . Selbstverständlich besteht auch hier sowie bei den später beschriebenen Ausführungsbeispielen des Drucksystems 1 die Möglichkeit, den Phasenversatz zwischen den am Umfang der Motorwellen IIA, IIB angeordneten Bauteilen um wenige Winkelgrade in Abhängigkeit des j eweils vorliegenden Anwendungsfalles zu variieren, ohne die erfindungsgemäße Wirkungsweise der Ausgleichseinrichtung 12 wesentlich zu beeinflussen .

Die Kolben-Zylinder-Einheiten 10A, 1OB und 103A, 103B der Verdrängerelemente 10 und 103 sind j eweils saugseitig mit den Leitungen L2 , L5 bzw. L23, L53 verbunden und stehen auf ihren Förderseiten im Bereich der Ausgleichseinrichtung 12 in der vorbeschriebenen Art und Weise miteinander in Wirkverbindung, so dass sich der in der Darstellung gemäß Figur 6 ersichtliche Effekt, der in der Beschreibung zu Figur 6 näher erläutert wird, im Betrieb des Drucksystems 1 einstellt .

Die Kolben-Zylinder-Einheiten 10A bis 103B sind j eweils mit Stufenkolben 10A k bis 103B k ausgeführt, welche mit Zylindern 10A_z bis 103B_z Kolbenräume 10A_l , 10A_2 bis 103B_l , 103B_2 begrenzen .

Nachfolgend wird die Kolben-Zylinder-Einheit 10A des Verdrängerelementes 10 während einer vollen Umdrehung der Motorwellen IIA, IIB des Elektromotors 11 in Verbindung mit den Darstellungen gemäß Figur 5 und 6 näher betrachtet .

Die Kolben-Zylinder-Einheit 10A wird ausgehend von einem Betriebszustand betrachtet, in dem sich der Kolben 10A_k im o- beren Totpunkt befindet, der erste Kolbenraum 10A 1 sein minimalstes Volumen aufweist und der dem Ende der Förderphase der Kolben-Zylinder-Einheit 10A entspricht . Anschließend fährt der Kolben 10A_k aufgrund der Exzentrität der Motorwel- len IIA, IIB in Richtung seines unteren Totpunktes , wobei das Volumen des ersten Kolbenraums 10A 1 sich zunehmend vergrößert, während das Volumen des zweiten Kolbenraums 10A_2 stetig verkleinert wird. Da sowohl der erste Kolbenraum 10A_l als auch der zweite Kolbenraum 10A 2 mit den Leitungen L2 und L5 der Saugseite des Verdrängerelements 10 verbunden sind und auch eine Verbindung zwischen den Kolbenräumen 10A 1 , 10A 2 vorgesehen ist, wird der erste Kolbenraum 10A 1 während seiner Saugphase über die Leitungen L2 und L5 und auch von dem zweiten Kolbenraum 10A 2 befüllt .

Der obere Kolbenraum 10A_l weist im unteren Totpunkt des Kolbens 10A k sein größtes Volumen auf und ist im Wesentlichen vollständig mit Hydraulikfluid befüllt . Wird der Kolben 10A_k durch den Elektromotor 11 in Richtung seines oberen Totpunkts bewegt, wird das im oberen Kolbenraum 10A 1 befindliche Hydraulikfluid verdichtet und an die Förderseite des Verdrängerelementes 10 abgegeben . Gleichzeitig vergrößert sich das Volumen des zweiten Kolbenraumes 10A 2 aufgrund der Bewegung des Kolbens 10A_k, so dass aus den Leitungen L2 und L5 Hydraulikfluid in den zweiten Kolbenraum 10A 2 angesaugt wird.

Figur 6 zeigt drei Fördermengenverläufe Q2 , Q3 und Q23, die über dem Drehwinkel der Motorwellen IIA, IIB aufgetragen sind. Dabei entsprechen die Verläufe Q2 bzw . Q3 den von den Kolben-Zylinder-Einheiten 10A bzw . 1OB des Verdrängerelementes 10 oder den Kolben-Zylinder-Einheiten 103A bzw. 103B des Verdrängerelementes 103 geförderten Volumina eines Drucksys- tems, welches ohne die Ausgleichseinrichtung 12 gemäß Figur 1 oder Figur 2 ausgebildet ist .

Der in Figur 6 dargestellte Verlauf Q23 stellt sich aufgrund der Anordnung der Ausgleichseinrichtung 12 zwischen den beiden Druckkreisen 2 und 3 ein, wobei die Anordnung der Ausgleichseinrichtung 12 eine wesentliche Vergleichmäßigung der Förderkurve der Verdrängerelemente 10 bzw. 103 bewirkt .

In Figur 7 ist der in Figur 1 und Figur 2 näher gekennzeichnete Bereich X einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Drucksystems 1 gemäß Figur 1 bzw . Figur 2 dargestellt . Die in Figur 7 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von den vorbeschriebenen Ausführungen des Drucksystems 1 dadurch, dass die beiden Verdrängerelemente 10 und 103 j eweils als Einkolbenpumpen mit j e einem zugeordneten Ausgleichskolben 10_AK bzw. 103_AK ausgeführt sind. Dabei sind die Verdrängerelemente 10 und 103 j eweils mit Kolben- Zylinder-Einheiten 10A bzw. 103A ausgebildet, welche im Wesentlichen den Kolben-Zylinder-Einheiten gemäß Figur 5 entsprechen . Die beiden Ausgleichskolben 10 AK bzw. 103 AK sind anstelle der weiteren Kolben-Zylinder-Einheiten 1OB bzw. 103B des Drucksystems 1 gemäß Figur 5 vorgesehen und j eweils um 180 ° versetzt zu der j eweils damit korrespondierenden Kolben- Zylinder-Einheit 10A bzw . 103A am Umfang der Motorwellen IIA, IIB positioniert .

Die Ausgleichskolben 10 AK bzw . 103 AK sind j eweils mit der Förderseite der Kolben-Zylinder-Einheiten 10A bzw . 103A ver- bunden, so dass die um 180 ° versetzt zu den Kolben-Zylinder- Einheiten 10A bzw . 103A angeordneten Ausgleichskolben 10 AK bzw . 103_AK j eweils während den Saugphasen der Kolben- Zylinder-Einheiten 10A, 103A fördern und während der Förderphasen der Kolben-Zylinder-Einheiten 10A, 103A ihre Saugphase aufweisen . Diese Anordnung führt ebenfalls zu der vorbeschriebenen Vergleichmäßigung der Drucküberhöhung auf den Förderseiten der Verdrängerelemente 10 und 103. Zudem führt die Anordnung der Ausgleichseinrichtung 12 zwischen den beiden Druckkreisen 2 und 3 zu einer weiteren Vergleichmäßigung der Fördercharakteristik der Verdrängerelemente 10 und 103, so dass das Geräuschverhalten des Drucksystems 1 gemäß Figur 7 im Vergleich zu an sich bekannten Drucksystemen erheblich verbessert wird.

Dabei liegt der Ausführung gemäß Figur 7 in gleichem Umfang wie der Ausführung des Drucksystems gemäß Figur 5 der Vorteil zugrunde, dass durch die Anordnung der Ausgleichseinrichtung 12 zwischen den Druckkreisen 2 und 3 eine Nullförderung, also ein Bereich in dem pro Druckkreis 2 bzw. 3 keine Förderung stattfindet, vollständig eliminiert wird, was zu einer erheblichen Reduzierung von unerwünschten und unkomfortablen Betriebsgeräuschen eines Drucksystems führt .

Zusätzlich besteht die Möglichkeit, das Drucksystem 1 gemäß Figur 7 stromab der Verzweigungspunkte ZP5 und ZP53 j eweils mit weiteren Rückschlagventilen auszuführen, um die Funktionsweise der Ausgleichskolben 10 AK und 103 AK in allen Be- triebszuständen des Drucksystems 1 zu gewährleisten . Figur 8 zeigt den in Figur 1 und Figur 2 näher gekennzeichneten Bereich X eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Drucksystems 1 , bei dem das Verdrängerelement 10 des ersten Druckkreises 2 als Zweikolbenpumpe mit zwei Kolben-Zylinder-Einheiten 10A und 1OB ausgeführt ist, die j eweils das halbe Hubvolumen des als Einkolbenpumpe ausgeführten Verdrängerelementes 103 des zweiten Druckkreises 3 aufweisen .

Die Kolben-Zylinder-Einheiten 10A, 1OB und die Kolben- Zylinder-Einheit 103A des Verdrängerelementes 103 des zweiten Druckkreises 3 weisen den gleichen Aufbau wie die Kolben- Zylinder-Einheiten der Verdrängerelemente gemäß Figur 5 auf, weshalb an dieser Stelle auf die Beschreibung zu Figur 5 verwiesen wird.

Die Anordnung der Ausgleichseinrichtung 12 zwischen den beiden Druckkreisen 2 und 3 führt zu einer Veränderung der Fördercharakteristik der Verdrängerelemente 10 und 103, welche anhand eines Vergleichs der in Figur 9 dargestellten Druckverläufe Pl und P2 ersichtlich wird.

Dabei stellt die punktiert ausgeführte Linie Pl die Fördercharakteristik des ersten Druckkreises 2 eines Drucksystems während eines Betriebszyklus von 360 ° dar, welches den in Figur 1 oder 2 dargestellten Aufbau hat und mit den in Figur 8 gezeigten Verdrängerelementen ausgeführt ist, aber ohne die Ausgleichseinrichtung 12 ausgebildet ist . Dabei ist ersicht- lieh, dass der Systemdruck p_sys bis zu einem ersten Drehwinkelwert ß_l konstant ist und anschließend mit großem Gradienten auf ein Maximum ansteigt, das zu einem zweiten Drehwinkelwert ß_2 der Motorwellen IIA und IIB erreicht wird. Anschließend nimmt der Systemdruck p sys bis hin zu einem Drehwinkelwert ß_3 ab und verbleibt bis zum Ende des Betriebszyklus auf dem vor dem Erreichen des ersten Drehwinkelwerts ß 1 konstant niedrigen Niveau .

Der als durchgezogene Linie dargestellte Verlauf P2 entspricht der Fördercharakteristik eines Drucksystems 1 gemäß Figur 1 in Verbindung mit Figur 8 , das mit der zwischen den beiden Druckkreisen 2 und 3 angeordneten Ausgleichseinrichtung 12 ausgebildet ist . Aus dem Verlauf P2 ist ersichtlich, dass die Anordnung der Ausgleichseinrichtung 12 einen über den gesamten Betriebsbereich des Drucksystems 1 bzw. den Umdrehungsbereich der Motorwellen IIA und IIB vergleichmäßigten Förderverlauf bewirkt, der zur Reduzierung der Geräuschentwicklung während des Betriebs eines Drucksystems führt .

Claims

Ansprüche

1. Drucksystem (1 ) mit wenigstens zwei Druckkreisen (2 , 3) , welche j eweils mit einem Verdrängerelement (10 , 103) ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckkreise (2 , 3) auf einer Druckseite der Verdrängerelemente (10 , 103) über eine Ausgleichseinrichtung (12 ) derart in Wirkverbindung stehen, dass eine Druckerhöhung im ersten Druckkreis (2 ) zu einer Druckerhöhung im zweiten Druckkreis (3) führt und die Druckerhöhung des ersten Druckkreises (2 ) im Wesentlichen um die Druckerhöhung des zweiten Druckkreises (3) reduziert ist, wobei die Reduktion der Druckerhöhung kleiner als ein definierter Grenzwert ist .

2. Drucksystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerelemente (10 , 103) Einkolbenpumpen sind, welche um 180 ° zueinander phasenversetzt, vorzugsweise um 180 , betreibbar sind.

3. Drucksystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerelemente Zweikolbenpumpen sind, deren Kolben-Zylinder-Einheiten (10A, 1OB, 103A, 103B) zueinander phasenversetzt, vorzugsweise um 180 ° , betreibbar sind.

4. Drucksystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerelemente ( 10 , 103) j eweils als Einkolben- pumpen ausgeführt sind, wobei j eder Einkolbenpumpe för- derseitig j eweils ein Ausgleichskolben (10_AK, 103_AK) zugeordnet ist, wobei j eweils eine Einkolbenpumpe und ein Ausgleichskolben (10 AK bzw. 103 AK) eines Verdrängerelementes ( 10 , 103) zueinander phasenversetzt, vorzugsweise um 180 ° , betreibbar sind.

5. Drucksystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängerelement (10 ) des ersten Druckkreises (2 ) als Zweikolbenpumpe und das Verdrängerelement (103) des zweiten Druckkreises (3) als Einkolbenpumpe ausgebildet ist, wobei das Fördervolumen der Kolben-Zylinder- Einheiten (10A, 10B) des Verdrängerelementes ( 10 ) des ersten Druckkreises (2 ) dem halben Hubvolumen der Kolben- Zylinder-Einheit ( 103A) des Verdrängerelementes (103) des zweiten Druckkreises (3) entspricht .

6. Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinrichtung ( 12 ) eine elastische Membran (13 ) aufweist, welche zwischen zwei Grenzverformungszuständen verformbar ist und durch welche die beiden Druckkreise (2 , 3 ) auf den Druckseiten der Verdrängerelemente (10 , 103) getrennt sind.

7. Drucksystem nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzverformungszustände j eweils durch einen mechanischen Anschlag definiert sind.

8. Drucksystem nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (13) wenigstens bereichsweise aus Metall gebildet ist .

9. Drucksystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (13) wenigstens bereichsweise aus Kunststoff hergestellt ist .

10. Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinrichtung (12 ) ein zwischen zwei Endstellungen verschiebbares Kolbenelement (16) aufweist, das j eweils an einer Stirnfläche mit einem Druck eines Druckkreises (2 , 3) beaufschlagbar ist .

11. Drucksystem nach Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (16) beidseitig angefedert ist .

12. Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des ersten Druckkreises

(2 ) , dessen Druck durch die Förderung des Verdrängerelementes (10 ) erhöht wird, im Bereich der Ausgleichsein- richtung (12 ) um die Hälfte des Fördervolumens des Verdrängerelementes (10 ) vergrößerbar ist, während das Volumen des zweiten Druckkreises (3) im Bereich der Ausgleichseinrichtung (12 ) um das Volumen, um das der erste Druckkreis (2 ) vergrößert wird, reduziert wird.

13. Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Ausgleichseinrichtung (12 ) j eweils ein Drosselelement (18 , 183) vorgesehen ist ,