WO2010000508A1

WO2010000508A1 - Mehrkolbenpumpe

Info

Publication number: WO2010000508A1
Application number: PCT/EP2009/055245
Authority: WO
Inventors: Christian Doberschuetz; Werner Quirant
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2010-01-07
Also published as: EP2307725A1; DE102008040040A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mehrkolbenpumpe (1) als Rückförderpumpe einer schlupfgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlage. Die Erfindung schlägt vor, einen Hydrospeicher (11), der eine Vorspannung aufweist, an ein Pumpenelement (3) der Mehrkolbenpumpe (1) anzuschließen. Der Hydrospeicher (11) begrenzt den maximalen Förderdruck des Pumpenelements (3) und verringert dadurch ein Anlaufmoment der Mehrkolbenpumpe (1) bei hohem Gegendruck im Auslass (10).

Description

Mehrkolbenpumpe

Beschreibung

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Mehrkolbenpumpe für eine hydraulische Fahrzeug- bremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Sie ist insbesondere als sog. Rückförderpumpe in blockierschutz-, antriebsschlupf- und/oder fahrdynamikgeregelten, hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen oder auch zum Aufbau eines Betriebsbremsdrucks in elektrohydraulischen, also Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlagen vorgesehen. Eine weitere Verwendungsmög- lichkeit ist eine hydraulische Bremskraftverstärkung in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, die dann als Hilfskraft-Fahrzeugbremsanlage zu bezeichnen ist. Mehrkolbenpumpen als Rückförderpumpen schlupfgeregelter Fahrzeugbremsanlagen sind bekannt. Sie sind üblicherweise in einen Hydraulikblock integriert, der außer der Kolbenpumpe weitere hydraulische Bauelemente der Schlupfregelung wie Magnetventile, Hydrospeicher, Dämpferkammern und Rückschlagventile enthält und hydraulisch miteinander verschaltet.

Eine Mehrkolbenpumpe als Rückförderpumpe einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage weist mehrere Pumpenelemente auf, die beispielsweise in Boxer-, Stern-, V- oder Reihenanordnung angeordnet sind. Jedes Pumpenelement weist einen Pumpenkolben, der in einem Zylinder axial verschieblich ist, ein Einlassventil und ein Auslassventil auf. Die Ein- und Auslassventile von Rückförderpum- pen sind üblicherweise Rückschlagventile. Der Zylinder kann beispielsweise als Bohrung in einem Hydraulikblock ausgeführt sein. Durch einen axial hin- und hergehenden Hubantrieb des Pumpenkolbens im Zylinder fördert jedes Pumpenelement in an sich bekannter Weise Fluid, d.h. Bremsflüssigkeit.

Rückförderpumpen sollen eine hohe hydraulische Förderleistung, also einen großen Volumenstrom jedenfalls bei niedrigem Druckniveau aufweisen, um ein Lüft- spiel in kurzer Zeit zu überwinden und schnell einen Bremsdruck und eine Bremskraft aufzubauen. Das Lüftspiel ist ein Spalt zwischen einem Reibbremsbelag und einer Bremsscheibe bei nicht betätigter Radbremse. Auch muss ein sicherer Pumpenanlauf im Bremsblockschutzbetheb bei maximalem Hauptbremszylinderdruck, also bei hohem Gegendruck am Auslass der Mehrkolbenpumpe, gewährleistet sein. Diese beiden Forderungen widersprechen einander.

Offenbarung der Erfindung

Mindestens eins aber nicht alle Pumpenelemente der erfindungsgemäßen Mehrkolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist einen Hydrospeicher auf, der an den Zylinder des Pumpenelements angeschlossen ist. Der Hydro- Speicher weist ein variables Totvolumen auf, in Abhängigkeit vom herrschenden Druck nimmt er Bremsflüssigkeit auf, die der Pumpenkolben bei einem Arbeitshub aus dem Zylinder verdrängt. Ein Förderdruck des Pumpenelements wird auf diese Weise begrenzt. Gegenstand der Erfindung ist somit eine druckgesteuerte Abschaltung eines oder mehrerer, jedoch nicht aller Pumpenelemente der Mehr- kolbenpumpe. Die Abschaltung mehrer Pumpenelemente kann bei gleichem Druck oder bei unterschiedlichen Drücken erfolgen. Bei hohem Gegendruck am Auslass fördern nicht mehr alle Pumpenelemente, allerdings mindestens eines, das keinen Hydrospeicher aufweist. Ein Anlaufmoment der Mehrkolbenpumpe ist dadurch bei hohem Gegendruck verringert, die Mehrkolben pumpe läuft auch bei hohem Gegendruck zuverlässig an.

Bei niedrigem Druckniveau sind alle Pumpenelemente wirksam, die Mehrkolbenpumpe weist einen großen Förderstrom auf.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Gemäß Anspruch 2 weist der Hydrospeicher einen Eingangsschwellendruck auf. Der Hydrospeicher nimmt also nur Bremsflüssigkeit auf, wenn die Bremsflüssigkeit einen vorgegebenen Mindestdruck, den Eingangsschwellendruck, aufweist. Der Eingangsschwellendruck bestimmt, ab welchem Druck das Pumpenelement abgeschaltet wird.

Zur Verwirklichung des Eingangsschwellendrucks sieht Anspruch 3 einen Druckspeicher mit einer Vorspannung als Hydrospeicher vor. Dazu kann der Hydrospeicher beispielsweise als Federspeicher mit einem vorgespannten Federele- ment ausgebildet sein. Eine andere Möglichkeit ist ein Gasdruckspeicher mit einem eingeschlossenen, unter Druck stehenden Gasvolumen als Federelement.

Gemäß Anspruch 4 ist ein Aufnahmevolumen des Hydrospeichers mindestens so groß wie ein Hubraum des Pumpenelements. Aufnahmevolumen ist das Bremsflüssigkeitsvolumen, das der Hydrospeicher aufnehmen kann. Ein ausreichend großes Aufnahmevolumen des Hydrospeichers stellt sicher, dass das Bremsflüssigkeitsvolumen, das der Pumpenkolben bei einem Arbeitshub aus dem Zylinder verdrängt, vom Hydrospeicher aufgenommen werden kann, so dass der Pumpenkolben auch am Ende eines Arbeitshubs nicht gegen einen hohen Gegendruck am Pumpenauslass arbeiten muss, sondern nur gegen den Druck des Hydro- Speichers. Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Schemadarstellung einer erfindungsgemäßen Mehrkolbenpumpe. Die Zeichnung ist als vereinfachte Darstellung zur Erläuterung und zum Verständnis der Erfindung zu verstehen.

Ausführungsform der Erfindung

Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Kolbenpumpe 1 ist für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage vorgesehen, beispielsweise als Rückförderpumpe einer blockierschutz-, antriebsschlupf- und/oder fahrdynamikgeregelten Fahrzeugbremsanlage. Übliche Abkürzungen solcher Regelungen sind ABS, ASR, FDR und/oder ESP. Eine weitere Verwendung der Mehrkolbenpumpe 1 sind elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlagen (Abkürzung: EHB). Dabei handelt es sich um Fremdkraft-Bremsanlagen, bei denen der zum Bremsen erforderliche Betriebsbremsdruck mit der Mehrkolbenpumpe 1 erzeugt wird, die Teil einer Fremdenergieversorgungseinrichtung der Fahrzeugbremsanlage ist. Auch zur hydraulischen Bremskraftverstärkung ist die Mehrkolbenpumpe 1 in einer dann als Hilfskraft-Bremsanlage zu bezeichnenden Fahrzeugbremsanlage geeignet.

Die Mehrkolbenpumpe 1 weist zwei Pumpenelemente 2, 3 in Boxeranordnung auf. Zwischen den beiden Pumpenelementen 2, 3 ist ein Exzenter 4 angeordnet, der elektromotorisch antreibbar ist und Pumpenkolben 5 der Pumpenelemente 2, 3 zu einer Hubbewegung antreibt.

Rückstellfedern 13 in den Zylindern 6 halten die Pumpenkolben 5 in Anlage am Umfang des Exzenters 4.

Die Pumpenelemente 2, 3 weisen den Pumpenkolben 5 und einen Zylinder 6 auf, in welchem der Pumpenkolben 5 axial verschiebbar aufgenommen ist. Der Zylinder 6 kann von einer Pumpenbohrung in einem nicht dargestellten Hydraulikblock gebildet sein, in den außer der Mehrkolbenpumpe 1 weitere hydraulische Bauelemente wie Magnetventile, Hydrospeicher, Dämpferkammern, Rückschlagventile einer Schlupfregeleinrichtung einer Fahrzeugbremsanlage eingebaut und hydraulisch miteinander verschaltet sind. Außer den Pumpenkolben 5 und den ZyMn- dem 6 weisen die Pumpenelemente 2, 3 ein Einlassventil 7 und ein Auslassventil 8 auf, die in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung Rückschlagventile sind. Die Einlassventile 7 der Pumpenelemente 2, 3 sind in den Pumpenkolben 5 integriert, sie sind in Axiallöchern der Pumpenkolben 5 untergebracht. Ein Brems- flüssigkeitseinlass erfolgt radial. Einlasse 9 und Auslässe 10 sind zu einem ge- meinsamen Einlass und einem gemeinsamen Auslass der Mehrkolbenpumpe 1 verbunden.

Ein Pumpenelement 3 der Mehrkolbenpumpe 1 weist einen Hydrospeicher 11 auf, der an den Zylinder 6 angeschlossen ist, und zwar in Strömungsrichtung vor dem Auslassventil 8, d.h. zwischen dem Zylinder 6 und dem Auslassventil 8. In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist der Hydrospeicher 11 ein Federspeicher, er weist ein unter Vorspannung stehendes Federelement 12 auf.

Die Vorspannung des Federelements 12 bewirkt einen Eingangsschwellendruck des Hydrospeichers 11 : Erst wenn ein den Hydrospeicher 11 beaufschlagender Bremsflüssigkeitsdruck größer ist, als es der Vorspannung des Federelements 12 entspricht, strömt Bremsflüssigkeit in den Hydrospeicher 11. Der Eingangsschwellendruck lässt sich über die Vorspannung des Federelements 12 des Hydrospeichers 11 einstellen. Das andere Pumpenelement 2 weist keinen Hydrospeicher auf.

Zum Betrieb der Mehrkolbenpumpe 1 wird der Exzenter 4 rotierend angetrieben und treibt die Pumpenkolben 5 zu einer axial hin- und hergehenden Hubbewegung an, die ein Fördern von Bremsflüssigkeit bewirkt. Dies ist an sich von Kolbenpumpen bekannt. Durch die Boxeranordnung fördern die Pumpenelemente 2, 3 gegenphasig. Übersteigt ein Gegendruck im Auslass 10 der Mehrkolbenpumpe 1 den Eingangsschwellendruck des Hydrospeichers 11 , tritt die Bremsflüssigkeit aus dem Pumpenelement 3 nicht durch das Auslassventil 8 aus, sondern wird vom Pumpenkolben 5 in den Hydrospeicher 11 verdrängt. Das den Hydrospeicher 11 auf- weisende Pumpenelement 3 arbeitet in diesem Fall nicht mehr gegen den Gegendruck im Auslass 10, sondern gegen den niedrigeren Eingangsschwellendruck des Hydrospeichers 11. Das Pumpenelement 3 wird abgeschaltet, wenn der Druck im Auslass 10 höher als der Eingangsschwellendruck des Hydrospeichers 11 ist, d.h. das Pumpenelement 3 fördert keine Bremsflüssigkeit mehr. Da- durch ist die mechanische Antriebsleistung des Pumpenelements 3 begrenzt. Ein Anlaufmoment der Mehrkolbenpumpe 1 ist dadurch bei einem hohen, über dem Eingangsschwellendruck des Hydrospeichers 11 liegenden Gegendruck im Auslass 10 verringert. Das andere, keinen Hydrospeicher 11 aufweisende Pumpenelement 2 fördert bei jedem Gegendruck.

Bei einer Rückförderpumpe, als welche die Mehrkolbenpumpe 1 vorgesehen ist, herrscht ein hoher Gegendruck im Auslass 10 während einer Bremsblockier- schutzregelung: Während einer Bremsblockierschutzregelung ist ein nicht dargestellter Hauptbremszylinder einer Fahrzeugbremsanlage betätigt und erzeugt einen Bremsdruck. Um ein Blockieren eines Fahrzeugrades zu verhindern, muss die als Rückförderpumpe verwendete Mehrkolbenpumpe 1 einen Radbremsdruck absenken, wozu sie Bremsflüssigkeit aus Radbremszylindern ansaugt und in Richtung des Hauptbremszylinders fördert. Im Auslass 10 der Mehrkolbenpumpe 1 herrscht der vom Hauptbremszylinder erzeugte Bremsdruck. Durch das druckgesteuerte Abschalten des den Hydrospeicher 11 aufweisenden Pumpenele- ments 3 bei Überschreiten des Eingangsschwellendrucks ist ein Anlauf der Mehrkolbenpumpe 1 auch bei maximalem Bremsdruck sichergestellt. Ist der Gegendruck im Auslass 10 der Mehrkolbenpumpe 1 niedriger als der Eingangsschwellendruck des Hydrospeichers 11 , fördern beide Pumpenelemente 2, 3, so dass die Mehrkolbenpumpe 1 ihren vollen Förderstrom aufweist. Die Mehrkolbenpumpe 1 kann mehr als zwei Pumpenelemente 2, 3 aufweisen, mindestens ein der Pumpenelemente 3 weist einen Hydrospeicher 11 auf und wird wie beschrieben bei Überschreiten des Eingangsschwellendrucks des Hyd- rospeichers 11 im Auslass 10 der Mehrkolbenpumpe 1 abgeschaltet. Weisen mehrere Pumpenelemente 3 einen Hydrospeicher 11 auf, können deren Eingangsschwellendrücke gleich oder verschieden sein, in letzterem Fall schalten die Pumpenelemente 3 bei verschiedenen Drücken im Auslass 10 ab. Mindestens ein Pumpenelement 2 weist keinen Hydrospeicher 11 auf, damit mindestens ein Pumpenelement 2 immer Bremsflüssigkeit fördert.

Die Boxeranordnung der Pumpenelemente 2, 3 ist nicht zwingend, die Pumpenelemente 2, 3 können beispielsweise auch in Reihen- oder V-Anordnung, bei mehr als zwei Pumpenelementen 2, 3 auch in Sternanordnung vorgesehen sein. Die Mehrkolbenpumpe 1 ist für einen Bremskreis vorgesehen. Für weitere Bremskreise können weitere Mehrkolbenpumpen 1 vorgesehen werden, die vor- zugsweise einen gemeinsamen elektromotorischen Antrieb aufweisen und gemeinsam mit dem Exzenter 4 oder mit achsgleichen und drehfesten Exzentern angetrieben werden können (nicht dargestellt).

Der Hydrospeicher 11 weist ein variables Totvolumen auf, das mindestens so groß wie ein Hubraum des Pumpenelements 3 ist. Das Totvolumen ist das Bremsflüssigkeitsvolumen, das der Hydrospeicher 11 aufnimmt. Es ist mindestens so groß wie das Bremsflüssigkeitsvolumen, das der Pumpenkolben 5 bei einem Arbeitshub aus dem Zylinder 6 verdrängt.

Claims

Patentansprüche

1. Mehrkolbenpumpe für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit mindestens zwei Pumpenelementen (2, 3), die einen Pumpenkolben (5), ei- nen Zylinder (6), in dem der Pumpenkolben (5) axial verschiebbar aufgenommen ist, ein Einlassventil (7) und ein Auslassventil (8) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein aber nicht jedes Pumpenelement (3) einen Hydrospeicher (11 ) als variables Totvolumen aufweist, der an seinen Zylinder (6) angeschlossen ist.

2. Mehrkolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrospeicher (11 ) einen Eingangsschwellendruck aufweist.

3. Mehrkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrospeicher (11 ) ein Druckspeicher mit Vorspannung ist.

4. Mehrkolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrospeicher (11 ) ein Aufnahmevolumen aufweist, das mindestens so groß wie ein Hubraum des Pumpenelements (3) ist.