DE102008014538A1

DE102008014538A1 - Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102008014538A1
Application number: DE102008014538A
Authority: DE
Inventors: Michael Jung; Frank Sikorski; Michael Hitzel; Martin Baechle; Andreas Neu
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2008-03-15
Publication date: 2009-05-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer Pumpe (2) und wenigstens einem Druckmodulationsventil (9, 10) in einer Bremsleitung zur Regelung des Bremsdrucks in einer Radbremse (8), mit einem zur Fahrdynamikregelung saugseitig der Pumpe (2) zugeordneten elektrischen Umschaltventil (3), das in seiner Grundstellung die Saugseite der Pumpe (2) von einem mit der Bremsleitung verbundenen Hauptbremszylinder (1) hydraulisch trennt und das zur Fahrdynamikregelung den Hauptbremszylinder (1) mit der Saugseite der Pumpe (2) verbindet, sowie mit einem in die Bremsleitung eingesetzten elektrischen Trennventil (5), das in seiner Grundstellung die Pumpe (2) an ihrer Druckseite mit dem Hauptbremszylinder (1) sowie den Hauptbremszylinder (1) über das Druckmodulationsventil (9) mit der Radbremse (8) verbindet. Während der Betätigung des Hauptbremszylinders (1) ist die Förderung der Pumpe (2) mittels einer Saugdrosselung begrenzt, um die Rückwirkung von Pulsationen der Pumpe (2) auf ein den Hauptbremszylinder (1) betätigendes Bremspedal weitgehend zu verhindern.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Für Kraftfahrzeugbremsanlagen, die mit einem Fahrdynamikregelsystem versehen sind, wird in der Regel eine aus der DE 102 04 567 A1 bekannte Hydraulikschaltung verwendet, die über ein elektrisch betätigbares Saugventil verfügt, um den Pumpenwirkungsgrad zu verbessern. Das elektrisch betätigbare Saugventil hat allerdings den Nachteil, dass bei einer Integration des Saugventils in ein Umschaltventil die von der Pumpe während des Bremsdruckaufbaus verursachten Druckpulsationen bei einer Betätigung des Hauptbremszylinders am Bremspedal des Hauptbremszylinders störend empfunden werden.
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage der angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass die Druckpulsationen am Bremspedal nicht mehr spürbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor, die auf die baulichen als auch schaltungstechnischen Merkmale zur Ausgestaltung der Kraftfahrzeugbremsanlage Bezug nehmen.
Im Nachfolgenden soll anhand zweier Ausführungsbeispiele das Wesen der Erfindung erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen ersten Hydraulikschaltplan der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbremsanlage, die ein digital oder analog betätigbares, in Grundstellung geschlossenes Drosselventil in Parallelschaltung zu einem Umschaltventil aufweist,
2 abweichend von 1 ist das Drosselventil als ein in Grundstellung geöffnetes Analogventil ausgeführt.
Die Ausführungsbeispiele gemäß den 1, 2 zeigen den prinzipiellen hydraulischen Schaltungsaufbau einer hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage mit Fahrdynamikregelung und zwar beschränkt auf die Darstellung eines von zwei Radbremskreisen.
Zur Regelung des Radbremsdrucks sind jeweils in die Brems- bzw. Rücklaufleitung 12, 13 an sich bereits bekannte Druckmodulationsventile 9,10 eingesetzt, die in beiden Ausführungsbeispielen als elektromagnetisch betätigbare, in der Grundstellung geöffnete 2/2-Wege-Einlaßventile und stromabwärts dazu als elektromagnetisch betätigbare, in der Grundstellung geschlossenes 2/2-Wege-Auslaßventile ausgeführt sind. Die Einlassventile sind jeweils analog regelbar, während die Auslassventile binär schaltbar sind.
An das als Auslaßventil wirksame Druckmodulationsventil 10 schließt sich an der Rücklaufleitung 13 ein Niederdruckspeicher 11 an, dem in Richtung der Pumpensaugseite ein in der Regel mit einem definierten Vordruck versehenes Druckrückhalteventil folgt, das in der einfachsten Bauform als federbelastetes Rückschlagventil 15 ausgeführt ist.
Ferner schließt sich stromabwärts zum Rückschlagventil 15 an den Saugpfad der Pumpe 2 eine am Hauptbremszylinder 1 angeschlossene Saugleitung 14 an, in die ein elektrisches Umschaltventil 3 eingesetzt ist, das in der Grundstellung die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 1 und dem Sauganschluss der Pumpe 2 unterbricht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Umschaltventil 3 als elektromagnetisch betätigbares, ausschließlich binär schaltendes 2/2-Wegesitzventil ausgeführt, das während des durch die Betätigung des Hauptbremszylinders 1 ausgelösten schlupffreien Bremsdruckaufbaus sowie während der Antiblockierregelung als auch während der Saugdrosselung der Pumpe 2 in seiner geschlossenen Grundstellung verharrt. Die nach dem Rückförderprinzip arbeitende Pumpe 2 ist als Kolbenpumpe ausgeführt, deren Saug- und Druckventil 16, 17 jeweils als Rückschlagventil konzipiert ist.
Somit ergibt sich eine Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem Umschaltventil 3, das in seiner Grundstellung die Saugseite der Pumpe 2 von einem mit der Bremsleitung 12 verbundenen Hauptbremszylinder 1 trennt und das ausschließlich zur Antriebsschlupf- als auch Fahrdynamikregelung den Hauptbremszylinder 1 mit der Saugseite der Pumpe 2 über seinen besonders großen Ventildurchlassquerschnitt in der Umschaltstellung ungedrosselt verbindet.
In der Bremsleitung 12 ist ferner ein elektrisches Trennventil 5 eingesetzt, das in seiner elektromagnetisch nicht erregten Grundstellung die Pumpe 2 an ihrer Druckseite mit dem Hauptbremszylinder 1 sowie den Hauptbremszylinder 1 über die Druckmodulationsventile 9 mit den zugehörigen Radbremsen 8 hydraulisch verbindet. In der Antriebsschlupf- als auch Fahrdynamikregelung ist das Trennventil 5 in jedem Bremskreis geschlossen, sodass ein Entweichen von Druckmittel über den nicht betätigten Hauptbremszylinder 1 in den Vorratsbehälter des Hauptbremszylinders 1 vermieden ist.
Bei einer Einbremsung durch den Fahrer ist zur optimalen Erhöhung des Bremsdrucks in den Radbremsen 8 die Pumpe 2 elektrisch in Betrieb gesetzt und das Trennventil 5 befindet sich in seiner geschlossenen Schaltstellung, sodass die während des Pumpenlaufs an der Saugseite der Pumpe 2 hervorgerufenen Druckpulsationen bisher auf das Bremspedal unangenehm zurückwirken konnten. Um diesen Nachteil während des zuvor geschilderten optimierten hydraulischen Bremsenbetriebs (sogenannter OHB-V Betrieb) zu verhindern, sieht die Erfindung vor, dass während der Betätigung des Hauptbremszylinders 1 zur Bremsdruckerhöhung und Verfügbarkeit optimaler Bremsdrücke im Sinne der OHB-V Funktion die Pumpe 2 Druckmittel zur Radbremse 8 fördert, wobei jedoch die Förderleistung der Pumpe 2 mittels einer geeigneten Ventilschaltung saugseitig gedrosselt ist.
Zur Saugdrosselung der Pumpe 2 ist deshalb in Parallelschaltung zum Umschaltventil 3 ein elektrisch betätigbares Drosselventil 4 angeordnet, über das der Hauptbremszylinder 1 somit unabhängig von der Schaltstellung des Umschaltventils 3 mit der Saugseite der Pumpe 2 verbindbar ist.
Das Drosselventil 4 ist derart konzipiert, dass es zur Feinregelung des Volumenstroms der Pumpe 2 einen variabel einstellbaren Drosselquerschnitt aufweist, der zur Saugdrosselung der Pumpe 2 entsprechend fein kalibriert freigegeben ist, während das Umschaltventil 3 in der geschlossen Grundstellung verharrt. Die elektrische Betätigung des Drosselventils 4 erfolgt mittels eines Steuergeräts 6, das abhängig von der jeweils am Drosselventil 4 anstehenden hydraulischen Druckdifferenz den Drosselquerschnitt derart variabel einzustellen vermag, dass nicht mehr Druckmittel zu den Radbremsen 8 gefördert wird, wie zur gewünschten Druckerhöhung in den Radbremsen 8 erforderlich ist. Durch diese Maßnahme lassen sich Druckpulsationen der Pumpe 2 in Richtung des Hauptbremszylinders 1 wirkungsvoll minimieren bzw. verhindern.
Wie aus 1 hervor geht, ist das Drosselventil 4 in der einfachsten Ausführung als Wegesitzventil ausgeführt, das zur Volumenstromregelung entweder mittels einer durch das Steuergerät 6 initiierten Pulsweitenmodulation digital oder aber mittels eines Proportionalantriebs ebenso analog betätigbar ist.
Auch das Trennventil 5 ist vorteilhaft als elektromagnetisch analog betätigbares 2/2-Wegeventil ausgeführt, das während des Einbremsvorgangs im OHB-V Betrieb unter Wirkung der Saugdrosselung der Pumpe 2 jedoch immer vollständig in seiner geschlossenen Grundstellung verharrt.
Die zur Saugdrosselung der Pumpe 2 vorgesehene elektromagnetische Betätigung des Drosselventils 4 erfolgt nach einem Vergleich von Solldruckwerten eines im Steuergerät 6 abgelegten Differenzdruck-Kennfeldes mit den Istdruckwerten eines den hydraulischen Druck im Hauptbremszylinder 1 erfassenden Drucksensors 7, der in den Ausführungsbeispielen nach 1, 2 in der Nähe des Hauptbremszylinders 1 an derjenigen Bremsleitung 12 angeschlossen ist, welche bevorzugt an der Arbeitskammer des Hauptbremszylinder-Druckkolbens angeschlossen ist.
Ein Vergleich der Soll- und Istdruckwerte erfolgt mittels einer Auswerteschaltung im Steuergerät 6, das während der Einbremsung in einem durch den Pumpenlauf unterstützen Bremsvorgang mittels einer geeigneten Ansteuerschaltung das Drosselventil 4 in eine den Volumenstrom zur Pumpe 2 drosselnden Stellung schaltet.
Somit kann bei Kenntnis der hydraulischen Druckdifferenz am Drosselventil 4 ohne störende Pumpenpulsationen am Bremspedal die Zufuhr des für den Bremsdruckaufbau erforderlichen Volumenstroms präzise eingestellt werden, indem das Drosselventil 4 entweder durch eine digitale oder analoge elektrische Ansteuerung die Pumpe fein dosiert mit dem Druckmittel des Hauptbremszylinders 1 versorgt.
Da das Drosselventil 4 als separates Bauteil in einem Bypass zum elektrischen Umschaltventil 3 angeordnet ist, kann zur Darstellung der Funktion des Drosselventils 3 entweder auf die Ventilkonstruktion des bereits gebräuchlichen Trennventils 5 oder auf das als Auslassventil bereits bewährte Druckmodulationsventil 10 zurückgegriffen werden, womit eine aufwendige Neukonstruktion entfällt.
Damit eignet sich als Drosselventil 4 in 1 bauartbedingt das aus beiden 1, 2 bekannte, in seiner Grundstellung geschlossene Druckmodulationsventil 10 zur Verwendung als binär ansteuerbares Drosselventil 4.
In 2 wird abweichend von 1 anstelle eines binär ansteuerbaren, in Grundstellung geschlossenen Drosselventils 4 ein analog betätigbares, in Grundstellung geöffnetes Drosselventil 4 vorgestellt, sodass bauartbedingt das aus beiden 1, 2 bekannte, in seiner Grundstellung geöffnete, analog ansteuerbare Druckmodulationsventil 9 gleichfalls geeignet ist die Funktion des Drosselventil 4 mit geringstem Herstellaufwand zu übernehmen.
Infolge der durch das vorgeschlagene Drosselventil 4 geschaffenen Feinstdosierbarkeit des von der Pumpe 2 zu fördernden Druckmittelvolumens lässt sich die Pumpe 2 ohne Komfort- und Leistungseinbuße als Ein- oder Zweikolbenpumpe ausführen, mit der kosten- und bauraumoptimierten Besonderheit, dass bei Verwendung einer Einkolbenpumpe während der Betätigung des Hauptbremszylinders 1 ausschließlich ein einziger Pumpenkolben das durch das Drosselventil 4 sauggedrosselte Bremsflüssigkeitsvolumen ohne spürbare Rückwirkung auf das Bremspedal pulsationsarm über die Bremsleitung 12 zu den Radbremsen 8 eines Bremskreises fördert.
Ergänzend soll hiermit nicht unerwähnt bleiben, dass infolge der Parallelschaltung des Drosselventils 4 zum Umschaltventil 3 im Tieftemperaturenbetrieb der Kraftfahrzeugbremsanlage die Pumpenleistung im Antriebsschlupf- als auch besonders wirkungsvoll im Fahrdynamikregelvorgang gesteigert wird, wenn sowohl das Umschaltventil 3 als auch das Bypassventil 4 zur Vergrößerung des hydraulisch widerstandsarmen Durchlassquerschnitts gleichzeitig geöffnet sind.
Schließlich soll nicht unerwähnt bleiben, dass sämtliche aus den 1, 2 ersichtlichen und beschriebenen Einzelheiten selbstverständlich ebenso auf den nicht dargestellten zweiten Bremskreis der Kraftfahrzeugbremsanlage anzuwenden sind.

1: Hauptbremszylinder
2: Pumpe
3: Umschaltventil
4: Drosselventil
5: Trennventil
6: Steuergerät
7: Drucksensor
8: Radbremse
9: Druckmodulationsventil
10: Druckmodulationsventil
11: Niederdruckspeicher
12: Bremsleitung
13: Rücklaufleitung
14: Saugleitung
15: Rückschlagventil
16: Saugventil
17: Druckventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10204567 A1 [0002]

Claims

Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer Pumpe und mit wenigstens einem Druckmodulationsventil in einer Bremsleitung zur Regelung des Bremsdrucks in einer Radbremse, mit einem zur Fahrdynamikregelung saugseitig der Pumpe zugeordneten elektrischen Umschaltventil, das in seiner Grundstellung die Saugseite der Pumpe von einem mit der Bremsleitung verbundenen Hauptbremszylinder trennt und das zur Fahrdynamikregelung den Hauptbremszylinder mit der Saugseite der Pumpe verbindet, sowie mit einem in die Bremsleitung eingesetzten elektrischen Trennventil, das in seiner Grundstellung die Pumpe an ihrer Druckseite mit dem Hauptbremszylinder sowie den Hauptbremszylinder über das Druckmodulationsventil mit der Radbremse hydraulisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass während der Betätigung des Hauptbremszylinders (1) die Pumpe (2) zur Bremsdruckerhöhung Druckmittel zur Radbremse (8) fördert, wobei die Förderleistung der Pumpe (2) mittels einer geeigneten Ventilschaltung saugseitig gedrosselt ist.
Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Saugdrosselung der Pumpe (2) in Parallelschaltung zum Umschaltventil (3) ein elektrisch betätigbares Drosselventil (4) angeordnet ist, über das der Hauptbremszylinder (1) mit der Saugseite der Pumpe (2) verbindbar ist.
Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (4) einen variabel einstellbaren Drosselquerschnitt aufweist, der zur Saugdrosselung der Pumpe (2) freigegeben ist, während das Umschaltventil (3) geschlossen verharrt.
Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Betätigung des Drosselventils (4) ein Steuergerät (6) vorgesehen ist, das abhängig von einer am Drosselventil (4) anstehenden hydraulischen Druckdifferenz den Drosselquerschnitt variabel einstellt.
Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (4) vorzugsweise als Wegesitzventil ausgeführt ist, das zur Volumenstromregelung vorzugweise entweder mittels Pulsweitenmodulation digital oder aber mittels eines Proportionalantriebs analog betätigbar ist.
Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennventil (5) als analog betätigbares 2/2-Wegeventil ausgeführt ist, das während der Saugdrosselung der Pumpe (2) im optimierten hydraulischen Bremsenbetrieb vollständig geschlossen ist.
Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Betätigung des Drosselventils (4) zur Saugdrosselung der Pumpe (2) nach einem Vergleich von Solldruckwerten eines im Steuergerät (6) abgelegten Differenzdruck-Kennfeldes mit Istdruckwerten eines den hydraulischen Druck im Hauptbremszylinder (1) erfassenden Drucksensors (7) erfolgt.
Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der Soll- und Istdruckwerte mittels einer Auswerteschaltung im Steuergerät (6) erfolgt, das mittels einer geeigneten Ansteuerschaltung das Drosselventil (4) in eine den Volumenstrom zur Pumpe (2) regelnde Stellung schaltet.
Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (3) als binär schaltendes 2/2-Wegesitzventil ausgeführt ist, das zum schlupffreien Bremsdruckaufbau, zur Antiblockierregelung als auch zur Saugdrosselung der Pumpe (2) geschlossen verharrt.
Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (2) als Ein- oder Zweikolbenpumpe ausgeführt ist, wobei während der Betätigung des Hauptbremszylinders (1) ausschließlich ein einziger Pumpenkolben zum Bremsdruckaufbau das durch das Drosselventil (4) sauggedrosselte Bremsflüssigkeitsvolumen über die Bremsleitung (12) zur Radbremse (8) fördert.