WO2010079011A1

WO2010079011A1 - Pumpeneinheit zur erzeugung von bremsdruck in einer bremsanlage

Info

Publication number: WO2010079011A1
Application number: PCT/EP2009/066022
Authority: WO
Inventors: Reiner Fellmeth; Erwin Sinnl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2011-07-08
Also published as: DE102009000069A1

Abstract

Eine Pumpeneinheit (15) zur Erzeugung von Bremsdruck in einer Bremsanlage weist zwei hydraulische Bremskreise 82,3) auf, denen jeweils mindestens eine Radbremsvorrichtung (8,9;10,11) zugeordnet ist. Pro Bremskreis (2,3) weist die Pumpeneinheit (15) mindestens einen Förderkolben (16,17,18; 19,20,21) auf, wobei die Förderkolben über Exzenternocken (28,29) antreibbar sind, die auf einer gemeinsamen Welle (23) angeordnet sind. Die Exzenternocken (28,29) weisen eine unterschiedliche Exzentrizität (e1,e2) auf.

Description

Beschreibung

Titel

PUMPENEINHEIT ZUR ERZEUGUNG VON BREMSDRUCK. IN EINER BREMSANLAGE

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpeneinheit zur Erzeugung von Bremsdruck in einer Bremsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

In der DE 10 2007 020 503 A1 wird eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage beschrieben, die als Zweikreisbremsanlage mit zwei an einem gemeinsamen Hauptbremszylinder angeschlossenen Bremskreisen ausgebildet ist, wobei jeder Bremskreis zwei Radbremseinheiten an den Rädern beaufschlagt. Die Fahrzeugbremsanlage ist mit einer Hydropumpeneinheit ausgestattet, bestehend aus einer jeweils einem Bremskreis zugeordneter Hydropumpe und einem gemeinsamen, beide Hydropumpen betätigenden Elektromotor. Über die Ansteuerung der Pumpeneinheit können Fahrassistenzsysteme realisiert oder unterstützt werden, beispielsweise eine Antriebsschlupfregelung oder eine Fahrdynamikregelung.

Bei der Auslegung der Pumpen ist auf eine bremskreisbezogene Dimensionierung zu achten. Bei diagonal aufgebauten Bremskreisen können Pumpen gleicher Leistung eingesetzt werden, wohingegen bei achsbezogenen Bremskreisen im Falle gleich dimensionierter Pumpen hydraulische Blindströme entstehen, für die vom Elektromotor elektrische Antriebsleistung abgegeben werden muss. Unterschiedlich groß dimensionierte Pumpen erfordern jedoch einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand und sind mit erhöhten Kosten verbunden.

Offenbarung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Pumpeneinheit zur Erzeugung von Bremsdruck in einer Bremsanlage mit mindestens zwei hydraulischen Bremskreisen auf die pro Bremskreis erforderlichen Pumpenförderströme anzupassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Die erfindungsgemäße Pumpeneinheit wird in Bremsanlagen von Fahrzeugen eingesetzt, die mit mindestens zwei hydraulischen Bremskreisen versehen sind, denen jeweils mindestens eine Radbremsvorrichtung zugeordnet ist. Über die Pumpeneinheit wird der erforderliche Hydraulikdruck pro Bremskreis erzeugt. Die Pumpeneinheit weist hierzu pro Bremskreis mindestens einen Förderkolben auf, wobei jeder Förderkolben über einen ihm zugeordneten Exzenternocken anzu- treiben ist und die Exzenternocken auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Beim Umlaufen der Welle werden die an der Kontur der Exzenternocken anliegenden Förderkolben angetrieben. Da lediglich eine Welle für sämtliche Exzenternocken vorgesehen ist, genügt für beide Bremskreise eine einzige Antriebseinheit, die die Welle antreibt, beispielsweise ein Elektromotor.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Exzenternocken zur Realisierung verschieden hoher Förderströme pro Bremskreis eine unterschiedliche Exzentrizität aufweisen. Auf Grund der unterschiedlichen Exzentrizität werden die Förderkolben unterschiedlich stark ausgelenkt, und es stellt sich ein entsprechend unterschiedlicher Hydraulikfluid-Förderstrom ein. Damit wird den verschieden hohen Anforderungen an die Förderströme in den Bremskreisen Rechnung getragen, insbesondere im Falle einer Bremskreisaufteilung auf einen Vorderachskreis und einen Hinterachskreis, da in diesem Fall die Bremskreise aufgrund verschieden hoher Bremsanforderungen eine stark unterschiedliche Elastizität auf- weisen. Beispielsweise besitzt der Vorderachskreis eine Elastizität in der Größenordnung von 30 mm³/bar und der Hinterachskreis eine Elastizität von ca. 15 mm³/bar. Diese verschieden hohen Elastizitäten erfordern unterschiedliche Pumpenförderströme, die über die verschieden großen Exzentrizitäten der Exzenternocken realisiert werden. Im Unterschied zu Ausführungen aus dem Stand der Technik, bei denen im Vorderachs- und im Hinterachskreis die gleichen Pumpenförderströme gefördert werden, wobei auf Grund der unterschiedlich hohen Bremskreiselastizitäten im Hinterachskreis Blindströme zirkulieren müssen, kann bei der erfindungsgemä- ßen elastizitätsbezogenen Auslegung der Pumpenförderstrom auf die jeweilige

Bremskreiselastizität ausgerichtet werden. Der Vorteil ist eine Leistungsreduzierung im Gesamtsystem, da keine hydraulischen Blindströme erzeugt werden.

Die Anpassung an die unterschiedlichen Bremskreiselastizitäten wird mit einfa- chen konstruktiven Maßnahmen erreicht. Die Exzentrizität zu verändern bzw. an den jeweiligen Hydraulikförderstrom pro Bremskreis anzupassen, ist mit verhältnismäßig geringem konstruktivem Aufwand zu realisieren. Hierbei kommen verschiedene Maßnahmen für die Durchführung in Betracht. Zum einen ist es möglich, die verschieden hohen Förderströme allein über eine unrunde Außenkontur der Exzenternocken zu realisieren, wobei sich die Außenkonturen, bezogen auf die Achse der Welle, auf der die Exzenternocken angeordnet sind, voneinander unterscheiden. In diesem Fall können die Exzenternocken ggf. auch zentrisch zur Welle angeordnet sein, so dass die Exzentrizität allein über eine Anpassung der Außenkontur der Exzenternocken eingestellt wird. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Kombination mit einer exzentrischen Anordnung der Nocken auf der

Welle trotz der unrunden Außenkontur jedes Nockens.

Zum andern können auch scheibenförmige, runde Exzenternocken vorgesehen sein, die exzentrisch auf der Welle angeordnet sind. Die unterschiedliche Exzent- rizität wird hierbei entweder über ein unterschiedliches Exzentermaß eingestellt, mit dem die Nockenachse gegenüber der Wellenachse radial verschoben ist, und/oder über einen unterschiedlichen Außenradius der Exzenternocken. Gegebenenfalls reicht es aus, Exzenternocken mit unterschiedlichem Außendurchmesser mit dem gleichen Exzentermaß auf der Welle anzuordnen, da auch in dieser Ausführung die jeweils zugeordneten Förderkolben mit unterschiedlich großem radialem Ausschlag beaufschlagt werden.

Die beiden Exzenternocken liegen in Achsrichtung der Welle gesehen hintereinander, vorzugsweise unmittelbar hintereinander bzw. mit nur geringem axialem Abstand. Der Antrieb der Welle, auf der die Exzenternocken sitzen und der die

Exzenternocken umlaufen, erfolgt vorzugsweise über einen Elektromotor. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, jedem Bremskreis eine Mehrzahl von Förderkolben zuzuordnen, die jeweils von einem Exzenternocken beaufschlagt werden. Gemäß bevorzugter Ausführung sind jedem Bremskreis drei Förderkol- ben zugeordnet, die insbesondere in einem 120°-Winkelabstand zueinander angeordnet sind und radial um die Welle mit den Exzenternocken gruppiert sind. Beim Umlaufen der Welle beaufschlagt jeder Exzenternocken sämtliche ihm zugeordneten Förderkolben. Drei Förderkolben pro Bremskreis vorzusehen hat den Vorteil, dass geringere Druckpulsationen in den Bremskreisen entstehen. Zudem kann der Bremsdruck variabler geregelt werden und sich besser an die jeweilige

Fahrsituation anpassen lassen.

Bei den beiden Bremskreisen der Bremsanlage handelt es sich insbesondere im einen Vorderachs-Bremskreis mit zwei Radbremsvorrichtungen an den beiden Vorderrädern und um einen Hinterachs-Bremskreis mit zwei Radbremsvorrichtungen an den Hinterrädern. In dieser Aufteilung ist im Vorderachs-Bremskreis ein höherer Pumpenförderstrom des Hydraulikfluids erforderlich als im Hinterachs-Bremskreis, was über die unterschiedlichen Exzentrizitäten der Exzenternocken erreicht wird.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 einen hydraulischen Schaltplan einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Vorderachs- Bremskreis und einem Hinterachs-Bremskreis und mit einem ESP-System, welches eine Pumpeneinheit mit drei Förderkolben pro Bremskreis aufweist,

Fig. 2 die Pumpeneinheit des ESP-Systems in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Pumpeneinheit mit einer Darstellung von zwei auf einer gemeinsamen Welle aufsitzenden Exzenternocken, die jeweils die ihnen zugeordneten Förderkolben antreiben, wobei die Exzenternocken eine unterschiedliche Exzentrizität aufweisen,

Fig. 4 die Exzenternocken in vergrößerter Einzeldarstellung. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie dem Hydraulikschaltplan gemäß Fig. 1 zu entnehmen, weist die Bremsanla- ge 1 in einem Kraftfahrzeug zwei Bremskreise 2 und 3 auf, bei denen es sich im

Ausführungsbeispiel um einen Vorderachs-Bremskreis und einen Hinterachs- Bremskreis handelt. Die beiden Bremskreise 2, 3 sind an einen gemeinsamen Hauptbremszylinder 4 angeschlossen, dem ein Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 5 zugeordnet ist, wobei der Hauptbremszylinder 4 vom Fahrer über das Brems- pedal 6 betätigt wird. Dem Bremspedal 6 ist ein Pedalwegsensor 7 zur Messung des Pedalweges zugeordnet.

Über den Vorderachs-Bremskreis 2 werden Radbremsvorrichtungen 8 und 9 an den beiden Vorderrädern betätigt, über den Hinterachs-Bremskreis 3 Radbrems- Vorrichtungen 10 und 1 1 an den Hinterrädern. In jedem Bremskreis 2, 3 befindet sich ein Umschaltventil 12, das an den Hauptbremszylinder 4 angeschlossen ist, wobei die Umschaltventile in ihrer stromlosen Grundstellung geöffnet sind. Jedem Umschaltventil 12 ist ein vom Hauptbremszylinder zu den jeweiligen Radbremsvorrichtungen durchströmbares Rückschlagventil zugeordnet, das parallel zum Umschaltventil geschaltet ist.

Zwischen den Umschaltventilen 12 und den jeweiligen Radbremsvorrichtungen 8, 9, 10, 1 1 befinden sich Einlassventile 13, die ebenfalls im stromlosen Zustand geöffnet sind und denen Rückschlagventile zugeordnet sind, die von den Rad- bremsen in Richtung zum Hauptbremszylinder durchströmbar sind.

Jeder Radbremsvorrichtung 8, 9, 10, 1 1 ist jeweils ein Auslassventil 14 zugeordnet, das im stromlosen Zustand geschlossen ist. Die Auslassventile 14 sind mit der Saugseite einer Pumpeneinheit 15 verbunden, die pro Bremskreis 2, 3 je- weils drei Einzelpumpen 16, 17, und 18 bzw. 19, 20 und 21 aufweist. Der Pumpeneinheit 15 ist außerdem ein elektrischer Antriebsmotor 22 zugeordnet, der eine Welle 23 antreibt, die die Pumpen 16 bis 21 betätigt. Die Druckseite der Pumpen 16 bis 21 ist an einen Leitungsabschnitt zwischen dem Umschaltventil 12 und den beiden Einlassventilen 13 pro Bremskreis angeschlossen. Die Saugseiten der Pumpen 16 bis 21 sind außerdem mit einem Hauptschaltventil 24 verbunden, welches mit dem Hauptbremszylinder 4 hydraulisch verbunden sind. Im Rahmen eines fahrdynamischen Regeleingriffes können für einen schnellen Bremsdruckaufbau die im stromlosen Zustand geschlossenen Haupt- schaltventile 24 geöffnet werden, so dass die Pumpen 16 bis 21 Hydraulikfluid unmittelbar aus dem Hauptbremszylinder 4 ansaugen. Der Bremsdruckaufbau ist hierbei unabhängig von einer Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrer. Die Pumpeneinheit 25 mit den Einzelpumpen 16 bis 21 , dem elektrischen Antriebsmotor 22 und der Welle 23 bildet einen Bestandteil eines fahrdynamischen Assis- tenzsystems, insbesondere eines ESP-Systems (elektronisches Stabilitätsprogramm).

Zwischen den Auslassventilen 14 und der Saugseite der Pumpen 16 bis 21 befindet sich in jedem Bremskreis 2, 3 ein Hydrospeicher 25, der zur Zwischenspei- cherung von Bremsflüssigkeit dient, die während eines fahrdynamischen Eingriffes durch die Auslassventile 14 aus den Radbremsvorrichtungen 8 bis 1 1 ausgelassen wurde. Dem Hydrospeicher 25 ist ein in der Verbindungsleitung zwischen den Auslassventilen 14 und der Saugseite der Pumpen 16 bis 21 angeordnetes Rückschlagventil zugeordnet, das in Richtung der Saugseite der Pumpen durch- strömbar ist.

Jedem Bremskreis 2, 3 ist im Bereich der Radbremsvorrichtungen 8, 9 bzw. 10, 1 1 jeweils ein Drucksensor 26 zugeordnet. Ein weiterer Drucksensor 27 befindet sich im Bremskreis 2 benachbart zum Hauptbremszylinder 4.

In Fig. 2 ist die Pumpeneinheit 15 in Einzeldarstellung gezeigt. Jedem Bremskreis sind drei als Förderkolben ausgebildete Einzelpumpen 16 bis 18 bzw. 19 bis 21 zugeordnet. Die Förderkolben eines Bremskreises sind jeweils um einen scheibenförmigen Exzenternocken 28 bzw. 29 im 120°-Winkelabstand gruppiert und werden von dem Exzenternocken 28 bzw. 29 beaufschlagt. Die Exzenternocken 28 und 29 sind auf der Welle 23 angeordnet und laufen drehfest mit der Welle 23 um, die vom elektrischen Antriebsmotor angetrieben wird. Auf Grund der Exzentrizität der Exzenternocken 28 und 29 ergibt sich beim Umlaufen der Welle 23 an jedem Förderkolben eine radiale Betätigung, so dass jeder Förder- kolben einen Förderstrom erzeugt. Die Höhe des Förderstromes pro Bremskreis kann über die Exzentrizität der jeweiligen Exzenternocken 28 und 29 eingestellt werden, die auf der Welle 23 unmittelbar axial hintereinander platziert sind.

Wie der Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 und der vergrößerten Darstellung ge- maß Fig. 4 zu entnehmen, weisen die mit geringem axialem Abstand zueinander auf der Welle 23 aufsitzenden Exzenternocken 28 und 29 bezogen auf die Welle 23 bzw. die Wellenachse 30 ein unterschiedliches Maß an Exzentrizität auf. Dadurch werden die Förderkolben jedes Bremskreises unterschiedlich stark ausgelenkt und fördern dementsprechend auch einen unterschiedlich hohen Hydrau- likfluid-Volumenstrom. Bezogen auf Fig. 3 bedeutet dies, dass der eingezeichnete Förderkolben 16, der dem ersten Bremskreis an der Vorderachse zugeordnet ist, einen anderen Volumenstrom fördert als der zweite Förderkolben 19, der axial versetzt angeordnet ist und dem zweiten Bremskreis an der Hinterachse zugeordnet ist. Da an den Radbremsvorrichtungen der Vorderachse eine höhere Bremskraft als im Hinterachs-Bremskreis erforderlich ist, weist der dem ersten

Bremskreis zugeordnete Exzenternocken 28 eine größere Exzentrizität auf als der dem zweiten Bremskreis zugeordnete Exzenternocken 29.

Die unterschiedlich großen Exzentrizitäten sind, wie Fig. 4 zu entnehmen, mit ei und e₂ bezeichnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Exzenternocken 28 und 29 jeweils scheibenförmig ausgebildet und weisen den gleichen Außendurchmesser auf. Die Exzentrizität wird durch einen radialen Versatz ei bzw. e₂ zwischen der jeweiligen Nockenmittelachse 31 bzw. 32 und der Wellenachse 30 der Welle 23 erreicht. Da im ersten Bremskreis ein höherer Volumen- ström zu fördern ist, ist das Exzentermaß ei des ersten Exzenternockens 28 größer als das Exzentermaß e₂ des zweiten Exzenternockens 29. Zudem sind die Exzenternocken 28 und 29 im Verhältnis zueinander um 180° exzentrisch verschoben angeordnet.

Ein typisches Exzentermaß beträgt beispielsweise für den Vorderachs-

Bremskreis ei = 0.8 mm und für den Hinterachs-Bremskreis e₂ = 0.6 mm. Damit geht eine Kreiselastizität im Vorderachs-Bremskreis von ca. 30 mm³/bar und im Hinterachs-Bremskreis von ca. 15 mm³/bar einher.

Claims

Ansprüche

1 . Pumpeneinheit zur Erzeugung von Bremsdruck in einer Bremsanlage in einem Fahrzeug, wobei die Bremsanlage (1 ) mit mindestens zwei hydraulischen Bremskreisen (2, 3) versehen ist, denen jeweils mindestens eine Rad- bremsvorrichtung (8, 9, 10, 1 1 ) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinheit (15) pro Bremskreis (2, 3) mindestens einen Förderkolben (16, 17, 18; 19, 20 21 ) aufweist, wobei die Förderkolben (16, 17, 18; 19, 20 21 ) über Exzenternocken (28, 29) antreibbar sind, die auf einer gemeinsamen Welle (23) angeordnet sind, und wobei die Exzenternocken (28, 29) zur Realisierung verschieden hoher Förderströme pro Bremskreis

(2, 3) eine unterschiedliche Exzentrizität (βi, e₂) aufweisen.

2. Pumpeneinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedem Bremskreis (2, 3) drei Förderkolben (16, 17, 18; 19, 20 21 ) zugeordnet sind.

3. Pumpeneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Förderkolben (16, 17, 18; 19, 20 21 ) eines Bremskreises (2, 3) von einem gemeinsamen Exzenternocken (28; 29) antreibbar sind.

4. Pumpeneinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Förderkolben (16, 17, 18; 19, 20 21 ) eines Bremskreises (2, 3) zueinander in einem 120°-Winkelabstand angeordnet sind.

5. Pumpeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenternocken (28, 29) scheibenförmig ausgebildet und exzentrisch zur Wellenachse (30) angeordnet sind.

6. Pumpeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenternocken (28, 29) eine unrunde Außenkontur aufweisen.

7. Pumpeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenternocken (28, 29) den gleichen Durchmesser aufweisen, jedoch einen verschieden großen exzentrischen Abstand zur Wellenachse (30) aufweisen.

8. Pumpeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenternocken (28, 29) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

9. Bremsanlage in einem Fahrzeug mit einer Pumpeneinheit (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit mindestens zwei hydraulischen Bremskreisen (2,

3), denen jeweils mindestens eine Radbremsvorrichtung (8, 9, 10, 1 1 ) zugeordnet ist

10. Bremsanlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Vorderachs- Bremskreis (2) und einen Hinterachs-Bremskreis (3).

1 1 . Bremsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Vorderachs-Bremskreis (2) zugeordnete Exzenternocken (28) eine größere Exzentrizität aufweist als der dem Hinterachse-Bremskreis (3) zugeordnete Exzenternocken (29).