DE10016895A1 - Hydraulikblock mit integriertem Druckmittelspeicher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikblock (1) für geregelte Bremssysteme wie ABS, TSC oder ESP. In derartigen Ventilblöcken ist regelmäßig eine Pumpe (2) vorgesehen, welche über Ventile (5, 15) und Hydraulikkanäle mit anderen Komponenten des geregelten Bremssystems verbunden ist. Insbesondere bei rückfördernden Systemen wird ein Speicher (17), insbesondere Niederdruckspeicher benötigt. Die Erfindung schlägt vor, in dem Hydraulikblock (3) eine Bohrung (14) vorzusehen, dessen Wände direkt ein Teil des Niederdruckspeichers bilden. Vorteilhafte Weiterbildungen beschäftigen sich mit der Ausgestaltung der weiteren zu dem Niederdruckspeicher gehörenden Bauelemente und sich anschließenden Ventile.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikblock, wie er insbe­ sondere in Verbindung mit geregelten Bremssystemen benötigt wird. In einem derartigen Hydraulikblock sind regelmäßig Ventile, Druckmittelleitungen und in der Regel auch eine Förderpumpe für das Druckmittel zusammengefasst. Bei gere­ gelten Bremsanlagen besteht das Bedürfnis, dass diese mög­ lichst preiswert und platzsparend aufgebaut sind. Es ist daher schon bekannt, Dämpfungskammern in den Hydraulikblock zu integrieren (s. beispielsweise DE-OS 197 25 092). Aus die­ ser Literaturstelle ist es auch bekannt, einen Niederdruck­ speicher direkt mit dem Hydraulikblock mechanisch zu ver­ binden.

Die vorliegende Erfindung geht daher aus von einem Hydrau­ likblock der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erge­ benden Gattung. Aufgabe der Erfindung ist es, einen derar­ tigen Hydraulikblock weiter zu vereinfachen und die Zahl der für diesen Block benötigten Einzelteile zu reduzieren. Die Erfindung wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, nicht einen Druckmittelspeicher an den Hydraulikblock durch Verschrau­ ben oder Verstemmen anzuschließen, sondern durch eine Boh­ rung in dem Hydraulikblock den für den Niederdruckspeicher benötigten Zylinder darzustellen. Damit dient die Wand der Bohrung unmittelbar zur Begrenzung des Speicherraums. Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft herausgestellt, den Druckmittelspeicher quer zur Bewegungsrichtung des Pum­ penkolbens derart anzuordnen, dass die Mittelachse des Druckmittelspeichers senkrecht zur Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens steht.

Dies gilt sowohl für den Einsatz einer Radialkolbenpumpe als auch für den Einsatz einer Axialkolbenpumpe. Eine wei­ tere Vereinfachung lässt sich durch die Merkmalskombination nach Anspruch 2 erreichen. Dabei wird der Deckel mit dem Hydraulikblock unlösbar verbunden, was beispielsweise durch Verstemmen oder durch eine Clinchverbindung geschehen kann. Der Hydraulikblock selbst wird vorzugsweise aus Aluminium hergestellt, welches sich gut für eine Clinchverbindung ge­ genüber einem aus härterem Material bestehenden Deckel eig­ net.

Der Kolben selbst kann gemäß einer Weiterbildung nach An­ spruch 3 aus einem kaltgeschlagenen Blechteil gebildet sein. Auch der Speicherdeckel ist auf diese Weise herstell­ bar. In Abwandlung hierzu kann der Kolben aber auch aus Kunststoff gegossen sein, was zu einer weiteren Preisreduk­ tion führen kann. Dabei kann der so hergestellte Kolben mit einer Dichtung versehen sein, die an den Bohrungswänden gleitet und so den Arbeitsraum des Speichers begrenzt. An­ dererseits kann aber auch eine Dichtung in eine Ausnehmung in der Bohrungswand eingelegt sein, so dass die Bohrungs­ wände nicht besonders bearbeitet werden müssen. Vielmehr ist dann nur darauf zu achten, dass die Mantelfläche des Speicherkolbens gegenüber der Dichtung in dem Blockgehäuse hinreichend glatt ist, um die notwendige Dichtung zu ge­ währleisten.

Da der Speicherraum von dem in dem Speicher herrschenden Druck abhängt, ist der Kolben in an sich bekannter Weise elastisch vorgespannt. Zur weiteren Raumersparnis empfiehlt sich dabei die Merkmalskombination nach Anspruch 4, wobei die Windungsdurchmesser zu den Windungsenden hin eingezogen sind, so dass die Feder nicht auf Block gepresst werden kann, sondern teleskopartig die Windungen ineinandergescho­ ben werden können.

Um den Hydraulikblock noch weiter zu vereinfachen, emp­ fiehlt sich die Merkmalskombination nach Anspruch 5. Danach sind das für den Hydraulikblock regelmäßig notwendige Saug­ ventil in Ansaugrichtung der Pumpe und der Druckmittelspei­ cher innerhalb des Hydraulikblocks angeordnet. Hierbei emp­ fiehlt es sich besonders gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 6, die Bohrung gestuft auszuführen, so dass in Richtung Innenraum des Hydraulikblocks die Bohrung stufen­ förmig enger wird. Die Abmessungen des Ventilsitzkörpers des Ventils sind dann so gewählt, dass dieser Ventilsitz­ körper in einer in dem Innenraum des Hydraulikblocks lie­ genden Stufe aufsitzen kann, während der Speicher in einem äußeren Abschnitt der gestuften Bohrung mit größerem Durch­ messer angeordnet ist. Dabei kann entsprechend der Merk­ malskombination nach Anspruch 7 der Ventilsitzkörper ebenso wie der Deckel des Speichers unlösbar mit dem Hydraulik­ block verbunden sein, beispielsweise durch Verstemmen, Ein­ pressen oder Verclinchen.

Da man in der Regel den Hydraulikblock so klein wie möglich halten möchte und andererseits aber möglicherweise die Tie­ fe des Hydraulikblocks zur Aufnahme des kompletten Spei­ chers nicht ausreicht, kann sich in Weiterbildung der Er­ findung die Merkmalskombination nach Anspruch 8 empfehlen. Dabei wird der vorzugsweise aus Aluminium bestehende Hy­ draulikblock durch Fließpressen hergestellt, wobei der Block einen sich überwiegend in Fließrichtung erstreckenden Ansatz zur Aufnahme zumindest eines Teiles des Druckmit­ telspeichers erhält.

Um den Hydraulikblock möglichst noch weiter zu vereinfa­ chen, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 9. Dabei wird der Ventil­ sitzkörper des Ventils (vorzugsweise Saugventil) durch ein einfaches Blechteil gebildet, in welches beispielsweise durch Kaltverformen eine trichterförmige Öffnung eingefügt wird. Durch den Trichter wird gleichzeitig eine Zentrierung hinsichtlich des Ventilkörpers erreicht. Die Neigung des Trichters ist dabei derart zu wählen, dass sich der Ventil­ körper nicht in der Trichteröffnung verklemmen kann.

Hinsichtlich der den Ventilkörper auf seinen Sitz vorspan­ nenden Ventilfeder empfiehlt sich in Weiterbildung die Merkmalskombination nach Anspruch 10. Die Feder stützt sich somit an einem Käfig ab, der mit seinem äußeren Rand den Ventilsitzkörper umfasst. Da auf diese Weise der Käfig oberhalb des Ventilkörpers einen geschlossenen Raum bildet, muss er mit einer oder mehreren Öffnungen zum Durchlassen des Druckmittels versehen sein. Diese Öffnungen können so ausgestaltet werden, dass sie gleichzeitig ein Sieb erge­ ben, welches in dem Druckmittel möglicherweise schwimmende Schmutzteile herausfiltert, so dass die nachfolgenden Hy­ draulikkreise durch derartige Schmutzteile nicht fehlerhaft beeinflusst werden können.

Eine andere Möglichkeit zur Ausgestaltung des Käfigs ergibt sich durch die Merkmalskombination nach Anspruch 11.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 in geschnittener und teilweise gebrochener Dar­ stellung ein erstes Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 in geschnittener und teilweise gebrochener Dar­ stellung ein zweites Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist das Gehäuse 1 eines Hydraulikblocks bei­ spielsweise für ein geregeltes Bremssystem dargestellt. Das Gehäuse 1 besitzt eine Kolbenbohrung, in der ein Pumpenkol­ ben 2 geführt ist, welcher in nicht dargestellter Form bei­ spielsweise durch einen Exzenter radial angetrieben wird (Radialkolbenpumpe) oder auch linear angetrieben wird (Axialkolbenpumpe). Eine Rückstellfeder hält den Kolben 2 in Eingriff mit dem oszillierenden Antriebsmechanismus. Die Feder stützt sich an einem Ventilsitzkörper 4 ab, der zu einem Druckventil 5 gehört, welches den Arbeitsraum 6 der Radialkolbenpumpe abschließt. Ein als Kugel ausgestalteter Ventilkörper 7 wird über eine Vorspannfeder 8 in Eingriff mit dem Ventilsitz gehalten, wobei die Vorspannfeder 80 an dem Boden eines Käfigs 9 abstützt. In den Boden des Käfigs 9 ist ein Filter bzw. Sieb eingearbeitet, welches die über das Druckventil 5 strömende Druckmittelflüssigkeit filternd in einen Dämpfungsraum 10 durchlässt, der mit einer Aus­ trittsblende 11 versehen ist. Der Dämpfungsraum 10 ist durch einen verstemmten Deckel 12 verschlossen, der in dem Aluminiumgehäuse 1 unlösbar mit diesem verbunden ist. Der Käfig 9 umgreift mit seinem offenen Ende den Rand des Ven­ tilsitzkörpers 4 und bildet somit mit dem Ventilsitzkörper einen abgeschlossenen Ventilraum, der mit dem genannten Sieb mit dem Dämpfungsraum 10 verbunden ist. Der Plunger­ kolben 2 wird durch eine Kolbendichtung 13 umfasst, wodurch der Arbeitsraum 6 kolbenseitig abgeschlossen wird.

Der Arbeitsraum 6 ist mit einer Stufenbohrung 14 verbunden, wobei ein Saugventil 15 mit seinem Ventilsitzkörper 16 auf einer Stufe der Stufenbohrung 14 aufsitzt und gegenüber dieser mit dem Gehäuse 1 verstemmt ist. Der Aufbau des Saugventils 15 entspricht dem Aufbau des Druckventils 5 und soll daher nicht nochmals erläutert werden. Über einen nicht dargestellten Kanal gelangt Druckmittel von dem Dämp­ fungsraum 10 in den Speicherraum 17. Erhöht sich der Druck in dem Speicherraum 17, wird ein Speicherkolben 18 gegen die Kraft einer Speicherfeder 19 verschoben, die sich an dem Speicherdeckel 20 abstützt. Die Windungen der Feder 19 sind an ihren Enden eingezogen, d. h. die letzten Windungen der Feder nehmen in ihrem Durchmesser ab, damit die Windun­ gen der Feder teleskopartig ineinandergeschoben werden kön­ nen, wodurch der Speicher eine größere Volumenänderung durchführen kann. An dem Speicherkolben 18 sitzt eine Kol­ bendichtung 21, welche den Speicherraum 17 nach außen hin abdichtet. Die Speicherfeder 19 stützt sich mit ihrem dem Kolben 18 abgewandten Ende an dem Speicherdeckel 20 ab, der ebenfalls mit dem Aluminiumgehäuse 1 des Hydraulikblocks verstemmt ist. Der Deckel kann aber auch in anderer Weise an dem Gehäuse befestigt sein, solange sichergestellt ist, dass der Deckel die Federkraft aufzunehmen vermag.

Bei der durch den nicht dargestellten Exzenter angetriebe­ nen Bewegung des Kolbens 2 nach links wird das Druckventil 5 geöffnet und das Druckmittel gelangt über den Dämpfungs­ raum 10 und die Blende 11 an die geeignete Stelle innerhalb des Hydraulikkreises, so z. B. auch zu dem Speicher 17. Das Saugventil 15 bleibt dabei geschlossen, da der Druck in dem Arbeitsraum 6 mindestens so groß ist wie in dem Speicher­ raum 17. Während der Saugphase, also bei einer durch die Feder 3 verursachten Bewegung des Kolbens in Fig. 1 nach rechts öffnet sich das Saugventil, wobei sich der Speicher­ raum 17 zumindest teilweise in den Arbeitsraum 6 entleeren kann.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, welches nur insoweit erläutert wird, als Abweichungen gegenüber Fig. 1 auftreten. Ein wesentlicher Unterschied be­ steht in der Ausgestaltung des zweiteiligen Käfigs 25, wo­ bei ein Plattenteil (33) von einem den Ventilsitzkörper (4) einfassenden Topfteil durch einklemmen gehalten wird. Das Plattenteil ist mit z. B. kreisförmigen Durchbrechungen 26 versehen, die für einen Durchlass des Druckmittels und für eine erhöhte Elastizität des Käfigs 25 sorgen. Der Käfig hält direkt den Ventilkörper 7 im Eingriff mit dem Ventil­ sitz auf dem Ventilsitzkörper 4. Im Gegensatz zu dem Käfig nach Fig. 1 ist das offene Ende des Käfigs topfteiltopfför­ mig in Richtung Kolben (2) gezogen, wo es die Dichtung 13 hält, so dass keine besondere Dichtungsnut in dem Gehäuse vorgesehen sein braucht. Der Topfansatz 27 ist mit Filter­ öffnungen 28 versehen, die für den Durchlass und die Filte­ rung des Druckmittels in den Arbeitsraum 6 sorgen. Von dem Dämpfungsraum 10 gelangt das Druckmittel über Ausgangskanä­ le 28 in weiterführende Druckleitungen. Das Druckventil 5 ist mit seinem Rand des Ventilsitzkörpers 4 nicht wie in Fig. 1 verstemmt, sondern wird mit den offenen Enden des Deckels 12 in der vorgesehenen Lage gehalten. Der Deckel 12 ist wiederum mit dem Gehäuse 1 verstemmt. Die offenen Enden 29 des Deckels bzw. der ringförmige Ansatz 29 sollte einen gegenüber dem Ausdehnungskoeffizienten des Gehäuses 1 nicht zu großen unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten besit­ zen.

Der Kolben 18 ist in Fig. 2 aus Kunststoff ausgeführt. Der Deckel 20 besitzt eine Ausbeulung 30, die über die Kontur 31 des Gehäuses 1 vorspringt. Um den Aufnahmeraum für den Speicher in dem Gehäuse zur Verfügung zu stellen, kann die­ ses mit einem stegförmigen Ansatz 32 versehen sein, um das für das Gehäuse benötigte Material möglichst gering zu hal­ ten. Der Ansatz kann beispielsweise ein sich über die ge­ samte Tiefe des Gehäuses 1 erstreckender Steg sein, der sich senkrecht zur Betrachtungsebene in Fig. 1 und 2 erstreckt. Dieser Steg lässt sich einfach dadurch herstellen, dass das Gehäuse durch Fließpressen hergestellt ist, wobei in der Pressdüse eine entsprechende Ausnehmung vorgesehen ist. Der auf diese Weise gebildete Aluminiumstrang beim Strangpressen besitzt somit einen sich über seine gesamte Länge erstreckenden Steg 32, in den der Speicher eingeformt werden kann. Der Speicher selbst lässt sich vergleichsweise einfach durch eine gestufte Bohrung 14 herstellen, wobei, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 schon beschrieben, in die Bohrung auch gleichzeitig noch das Saugventil 15 eingefügt sein kann. Damit lassen sich die beiden Bauelemente Spei­ cher und Saugventil recht einfach in das Gehäuse mittels einer einzigen Bohrung einbringen. Die Vorteile der be­ schriebenen Konstruktionen bestehen im folgenden.

Die Kolbendichtung des Pumpenkolbens erfolgt durch einen im Gehäuse fixierten O-Ring. Damit ergeben sich geringe Anfor­ derungen an die Oberfläche der Pumpenbohrung, so dass diese ohne nachträgliche Bearbeitung nur durch Bohren hergestellt werden kann. Weiterhin ist der Kolben als einfacher glatter Zylinder ausgebildet, so dass beispielsweise eine Wälzla­ gernadel als Pumpenkolben verwendet werden kann, die als billiges Massenteil eine sehr gute Lauffläche für die Dich­ tung bildet. Das Druckventil 5 kann als vorprüfbare Einheit in der entsprechenden Bohrung verstemmt werden und dient gleichzeitig auch als Anschlag für die Rückstellfeder. Die Rückstellfeder selbst ist mit eingezogenen Endwindungen versehen und wird in der Bohrung geführt. So ist kein zu­ sätzliches Führungselement notwendig. Der Raum hinter dem Druckventil dient als Dämpfungskammer. In der daraus abfüh­ renden Bohrung ist außerdem eine engepresste Blechblende zur Pulsationsreduzierung vorgesehen. Der Abschluss zur Um­ gebung erfolgte durch einen verstemmten Deckel der als Zieh- oder Kaltschlagteil ausgeführt ist. Die Vorteile der Erfindung sind von dem Antrieb des Pumpenkolbens (beispielsweise Exzenterantrieb) unabhängig. Das Saugventil ist ebenso wie das Druckventil eine vorgefertigte Einheit, die im Boden des Niederdruckspeichers verstemmt wird. Das Saugventil kann einen mit dem Druckventil identischen Auf­ bau haben und muss dann allerdings in entgegengesetzter Richtung eingebaut werden. Hinsichtlich der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Dichtring nicht in einer Nut fixiert, sondern wird durch den Topfansatz 27 gehalten, wobei dieser Topfansatz 27 noch folgende Funktionen erfüllt: Er ist der­ art perforiert, dass er das Druckmittel insbesondere die Druckmittelflüssigkeit aus dem Niederdruckspeicher vor dem Druckventil ausreichend filtert. Der Topfansatz umgreift den plattenförmigen Ventilsitzkörper 4 und fixiert so die Feder des Druckventils, die gemäß Fig. 2 als gestanzte Flachfeder ausgebildet ist. Der Topfansatz integriert wei­ terhin die Rückstellfeder in die Druckventil- Montageeinheit. Der Verschlussdeckel ist als Kaltschlagteil konzipiert und dient auch zum Niederhalten der Druckventil- Rückstellfeder-Montageeinheit, so dass diese nicht ver­ stemmt werden muss.

Auf die Rückstellfeder 3 am Kolben 2 in den Fig. 1 und 2 kann verzichtet werden, wenn der Vordruck aus dem Nieder­ druckspeicher für die Rückstellung des Kolbens ausreicht. Der Niederdruckspeicher selber besitzt einen Kolben aus tiefgezogenem Blech. Die Dichtung kann durch einen aufgezo­ genen Blechring 33 fixiert werden. Der tiefgezogene, im Ventilblock verstemmte Blechdeckel 20 hält die Speicherfe­ der 19 und dient als Anschlag für den Speicherkolben 18, wie aus Fig. 1 ersichtlich sind die Endwindungen der Spei­ cherfeder 19 eingezogen, wodurch sich eine besonders kurze Baulänge ergibt.

Claims (11)

1. Hydraulikblock (1) mit mindestens einer Pumpe, die mit einem Druckmittelspeicher verbunden ist, wobei in dem Speicher ein vorgespannter Kolben (18) gegenüber der Wand einer Zylinderöffnung des Speichers verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand durch die Bohrungswand einer Bohrung (14) in dem Hy­ draulikblock (1) gebildet ist.

2. Hydraulikblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Speicher abschließende Deckel mit dem Hy­ draulikblock unlösbar verbunden ist, vorzugsweise durch Verstemmen oder Verclinchen.

3. Hydraulikblock nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (20) und/oder der Kolben (18) durch einen aus Blech bzw. aus Kunststoff geformten Topf gebildet sind, wobei zumin­ dest der Kolben (18) an seiner Seitenwand eine umlau­ fende Aufnahmeöffnung für eine Dichtung (21) aufweist.

4. Hydraulikblock nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung durch eine sich an dem Deckel abstützende Spiralfeder (19) gebildet ist, deren äußere Windungen in ihrem Windungs­ durchmesser eingezogen sind.

5. Hydraulikblock nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Block ein Ven­ til (15) vorzugsweise Saugventil angeordnet ist, wobei die Mittelachsen von dem Ventil und dem Druckmit­ telspeicher miteinander fluchten.

6. Hydraulikblock nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (14) ge­ stuft ausgeführt ist und in einem Abschnitt der Bohrung (14) mit engerem Durchmesser der Ventilsitzkörper (16) des Ventilsitz (15) angeordnet ist.

7. Hydraulikblock nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (16) ebenso wie der Deckel (20) unlösbar mit dem Hy­ draulikblock verbunden, insbesondere mit der gestuften Bohrungswand verstemmt oder verclincht ist.

8. Hydraulikblock nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Block im Bereich des Hydraulikspeichers mit einem stegförmigen Vorsprung (32) versehen ist und/oder dass der Deckel topfförmig über die Kontur (31) des Hydraulikblocks (1) vor­ springt.

9. Hydraulikblock nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einem Ventil, dadurch gekennzeichnet, dass der Ven­ tilsitzkörper (4, 16) durch ein Blechteil gebildet ist, in welches eine trichterförmige Öffnung eingeformt ist und dass vorzugsweise in dem Trichter ein Ventilkörper (7) durch eine Ventilfeder (8) unter Vorspannung gehal­ ten wird.

10. Hydraulikblock nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (8) durch eine Spiralfeder gebil­ det ist, die sich mit ihrem dem Ventilkörper (7) abge­ wandten Ende an einem Käfig (25) abstützt, der den Rand des Ventilschließkörpers (4) auf der dem Ventilkörper (7) abgewandten Seite des Ventilschließkörpers (4) um­ fasst.

11. Hydraulikblock nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung durch die elastische Wirkung des Käfigs (25) bzw. einer Flachfeder aufgebracht wird, die den Rand des Ventilsitzkörpers (4) auf der dem Ventil­ körper abgewandten Seite umfasst.