DE102004024060A1

DE102004024060A1 - Elektrohydraulisches Aggregat für eine elektronische geregelte Bremsanlage

Info

Publication number: DE102004024060A1
Application number: DE102004024060A
Authority: DE
Inventors: Stefan A. Schmitt; Martin Baechle; Ronald Kley; Michael Hitzel
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2005-12-08
Also published as: US20050253451A1; US7204565B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Aggregat für eine elektronisch geregelte Bremsanlage mit einem Aufnahmekörper, der Aufnahmebohrungen für elektrohydraulische Ventile, Aufnahmebohrungen für hydraulische Fördervorrichtungen sowie eine Aufnahmebohrung für wenigstens ein Wälzlager aufweist, und mit hydraulischen Kanälen und Druckmittelanschlüssen sowie mit einem elektrischen Motor, umfassend einen Rotor mit einer Welle, die mit dem Wälzlager in der zugehörigen Aufnahmebohrung im Aufnahmekörper gelagert ist und zum Antrieb der Fördervorrichtung dient, sowie mit einem elektronischen Regler, der mittels eines Steckers, welcher eine Durchgangsbohrung im Aufnahmekörper durchgreift, mit dem elektrischen Motor verbunden ist. DOLLAR A Es gilt, bei kompakter Bauweise auch unter Berücksichtigung von extremen Umwelteinflüssen eine sichere und komfortable Betriebscharakteristik zu ermöglichen. DOLLAR A Das Problem wird gelöst, indem das elektrohydraulische Aggregat wenigstens zwei Bremskreise und je Bremskreis wenigstens zwei Fördervorrichtungen aufweist und dass die Aufnahmebohrungen für die Fördervorrichtungen entlang einer ersten gedachten Ebene, die parallel zu der Welle verläuft, übereinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Aggregat für eine elektronisch geregelte Bremsanlage mit einem Aufnahmekörper, der Aufnahmebohrungen für elektrohydraulische Ventile, Aufnahmebohrungen für hydraulische Fördervorrichtungen sowie eine Aufnahmebohrung für wenigstens ein Wälzlager aufweist, und mit hydraulischen Kanälen und Druckmittelanschlüssen, sowie mit einem elektrischen Motor umfassend einen Rotor mit einer Welle, die mit dem Wälzlager in der zugehörigen Aufnahmebohrung im Aufnahmekörper gelagert ist, und zum Antrieb der Fördervorrichtungen dient, sowie mit einem elektronischen Regler, der mittels einem Stecker, welcher eine Durchgangsbohrung im Aufnahmekörper durchgreift, mit dem elektrischen Motor verbunden ist.
Gattungsgemäß elektrohydraulische Aggregate werden in großem Umfang in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Der Funktionsumfang derartiger elektrohydraulischer Aggregate steigt unaufhörlich. Denn zu den konventionellen Aufgaben wie beispielsweise ABS, ESP und Bremsassistenz treten neue Aufgaben wie beispielsweise radindividuelle Bremsenregelung, Abstandsregelung und Kollisionsvermeidung, Hillholder (Bergabrollverhinderer) oder Scheibenentfeuchtung durch automatisches Belaganlegen.
Mit dem steigenden Funktionsumfang wächst auch die Häufigkeit von Regelvorgängen, welche mit Aktivitäten der Fördervorrichtungen in Verbindung stehen. Bei den konventionellen Aggregaten ist je Bremskreis eine Fördervorrichtung vorgesehen, welche primär zur Rückförderung von radbremsseitig abgelassenem Hydraulikfluid oder zur Druckerhöhung in Radbremsen herangezogen wird. Die Aktivität der Fördervorrichtungen ist jedoch mit Rückwirkungen wie Pedalvibrieren infolge von Druckstößen oder akustischer Belästigung infolge Körperschall verbunden.
Zur Beseitigung von Komfortbeeinträchtigungen ist bereits die Implementation einer Zahnradpumpe im Rahmen einer elektrohydraulischen Bremsanlage in Erwägung gezogen worden. Bei derartigen Anlagen ist der Fahrzeugführer von der hydraulischen Betätigung entkoppelt, und die Betätigung erfolgt by-wire. Die Fördervorrichtung (Zahnradpumpe) dient der Aufladung eines Hochdruckspeichers, so dass Pedalrückwirkungen vollständig entfallen.
Ein weiteres Problem betrifft jedoch das Fluidverhalten bei Temperaturextrema. Denn das Hydraulikmedium Bremsflüssigkeit verhält sich bei Tieftemperaturen äußerst zähviskos, während es bei Hochtemperaturen dünnflüssig ist. Beide Extrema stellen eine besondere Herausforderung dar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein elektrohydraulisches Aggregat vorzulegen, welches bei besonders kompakter Bauweise auch unter Berücksichtigung von extremen Umwelteinflüssen eine sichere und komfortable Betriebscharakteristik aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung.
Die einzige Figur zeigt ein elektrohydraulisches Aggregat im Schnitt.
Ein elektrohydraulisches Aggregat für eine elektronisch geregelte Bremsanlage umfasst einen Aufnahmekörper als Ventil- bzw. Pumpenblock, in dem schematisch skizzierte Fördervorrichtungen (Pumpen) angeordnet sind, die über eine Welle eines Motors angetrieben werden. Die Pumpen fördern Hydraulikflüssigkeit von einem Eingang zu einen Ausgang. Die Pumpen können beispielsweise als Rückförderpumpen zum Rückfördern von Bremsflüssigkeit aus nicht dargestellten Radbremsen in einen nicht gezeigten Vorratsbehälter vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, dass die Pumpen zur Druckerhöhung in die nicht dargestellten Radbremsen der Bremsanlage fördern. Schließlich ist es prinzipiell denkbar, dass die Pumpen zur Aufladung von einem oder mehreren nicht skizzierten Hochdruckspeichern in einem elektrohydraulischen Bremssystem dienen. Mischformen mit beliebiger Kombination der obigen Varianten sind möglich.
Auf einer dem Motor gegenüberliegenden Seite des Aufnahmekörpers ist eine elektronische Reglereinheit vorgesehen. Die Reglereinheit weist eine Platine mit elektronischen Bauteilen auf. Zur elektrisch leitenden Verbindung, insbesondere zur Stromversorgung, ist der Motor über ein Kontaktelement mit der Platine der Reglereinheit elektrisch leitend verbunden. Das Kontaktelement durchgreift zu diesem Zweck eine Durchgangsbohrung des Aufnahmekörpers. Das Kontaktelement kann als ein separates Bauteil ausgebildet sein, welches mit männlichen Steckkontakten vom Flachsteckertyp in weibliche Gegenstücke im Bereich einer Bürstenhalteplatte (zusätzlich als Lagerschild ausgebildet) des Motors eingesteckt sind. An dem gegenüberliegenden Ende des Steckers können ebenfalls männliche Steckkontakte vorgesehen sein, welche mit der Platine der Reglereinheit verbunden sind. Es versteht sich, dass in Bezug auf das Kontaktelement nicht gezeichnete Varianten denkbar sind, ohne die Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann das Kontaktelement fest an einem Motorbauteil, insbesondere einer Bürstenhalteplatte oder einem Lagerschild, angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, das Kontaktelement fest an der Reglereinheit vorzusehen, was den Vorteil aufweist, dass eine baugruppenartige Zusammenfassung erfolgt, wobei elektrische und elektronische Bauelemente im Wesentlichen im Bereich der Reglereinheit konzentriert sind. Die Ausführung im Detail kann je nach Ausführung variieren und in Abhängigkeit davon vorgenommen werden.
In üblicher Weise sind teilweise in der Reglereinheit und teilweise im Aufnahmekörper angeordnete Magnetventile vorgesehen, wobei sich Ventilspulen und Ventildome der Magnetventile weitestgehend innerhalb eines Reglergehäuses befinden. Weiterhin können Drucksensoren in den Ventilblock integriert sein, deren Daten zur Regelung herangezogen werden.
Die folgenden Zusammenhänge sind von besonderer Bedeutung für die Erfindung.
Jedem Bremskreis der Bremsanlage und des elektrohydraulischen Aggregates sind jeweils wenigstens zwei Fördervorrichtungen zugeordnet. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Abstimmungsmöglichkeiten. Die folgenden Angaben beziehen sich jeweils im Vergleich mit den bekannten Radialkolbenpumpen für Fahrzeugbremsanlagen, bei denen jeweils 1 Kolben je Bremskreis vorgesehen ist. Wenn die Kolbenabmessungen und der Hub konstant für beide Fördervorrichtungen je Bremskreis beibehalten wird, erfolgt eine Verdoppelung des Fördervolumens. Die Fördervorrichtung muß weniger lange in Betrieb genommen werden, was die Geräuschbeeinträchtigung reduziert. Die Druckpulsationen werden je Bremskreis mit doppelter Frequenz und halber Amplitude abgegeben, so daß auch die Lautstärke sinkt. Es ist weiterhin durch Anpassung von Kolbengeometrie und Hub möglich, das bisherige Fördervolumen auf die zwei unabhängigen Fördervorrichtungen zu verteilen. Die genaue Bemessung der Geometrie und Abstimmung obliegt – je nach dem Abstimmungsziel – dem fachmännischen Können.
Weiterhin sind die Aufnahmebohrungen für die Fördervorrichtungen entlang einer ersten gedachten Ebene, die parallel zu der Welle verläuft, über einander angeordnet. Durch die gewissermaßen in einer Flucht liegenden Fördervorrichtungen ergibt sich die Möglichkeit eines stark verringerten Raumbedarfs in dem Aufnahmekörper, obwohl insgesamt wenigstens vier Fördervorrichtungen vorgesehen sind.
Die Fördervorrichtungen jeweils eines Bremskreises sind gewissermaßen auf verschiedenen Stockwerken – levels – angeordnet, die durch zweite und dritte gedachte Ebenen beschrieben werden, welche im Abstand entlang einer z-Koodinate vorgesehen sind, und von einer x- und y- Koordinate aufgespannt werden. Ein erstes Paar der Fördervorrichtungen ist in einer zweiten gedachten Ebene, die rechtwinklig zu der Welle aufgespannt ist, angeordnet. Ein zweites Paar der Fördervorrichtungen ist in einer dritten gedachten Ebene, die parallel zu der zweiten gedachten Ebene aufgespannt ist, angeordnet. Dieser Level befindet sich in etwa auf einer Ebene mit den im Aufnahmekörper angeordneten elektrohydraulischen Ventilen. Insgesamt befinden sich die Fördervorrichtungen jedes Bremskreises auf einem einheitlichen Level. Mit anderen Worten sind die Fördervorrichtungen eines ersten Bremskreises jeweils gemeinsam innerhalb der zweiten Ebene und die Fördervorrichtungen eines zweiten Bremskreises jeweils gemeinsam innerhalb der dritten Ebene angeordnet.
Bei einer abgewandelten – nicht dargestellten – aber besonders saugoptimierten Ausführungsform mit geringen Saugwiderständen infolge geringer Kanallänge im Ansaugstrang befinden sich alle Fördervorrichtungen eines Bremskreises rechts (bzw. in Bezug auf den anderen Bremskreis) links von der Welle, aber auf unterschiedlichen Levels. Die Excenter sind auf der Welle um 180° zueinander versetzt.
Generell sind die Fördervorrichtungen als Stufenkolbenpumpen ausgebildet, was das Ansaugverhalten verbessert, weil große Saugquerschnitte auf der Saugseite der Pumpenkolben vorgesehen sind.
Um den Verschleiß des vorzugsweise aus Aluminium ausgebildeten Aufnahmekörpers ohne besondere Vorkehrung wie Laufbuchsen oder Hartstoffbeschichtung/Eloxierung verschleißfest auszubilden, sind gegenüberliegende Fördervorrichtungen relativ zueinander deaxiert ausgeführt. Mit anderen Worten können die Aufnahmebohrungen für gegenüberliegende Fördervorrichtungen nicht in einem einzigen Arbeitsgang mit einem einzigen Werkzeug ausgeführt werden. Für jede Fördervorrichtung ist eine selbständige Aufnahmebohrung vorzusehen. Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung des Aufnahmekörpers mit den Aufnahmebohrungen für die paarweise gegenüberliegenden Fördervorrichtungen ist in unserer nicht vorveröffentlichten Deutschen Patentanmeldung DE 102004016071.6 vom 30.03.2004 beschrieben.
Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, weist der Rotor eine ungeteilte Welle mit wenigstens zwei Excentern zum Antrieb der Fördervorrichtungen auf. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Excenter um 90° zueinander gedreht.
Die Excenter können als separate Bauteile ausgebildet sowie auf die Welle aufgepresst oder aufgeschrumpft sein. Zum Unwuchtausgleich trägt die Welle ein Auswuchtgewicht, das zwischen den zwei Excentern angeordnet ist. Zur Reduktion der montierenden Bauteile ist das Auswuchtgewicht und ein Excenter als einstückiges Bauteil ausbildbar.
Jedem Excenter ist ein selbständiges Excenterlager zugeordnet. Bei der gegebenen 90°-Anordnung der Excenter befindet sich jeweils nur 1 Excenter im Druckhub, was die Lagerbelastung im Vergleich zu anderen Anordnungen reduziert, und eine hohe Lebensdauer ermöglicht.
Zu der Lageranordnung in dem Aggregat ist folgendes zu bemerken. Die Welle weist ein erstes Lager auf, das zwischen einem Lagerschild und den Fördervorrichtungen innerhalb der zweiten Ebene angeordnet ist. Ein zweites Lager stützt ein reglerseitiges Wellende ab. Darüber hinaus verfügt der Motor über ein sogenanntes Kalottenlager (Gleitlager), dass das motorgehäuseseitige Wellenende in einem vorzugsweise topfförmigen Motorgehäuse abstützt.

Claims

Elektrohydraulisches Aggregat für eine elektronisch geregelte Bremsanlage mit einem Aufnahmekörper, der Aufnahmebohrungen für elektrohydraulische Ventile, Aufnahmebohrungen für hydraulische Fördervorrichtungen sowie eine Aufnahmebohrung für wenigstens ein Wälzlager aufweist, und mit hydraulischen Kanälen und Druckmittelanschlüssen, sowie mit einem elektrischen Motor umfassend einen Rotor mit einer Welle, die mit dem Wälzlager in der zugehörigen Aufnahmebohrung im Aufnahmekörper gelagert ist, und zum Antrieb der Fördervorrichtungen dient, sowie mit einem elektronischen Regler, der mittels einem Stecker, welcher eine Durchgangsbohrung im Aufnahmekörper durchgreift, mit dem elektrischen Motor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrohydraulische Aggregat wenigstens zwei Bremskreise und je Bremskreis wenigstens zwei Fördervorrichtungen aufweist, und dass die Aufnahmebohrungen für die Fördervorrichtungen entlang einer ersten gedachten Ebene, die parallel zu der Welle verläuft, über einander angeordnet sind.
Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Paar der Fördervorrichtungen in einer zweiten gedachten Ebene, die rechtwinklig zu der Welle aufgespannt ist, angeordnet sind.
Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Paar der Fördervorrichtungen in einer dritten gedachten Ebene, die parallel zu der zweiten gedachten Ebene aufgespannt ist, angeordnet sind.
Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtungen eines ersten Bremskreises jeweils gemeinsam innerhalb der zweiten Ebene und dass die Fördervorrichtungen eines zweiten Bremskreises jeweils gemeinsam innerhalb der dritten Ebene angeordnet sind.
Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtungen eines Bremskreises jeweils relativ zueinander deaxiert sind.
Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor eine ungeteilte Welle mit wenigstens zwei Excentern zum Antrieb der Fördervorrichtungen aufweist.
Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Excenter als separate Bauteile ausgebildet sowie auf die Welle aufgepresst oder aufgeschrumpft sind.
Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle ein Auswuchtgewicht trägt.
Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das Auswuchtgewicht zwischen zwei Excentern angeordnet ist.
Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswuchtgewicht und ein Excenter als einstückiges Bauteil ausgebildet sind.
Elektrohydraulisches Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle ein erstes Lager aufweist, das zwischen einem Lagerschild und den Fördervorrichtungen innerhalb der zweiten Ebene angeordnet ist, und dass die Welle ein zweites Lager aufweist, das ein reglerseitiges Wellende abstützt.