DE102008059862A1

DE102008059862A1 - Elektrohydraulisches Bremssystem für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102008059862A1
Application number: DE102008059862A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dinkel
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Bremssystem 1 für Kraftfahrzeuge, umfassend einen Aufnahmekörper 3 für elektrohydraulische Ventile, umfassend eine plungerartige Kolben-Zylinder-Einheit 2 zur hydraulischen Energieversorgung, umfassend einen elektromotorischen Antrieb für die Kolben-Zylinder-Einheit 2, wobei der Antrieb eine hohle Motorwelle 14 aufweist, die eine drehfeste aber axial verschiebbare Spindel 24 eines Kugelumlaufgewindetriebs derart aufnimmt, dass eine rotatorische Antriebsdrehbewegung der Motorwelle 14 in eine translatorische Abtriebsbewegung der Spindel 24 gewandelt wird, oder umgekehrt, und wobei ein als Baueinheit eigenständig handhabbares Antriebsmodul 4 zur Anflanschbefestigung an einer Flanschfläche 5 vom Aufnahmekörper 3 vorgesehen ist. Die Erfindung ermöglicht eine besonders schnelle Druckmodulation, also eine weitestgehend verzögerungsfreie Betätigung, bei kompaktem, einfachem Aufbau sowie direktem Kraftfluss im Rahmen einer besonders kostengünstigen, großserientechnischen Applikation.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Bremssystem für Kraftfahrzeuge.
Insbesondere aus der 2 der DE 44 15 438 A1 ist ein Fahrzeugbremssystem umfassend einen pedalbetätigbaren Tandemhauptzylinder und umfassende mehrere plungerartige Kolben-Zylinder-Einheiten bekannt. Dabei ist jeweils gesondert ein elektromotorischer Antrieb für jede Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen, indem jeweils ein Rotor mit einer hohlen Motorwelle vorliegt, die eine axial fest gelegte Spindelmutter rotatorisch antreibt, um eine drehfeste Spindel in Axialrichtung zu verschieben. Dadurch erfolgt eine getriebliche Wandlung einer rotatorischen Antriebsdrehbewegung in eine translatorische Abtriebsbewegung. Die gesonderte elektronische Ansteuerung jeder gesonderten Kolben-Zylinder-Einheit soll eine radindividuelle ABS-Regelung ermöglichen.
Die DE 39 39 091 A1 empfiehlt je Fahrzeugbremse eine Plungeranordnung mit mechanisch untersetztem Spindel-Mutter-Trieb, wobei jeder Kolben in einem gesonderten Zylinder axial bewegbar geführt angeordnet ist.
Aus der 1 der DE 10 2005 055 751 A1 geht eine Brake-By-Wire-Bremsanlage mit mindestens einer Betätigungseinrichtung je Bremskreis umfassend zwei Radbremsen hervor, wobei eine Steuer- und Regeleinrichtung anhand von sensorisch erfassten Bewegungen einer Betätigungseinrichtung eine elektromotorische Antriebsvorrichtung steuert, und wobei diese Antriebsvorrichtung einen Kolben jedes Kolben-Zylinder-Systems über eine nicht hydraulische Getriebevorrichtung verstellt. Irgendwelche konstuktiven Vorschläge zur industriellkonstruktiven Gestaltung des Systems sind der DE 10 2005 055 751 A1 nicht zu entnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein elektrohydraulisches Bremssystem mit einer Antriebsvorrichtung vorzuschlagen, welches besonders schnelle Druckmodulationen, also eine weitestgehend verzögerungsfreie Betätigung, bei kompaktem, einfachem Aufbau sowie direktem Kraftfluß im Rahmen von einer besonders kostengünstigen, großserientechnischen Applikation.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale vom Patentanspruch 1 gelöst. Ein erfindungsgemäßes Bremssystem für Kraftfahrzeuge umfasst einen Aufnahmekörper für elektrohydraulische Ventile, wie insbesondere jeweils paarweise jeder Radbremse zugeordnete Einlass- und Auslassventile, die in mehreren Bremskreisen organisiert sind, sowie eine Kolben-Zylinder-Einheit zur hydraulischen Energieversorgung, einen elektromotorischen Antrieb für die Kolben-Zylinder-Einheit, und wobei der Antrieb eine hohle Motorwelle aufweist, die eine drehfeste aber axial verschiebbare Spindel eines Kugelumlaufgewindetriebs derart aufnimmt, dass eine rotatorische Antriebsdrehbewegung in eine translatorische Abtriebsbewegung gewandelt wird, oder umgekehrt, und wobei ein als gesonderte Baueinheit eigenständig handhabbares Antriebsmodul zur Anflanschbefestigung an einer Flanschfläche von dem Aufnahmekörper vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß wird ein gewissermaßen integriertes Bremssystem vorgeschlagen, dessen hydraulische Energieversorgung mit Hilfe von einer Kolben-Zylindereinheit bewirkt wird, deren Antrieb an dem Aufnahmekörper befestigt ist, und wobei zumindest Teile der Kolben-Zylinder-Einheit – ohne die Notwendigkeit einer gesonderten Betätigungseinheit – in dem Aufnahmekörper unmittelbar integriert vorgesehen ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
1: Schnitt durch ein elektrohydraulisches Bremssystem in etwas vergrößertem Maßstab entlang der Linie I-I in 2,
2 Draufsicht auf eine Flanschfläche eines Antriebsmoduls,
3 eine Einzelheit betreffend eine offene Steckaufnahme zur Befestigung am Lagerschild vom Antriebsmodul,
4 eine Ausführungsform mit einer Endlagensicherung, und
5 eine Einzelheit in 4.
1 verdeutlicht ein elektrohydraulisches Bremssystem 1 für Kraftfahrzeuge. Dabei handelt es sich bevorzugt um ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem mit einer besonders gestalteten Energieversorgung unter Verwendung einer gesondert angetriebenen Kolben-Zylinder-Einheit in Plungerbauweise, die für einen hydraulischen Druckaufbau in Ergänzung zu einem pneumatischen Bremskraftverstärker, oder als Ersatz für diesen pneumatischen Bremskraftverstärker vorgesehen ist. Ein nur teilweise und vereinfacht verdeutlichter Aufnahmekörper 3 verfügt über nicht gezeigte Kanäle und elektrohydraulische Ventile die bei Verwendung im Rahmen eines Fahrzeugbremssystems zur Druckregelung in nicht gezeigten Radbremsen dienen. Dabei können die Ventile jeweils paarweise jeder Radbremse zugeordnete Einlass- und Auslassventile sein, wobei die Radbremsen bevorzugt in mehreren Bremskreisen organisiert sind. Ein nicht gezeigter elektronischer Regler ist ebenfalls am Aufnahmekörper 3 befestigt. Der elektronische Regler dient primär der Ansteuerung der elektrohydraulischen Ventile sowie zur elektrischen Versorgung von einem elektrischen Antriebsmodul 4 der Kolben-Zylinder Einheit 2. Der elektronische Regler kann ergänzend mit Sensoren wie insbesondere mit Drucksensoren, Wegsensoren und Drehsensoren elektrisch verbunden sein. Der Aufnahmekörper 3 ist generell blockförmig und verfügt über wenigstens eine Flanschfläche 5. Rechwinklig von der Flanschfläche 5 mündet eine Zylinderbohrung 6 in den Aufnahmekörper 3 ein, in der der Kolben 7 der genannten Kolben-Zylinder-Baueinheit 2 unmittelbar direkt sowie verschiebbar geführt angeordnet ist.
Die Kolben-Zylinder-Baueinheit 2 verfügt über ein bürstenloses elektromotorisches Antriebsmodul 4 vom Gleichstromtyp enthaltend einen Rotor und einen Stator. Zum Stator gehört ein topfförmiges Antriebsgehäuse 8, aufweisend einen Boden 9 und eine Wandung 10. Die 1 zeigt deutlich eine kompakte integrierte Bauweise, wobei im Wesentlichen nur das Antriebsgehäuse 8 von der Flanschfläche 5 des Aufnahmekörpers 3 übersteht. Radial innen verfügt die Wandung 10 über einen drehfest fixierten Wicklungsträger 11 mit elektrischen Wicklungen 12, die von dem elektronischen Regler zur Ausbildung elektromagnetischer Drehfelder kommutiert werden. Der Stator verfügt weiterhin über einen Lagerschild 13.
Ein Rotor umfasst eine hohle Motorwelle 14, welche von Bauteilen des Stators getragen wird. Zu diesem Zweck verfügt der Boden 9 vom Antriebsgehäuse 8 über einen Träger 15 für ein bodenseitiges Lager 16. Der Träger 15 verfügt über einen Fuß 17 und über eine Wandung 18, wobei die Wandung 18 rohrförmig gestaltet ist, und von radial innen in eine Aussparung 19 der hohlen Motorwelle 14 eingreift. Das Lager 16 ist zwischen Träger 15 und Motorwelle 14 platziert und dient Im Wesentlichen der Übertragung radialer Lagerkräfte.
Weitere Lagermittel 20 sind abtriebsseitig zwischen Lagerschild 13 und Motorwelle 14 vorgesehen. Bei diesen Lagermitteln 20 handelt es sich bevorzugt um eine Radial-Axiallager-Kombination, oder es sind wie zeichnerisch gezeigt zwei gesonderte Lagerelemente in gesonderten Lagersitzen vom Lagerschild 13 platziert, die radial und axial gerichtete Lagerkräfte direkt in den Lagerschild 13 und von dort in den Aufnahmekörper 3 einleiten.
Ein weiteres Merkmal des Rotors besteht darin, dass dessen Motorwelle 14 entweder auf einem magnetflußverstärkenden Träger 21 (Blechpaket) enthaltend Aufnahmen 21' für Permanentmagnete oder unmittelbar direkt auf deren Außenumfang Permanentmagnete trägt, so dass prinzipiell kein gesonderter Magnethalter an der Motorwelle 14 notwendig ist. Das ermöglicht eine kompakte Bauweise bei geringen Trägheitsmomenten.
An einem aufnahmekörperseitigen Ende kann die Motorwelle 14 einen rotierenden Geber 22, insbesondere einen ringförmigen Encoder tragen, der es zusammen mit einem drehfesten Sensor 23 ermöglicht, gewissermaßen mittelbar die axiale Verschiebeposition einer Spindel 24, aber auch Antriebsdrehzahl oder ähnliche Drehinformationen abzugreifen oder zu ermitteln. Die Sensorinformationen werden über eine nicht gezeigte elektrische Verbindung an den elektronischen Regler zwecks Ansteuerung von dem Antriebsmodul 4 übermittelt. Für eine einfache elektrische Kontaktierung ist der Sensor 23 bevorzugt in einer Ausnehmung 25 vom Aufnahmekörper 3 integriert als Einschub platziert, sowie an dem elektronischen Regler fest angeordnet. Die Einschubrichtung vom Sensor 23 korrespondiert in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit der unten erwähnten Aufschubrichtung X von Schneid-Klemm-Elementen 26a, b, c.
Die rotatorisch angetriebene, und axial fest abgestützte Motorwelle 14 ist gleichzeitig als Mutter von einem Kugelumlaufgewindetrieb ausgestaltet. Zu diesem Zweck verfügt die Motorwelle 14 über ein radial innenwandig gerichtet vorgesehenes Gewinde für nicht dargestellte Kugeln. Zu dem Kugelumlaufgewindetrieb gehört weiterhin die drehfeste und axial verschiebbar gelagerte Spindel 24. Die Spindel 24 verfügt über Kugel-Gewindegänge an einem, der Motorwelle 14 zugewandten Außenumfang, welcher im Wesentlichen vollständig innerhalb von der hohlen Motorwelle 14 integriert angeordnet ist. Folglich ist das Antriebsmodul 4 konzentrisch zu der Spindel 24 platziert.
Am aufnahmekörperseitigen Ende der Spindel 24 ist der Kolben 7 einstückig angeformt, welcher in die Zylinderbohrung 6 vom Aufnahmekörper 3 hineinragt, und darin unmittelbar direkt geführt ist. Zur hydraulischen Abdichtung trägt der Kolben 7 ein, in einer radial umlaufenden Nut platziertes, Dichtungselement 33. In das vordere Ende vom Kolben 7 ist zentrisch sowie in Axialrichtung verlaufend ein Sackloch eingearbeitet. Folglich ist durch Rotor und Stator ein eigenständig handhabbares Antriebsmodul 4 geschaffen, das konzentrisch zu der Spindel 24 aufgebaut ist, und mit Ausnahme der Zylinderbohrung 6 Wesentliche Bauteile der Kolben-Zylinder-Einheit 2 beinhaltet.
Ein bodenseitig zugewandtes Ende der Spindel 24 trägt einen Axial-Anschlag 34. Um hartes Anschlagen der Spindel 24 am Antriebsgehäuse 8 zu vermeiden, kann an Stelle des festen Anschlags 34 eine mechanisch schaltbare Endlagensicherung 35 derart vorgesehen sein, dass diese einen harten Anschlag dämpft oder vermeidet. Bei der bevorzugten Ausführungsform nach 4 verfügt die Endlagensicherung 35 der Spindel 24 über ein relativ zur Spindel 24 verschiebbar angeordnetes Sicherungselement 36, welches permanent durch eine elastisch vorgespannte, gefesselte, Feder 37 beaufschlag ist. Die Endlagensicherung 35 wird geschaltet, wenn die Feder 37 zur Anlage am Antriebsgehäuse 8 gelangt, wie im Einzelnen der 5 zu entnehmen ist.
Wie insbesondere aus den 1 und 2 zu ersehen ist, sind Antriebsgehäuse 8 und Lagerschild 13 mit mehreren gemeinsamen Befestigungsmitteln 27 zusammen an der Flanschfläche 5 vom Aufnahmekörper 3 befestigt. Dadurch ist eine direkte Aufnahme von Lagerkräften durch den Aufnahmekörper 3 gegeben.
Eine zusätzliche Funktion von dem bevorzugt metallisch ausgebildeten Lagerschild 13 besteht darin, eine von außen unzugängliche, und in Richtung Flanschfläche 5 offene Schnittstelle zur elektrischen Versorgung von dem Antriebsmodul 4 bereitzustellen. Zu diesem Zweck verfügt der Lagerschild 13 über eine blockseitig offene Steckaufnahme 28 zur elektrischen Kontaktierung der Wicklungen 12, wobei Wicklungsdrähte 29a, b, c oder mit den Wicklungsdrähten 29a, b, c verbundene Übertragungsmittel in die Steckaufnahme 28 eingeführt sind. Die Wicklungsdrähte 29a, b, c oder die diesen zugeordneten Übertragungsmittel sind dazu einzeln separiert nebeneinander in kanalartigen Führungen 30a, b, c der Steckaufnahme 28 so fixiert, dass benachbarte, reglerseitig angeordnete und nicht verdeutlichte Kontaktelemente, die bevorzugt endseitig mit den Schneid-Klemm-Elementen 26a, b, c in einem nicht gezeigten Gegenstück vorgesehen sind, quer zur Erstreckungsrichtung der Wicklungsdrähte 29a, b, c aufgeschoben werden können. Dies ist in 3 verdeutlicht.
Die Steckaufnahme 28 kann mit Rastmitteln in einer Ausnehmung 31 vom Lagerschild 13 aufgenommen sein. Die Steckaufnahme 28 kann des weiteren, wie in der Ausführungsform dargestellt, mit einem Bund 32 zur axialen Anlage am Lagerschild 13 versehen sein, so dass sogar eine Kraftübertragung bei einem axial gerichteten Steckprozess ermöglicht ist.

1: Bremssystem
2: Kolben-Zylinder-Einheit
3: Aufnahmekörper
4: Antriebsmodul
5: Flanschfläche
6: Zylinderbohrung
7: Kolben
8: Antriebsgehäuse
9: Boden
10: Wandung
11: Wicklungsträger
12: Wicklungen
13: Lagerschild
14: Motorwelle
15: Träger
16: Lager
17: Fuß
18: Wandung
19: Aussparung
20: Lagermittel
21: Träger
21': Aufnahme
22: Geber
23: Sensor
24: Spindel
25: Ausnehmung
26a, b, c: Schneid-Klemm-Element
27: Befestigungsmittel
28: Steckaufnahme
29a, b, c: Wicklungsdraht
30a, b, c: Führung
31: Ausnehmung
32: Bund
33: Dichtungselement
34: Axial-Anschlag
35: Endlagensicherung
36: Sicherungselement
37: Feder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4415438 A1 [0002]
- DE 3939091 A1 [0003]
- DE 102005055751 A1 [0004, 0004]

Claims

Elektrohydraulisches Bremssystem (1) für Kraftfahrzeuge, umfassend einen Aufnahmekörper (3) für elektrohydraulische Ventile, umfassend eine plungerartige Kolben-Zylinder-Einheit (2) zur hydraulischen Energieversorgung, umfassend einen elektromotorischen Antrieb für die Kolben-Zylinder-Einheit (2), wobei der Antrieb eine hohle Motorwelle (14) aufweist, die eine drehfeste aber axial verschiebbare Spindel (24) eines Kugelumlaufgewindetriebs derart aufnimmt, dass eine rotatorische Antriebsdrehbewegung der Motorwelle (14) in eine translatorische Abtriebsbewegung der Spindel (24) gewandelt wird, oder umgekehrt, und wobei ein als Baueinheit eigenständig handhabbares Antriebsmodul (4) zur Anflanschbefestigung an einer Flanschfläche (5) vom Aufnahmekörper (3) vorgesehen ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (4) konzentrisch zu der Spindel (24) vorgesehen ist, und dass die Spindel (24) im Wesentlichen vollständig in der Motorwelle (14) integriert vorgesehen ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (4) als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (14) an einem Wellenumfang einen Träger (21) mit Ausnehmungen (21') für Permanentmagnete trägt.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein topfförmiges Antriebsgehäuse (8) einen Boden (9) und eine Wandung (18) aufweist, wobei die Wandung (18) drehfeste Wicklungen (12) trägt.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (9) einen Träger (15) für ein Lager (16) aufweist, und dass das Lager (16) zwischen Träger (15) und Motorwelle (14) vorgesehen ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (15) einen Fuß (17) und eine Wandung (18) aufweist, und dass die Wandung (18) in eine Aussparung (19) der Motorwelle (14) eingreift.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Antriebsgehäuse (8) und Aufnahmekörper (3) ein Lagerschild (13) für wenigstens ein Lagermittel (20) vorgesehen ist, wobei das Lagermittel (20) zwischen Motorwelle (14) und Lagerschild (13) zur Einleitung von Lagerkräften angeordnet ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagermittel (20) sowohl in einer Radialrichtung als auch in einer Axialrichtung wirksam ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (13) eine offene Steckaufnahme (28) zur elektrischen Kontaktierung der Wicklungen (12) aufweist, und dass Wicklungsdrähte (29a, b, c) unmittelbar direkt in die Steckaufnahme (28) eingeführt sind.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung zwischen einem elektronischen Regler und den Wicklungsdrähten (29a, b, c) mittels Schneid-Klemm-Elementen (26a, b, c) quer zur Erstreckungsrichtung der Wicklungsdrähte (29a, b, c) vorgesehen ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgehäuse (8) zusammen mit dem Lagerschild (13) am Aufnahmekörper (3) befestigt ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (24) an einem Ende als Kolben (7) ausgebildet ist, und ein Dichtungselement 33 trägt.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) einstückig mit der Spindel (24) ausgebildet ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) unmittelbar direkt in einer Zylinderbohrung (6) vom Aufnahmekörper (3) geführt angeordnet ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (24) an einem bodenseitigen Ende einen Axial-Anschlag (34) oder eine Endlagensicherung (35) trägt.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (14) einen Geber (22), bevorzugt einen ringförmigen Encoder trägt, und dass ein drehfestes Bauteil, einen Sensor (23) trägt, welcher mit einem elektronischen Regler verbunden ist.
Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (23) an/in dem Aufnahmekörper (3) oder an/in dem elektronischen Regler integriert vorgesehen ist.