DE102013226699A1

DE102013226699A1 - Anordnung zur Steuerung eines Mediums

Info

Publication number: DE102013226699A1
Application number: DE102013226699.5A
Authority: DE
Inventors: Anton Paweletz; Michael Knoop; Dietmar Kratzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-06-25
Also published as: JP2015117013A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung eines Mediums. Die Anordnung umfasst hierzu wenigstens ein Antriebsmodul, welches mindestens zwei axial versetzte Ausgänge aufweist. Das Antriebsmodul beinhaltet zwei elektromagnetische Antriebseinrichtungen. Weiterhin weist die Anordnung zur Steuerung des Mediums wenigstens zwei Pumpenmodule auf, welche mit jeweils einem der Ausgänge des Antriebsmoduls verbunden sind und das Medium fördern. Darüber hinaus ist wenigstens ein Ventilmodul mit einem Schaltkreis zur Steuerung des durch die Pumpenmodule geförderten Mediums vorgesehen. Das Ventilmodul ist dabei baulich den Antriebs- und Pumpenmodulen zugeordnet und ist zu der durch die Ausgänge des Antriebsmoduls definierten Mittelachse des Antriebsmoduls räumlich versetzt angeordnet. Die Anordnung zur Steuerung eines Mediums kann als Hydraulikaggregat für ein ABS-/ESP Bremsregelsystem ausgestaltet sein.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung eines Mediums mit wenigstens einem Antriebsmodul, welches mindestens zwei axial versetzte Ausgänge aufweist, sowie mit wenigstens zwei mit jeweils einem der Ausgänge des Antriebsmoduls verbundene Pumpenmodule, welche ein Medium fördern, und mit wenigstens einem Ventilmodul mit einem Schaltkreis, welches zur Steuerung des durch die Pumpenmodule geförderten Mediums vorgesehen ist, und mit einer zu der durch die Ausgänge des Antriebsmoduls definierten Achse räumlich versetzten Anordnung des Ventilmoduls.
Generell werden in ABS-/ESP Bremsregelsystemen nach Stand der Technik ein rotierender Elektromotor sowie ein Exzenter auf der Abtriebswelle verwendet, um radial angeordnete, meist linear arbeitende Hydraulikpumpenelemente anzutreiben. Diese Elemente fördern das Betriebsmedium über Ventile von oder zu den Radbremsen. Als zentraler Bestandteil eines ABS-/ESP Bremsregelsystems wird ein quaderförmiger Block, meist aus Aluminium, als Gesamtgehäuse verwendet. Hierbei werden von nahezu allen Seiten Komponenten in den Block (z. B. in Bohrungen) eingeführt oder montiert. Sowohl das Ventilmodul als auch die Pumpenmodule sind hier integriert. Diese Komponenten sind meist zylinderförmig ausgeführt oder weisen eine definierte Einführ- oder Abschlussgeometrie auf. Das Antriebsmodul ist ebenfalls zylinderförmig ausgestaltet und mit einer Stirnseite, welche einen Ausgang besitzt, am quaderförmigen Block angeschlossen.
Aus dem Stand der Technik ist weiterhin beispielsweise die DE1942945 bekannt, bei welcher ein Schwingkompressor mit Oszillatormotor mit unterschiedlichen Anordnungen der Komponenten beschrieben ist. In einer vorzugsweisen Ausgestaltung dessen, wird ein Antriebsmodul mit zwei Ausgängen beschrieben. In den Ausgängen laufen zwei Hubkolben, welche angetrieben vom Antriebsmodul zur Verdichtung von Kältemitteln eingesetzt werden.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung eines Mediums verfügt über wenigstens ein Antriebsmodul, wenigstens zwei Pumpenmodule sowie wenigstens einem Ventilmodul. Das Antriebsmodul weist dabei mindestens zwei axial versetzte Ausgänge auf, welche an gegenüberliegenden Stirnflächen des Antriebsmoduls angeordnet sind. Die Pumpenmodule sind jeweils mit einem der Ausgänge des Antriebsmoduls verbunden. Die Pumpenmodule werden durch das Antriebsmodul angetrieben und fördern ein Medium (bspw. ein Fluid). Weiterhin ist ein Ventilmodul vorgesehen, welches einen Schaltkreis zur Steuerung des durch die Pumpenmodule geförderten Mediums vorsieht. Das Ventilmodul ist zu der durch die Ausgänge des Antriebsmoduls definierten Mittelachse räumlich versetzt angeordnet.
Die Anordnung zur Steuerung eines Mediums zeichnet sich dadurch aus, dass vorteilhaft eine geometrische Gestaltung und Anordnung der Pumpenmodule und des Antriebsmoduls zueinander sowie in Bezug auf das Ventilmodul umgesetzt wird. Die Vorteilhaftigkeit bezieht sich im Besonderen auf die Möglichkeit zur Verwendung neuartiger Abschlussgeometrien der Module, wie beispielsweise zwei gegenüberliegende Ausgänge am Antriebsmodul. Durch die Ergänzung eines quaderförmigen Ventilgehäuses um ein Pumpengehäuse in U-Form oder mehrerer Pumpengehäuse in L-Form, Quaderform oder Blockform kann bspw. die Anschlussfähigkeit eines zylindrischen Antriebsmoduls mit Ausgängen auf beiden gegenüberliegenden Stirnflächen ermöglicht werden.
Alternativ und in Ergänzung rein geometrischen Gestaltung und Anordnung der Module, sieht die erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung eines Mediums vorteilhaft auch eine Separierung bisher in ein Gehäuse integrierter Module in mehrere eigenständige Gehäuse vor. Weiterhin ist eine Ergänzung der Gehäuse um Geometrieelemente sowie eine Teilung der ursprünglichen oder ergänzten Gehäuse vorgesehen. Hierdurch kann die Montage des Gesamtsystems vorteilhaft beeinflusst werden.
Es ist insbesondere erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens eines der Pumpenmodule und das Ventilmodul baulich getrennte Einheiten bilden. Eine Separierung des Pumpenmoduls aus einem gemeinsamen Gehäuse mit dem Ventilmodul erlaubt eine Verkleinerung des benötigten Bauraumes für das Ventilmodul. Eine bauliche Trennung ermöglicht weiter eine vorteilhafte Beeinflussung der Montagefähigkeit. Ein Zusammenhalt beider Module ist über eine (lösbare) Verschraubung oder ein Verpressen ermöglicht. Bei einer versetzten Anordnung des Antriebsmoduls zu dem Ventilmodul sowie einer Verbindung der beiden über ein Pumpenmodul, werden durch das Antriebsmodul in Richtung der angetriebenen Achse in dem Pumpenmodul Querkräfte erzeugt. Diese erfordern eine Verschraubung der Pumpenmodule untereinander oder eine Befestigung der Pumpenmodule am Ventilmodul.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung zur Steuerung eines Mediums sieht vor, dass wenigstens eines der Pumpenmodule mit dem Ventilmodul eine einteilig ausgeführte bauliche Einheit bildet. Eine einteilige Ausführung bietet die Vorteile, dass eine zusätzliche Verbindung, wie bei der zweiteiligen Ausführung, nicht notwendig ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung eines Mediums zeichnet sich dadurch aus, dass in einer bevorzugten Ausgestaltung die Pumpenmodule das Antriebsmodul zumindest teilweise umschließen. Durch eine Umschließung können mehrere Vorteile erlangt werden. Hierbei ist zum einen die Reduzierung des benötigten Bauraumes zu nennen. Dieser Effekt kann verstärkt werden, indem bspw. das Antriebsmodul zumindest teilweise vom Ventilmodul umgeben wird, wie dies bspw. durch eine teilweise Versenkung erreicht werden kann. Zum anderen ist durch eine Umschließung auch eine Positionierung oder Orientierung der Module zueinander vorgegeben. Weiter wird ein Halt zwischen beiden ermöglicht und/oder Kräfte können übertragen werden.
In einer weitergebildeten, vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung eines Mediums umschließen die Pumpenmodule die Ausgänge des Antriebsmoduls. Hierbei ist vorgesehen, dass jedem Ausgang des Antriebsmoduls ein eigenes Pumpenmodul zugeordnet wird. In den Ausgängen des Antriebsmoduls ist jeweils ein Pumpenelement geführt, welche mit einem gemeinsamen Ankerträger verbunden sind. Die Pumpenelemente sind bspw. als Kolben an den Enden des Ankerträgers ausgestaltet. Vorteilhaft ist eine einteilige Ausführung möglich. Alternativ können auch mehrteilige Ausführungen Verwendung finden. Diese, durch das Antriebsmodul angetriebene, Pumpenelemente wirken durch die Ausgänge des Antriebmoduls in das Pumpenmodul. Durch die enge räumliche Zuordnung der Pumpenelemente zu den jeweiligen Ausgängen kann die zur Kraftübertragung notwendige Schubstange, bzw. der Ankerträger oder allgemein ein entsprechendes Verbindungselement, kurz gehalten werden. Hierdurch wird vorteilhaft einem Abknicken der Schubstange oder des Verbindungselementes entgegen gewirkt.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung eines Mediums sieht in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Anordnung der Pumpenmodule in Gehäusen vor, die im Wesentlichen in U-Form oder in L-Form oder in Quader- oder Blockform ausgestaltet sind. Die Verwendung eines U-förmigen Gehäuses für beide Pumpenmodule ist vorteilhaft, da dieses das Antriebsmodul zumindest teilweise umschließt und beide an den gegenüberliegenden Stirnflächen des Antriebsmoduls gelegenen Ausgänge umfassen kann. Die Verwendung eines L-förmigen Gehäuses ermöglicht ebenfalls eine teilweise Umschließung des Antriebmoduls. Der Einsatz eines L-förmigen Gehäuses gegenüber einem U-förmigen Gehäuse ist vorteilhaft hinsichtlich dessen Montagefähigkeit. Weiter sieht die Erfindung eine Verwendung von Pumpengehäusen in Quader- oder allgemein in Blockform vor.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung eines Mediums sieht hierzu vorteilhaft vor, dass wenigsten eines der Pumpenmodule in einem einzigen Gehäuse angeordnet ist, welches im Wesentlichen in U-Form ausgestaltet ist. Ein einteilig ausgeführtes Pumpengehäuse in U-Form kann vorteilhaft Kräfte aufnehmen, welche durch die, Pumpenelemente in Richtung der Mittelachse der Ausgänge des Antriebsmoduls in das Pumpenmodul eingebracht werden.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Pumpenmodule in mehreren Gehäusen angeordnet sind, wobei die Gehäuse in Kombination als eine im Wesentlichen U-Form ausgestaltet sind. Hierbei ist für jedes Pumpenmodul ein eigenes Gehäuse vorgesehen. Die Teilung der U-Form kann hierbei mittig oder außermittig erfolgen. Die einzelnen Gehäuse sind dabei im Wesentlichen in L-Form ausgeführt. Der Einsatz mehrerer Gehäuse ist vorteilhaft hinsichtlich einer einfachen und erleichterten Montagefähigkeit. Die Aufnahme der beschriebenen Querkräfte wird durch eine Verbindung der Gehäuse miteinander ermöglicht, bspw. eine Verschraubung.
In einer weiteren alternativen Ausführung sind die Gehäuse im Wesentlichen in Quaderform oder in Blockform ausgestaltet. Durch die Reduzierung der U-Form oder L-Form auf eine Quader- oder Blockform kann Bauvolumen eingespart werden Vorteilhaft erweist sich neben dem verringerten Bauvolumen auch die Materialeinsparung in der Herstellung.
Die blockförmigen Pumpengehäuse werden über Verbindungen, bspw. Schraubverbindungen mit dem Ventilmodul verbunden. Neben Schraubverbindungen sind alternativ Pressverbindungen, Vernietungen und/oder Self-Clinch Verbindungen vorgesehen. Die Aufnahme der beschriebenen Querkräfte bei blockförmigen Pumpenmodulen kann durch die Befestigung der Pumpenmodule mit dem Ventilmodul ausreichend übernommen werden.
Eine bauliche Trennung, das heißt zweiteilige Ausführung, der beiden Elemente Pumpenmodul und Ventilmodul bedeutet, dass eine Schnittstelle für die Führung des Mediums entsteht, welches vom Pumpenmodul in das Ventilmodul gepumpt wird. Um eine Leckage zu vermeiden, ist vorteilhaft eine Dichtung für die Medium-führenden Bauelemente vorgesehen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein O-Ring zwischen dem Pumpenmodulgehäuse und dem Ventilgehäuse integriert. Hierbei ist sowohl für die Zuleitung, als auch für die Ableitung des Mediums eine eigene Dichtung vorzusehen. Die O-Ringe werden in dafür vorgesehene Einstiche in die Gehäusen eingelegt, welche im Anschluss gegeneinander verschraubt werden. Die Verschraubung erzeugt damit die Dicht- und die Haltekräfte.
In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass das oder die Gehäuse der Pumpenmodule als eine Verbindung des, insbesondere quaderförmig ausgestalteten, Ventilmoduls mit dem, insbesondere zylindrisch ausgestalteten, Antriebsmodul ausgestaltet sind. Diese Verbindung erfolgt sowohl hinsichtlich einer Kopplung unterschiedlicher Einführ- oder Anschlussgeometrien als auch einer gegenständlichen Verbindung der Elemente.
Die Anordnung zur Steuerung eines Mediums zeichnet sich dadurch aus, dass vorteilhaft das Ventilmodul zu der durch die Ausgänge des Antriebsmoduls definierten Achse räumlich parallel versetzt angeordnet ist. Neben der durch die Ausgänge des Antriebsmoduls definierten Mittelachse der Antriebseinrichtung ist eine weitere Achse definiert, als senkrechte Projektion der Mittelachse durch die Ausgänge des Antriebsmoduls auf die Fläche des Ventilmodulgehäuses, welche dem Antriebsmodul zugewandt ist. Der Abstand beider Achsen definiert den Versatz zwischen der Mittelachse durch die Ausgänge sowie der Fläche des Ventilmodulgehäuses. Der Versatz der Elemente ist vorteilhaft, um die erfindungsgemäße Anordnung der Elemente und ein aneinander Anliegen diese zu ermöglichen. Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, den Versatz aneinander anliegender Elemente zu vergrößern, bspw. durch L-förmige Pumpenmodulgehäuse oder weiteren dazwischen liegende Elemente, um bspw. weitere Funktionen in die Elemente zu integrieren. Alternativ kann vorteilhaft vorgesehen sein, den Versatz aneinander anliegender Elemente zu verringern, bspw. durch eine Aussparung des Ventilmoduls in welche das Antriebsmodul eingeführt oder eingepresst wird, um bspw. das Bauvolumen zu verringern.
In einer möglichen Ausgestaltung ist vorteilhaft vorgesehen, dass zur Ermöglichung der Pumpfunktionalität in den Pumpenmodulen, jeweils mindestens ein Kompressionsraum für ein, durch das Antriebsmodul bewegtes, Pumpenelement vorhanden ist. Desweiteren sind Einlass- und Auslassventile am Kompressionsraum sowie Zu- und Ableitungen für das zu befördernde Medium vorgesehen.
Vorteilhaft werden diese Elemente direkt in das Pumpenmodul integriert. Hierdurch kann eine enge räumliche Zuordnung der Pumpelemente zum Antriebsmodul geschaffen werden. Weiterhin kann dadurch das Bauvolumen der Pumpenmodule vorteilhaft genutzt werden, welches durch die Umfassung der Stirnflächen des Antriebsmoduls durch die Pumpenmodule an dieser Position entsteht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Antriebsmodul über mindestens eine elektrodynamische Antriebseinrichtung verfügt. Es ist insbesondere vorgesehen, hierfür eine elektromagnetische Antriebseinrichtung zu verwenden. Elektromagnetische Antriebseinrichtungen haben den Vorteil, dass durch das Anlegen einer Spannung ein elektromagnetisches Feld aufgebaut wird. Hierdurch kann eine bewusste Schaltung und Steuerung des Antriebs bewirkt werden. Weiterhin ist eine Linearantriebseinrichtung vorgesehen, um vorteilhaft eine Geräuschemissionsverminderung und Verschleißreduktion zu erzielen.
Das Antriebsmodul ist vorteilhaft als Linearantriebseinrichtung mit zwei elektromagnetischen Antriebseinrichtungen ausgestaltet. Die Rückstellung eines durch die erste Antriebseinrichtung in eine Richtung ausgelenkten Ankers und des damit verbundenen Pumpenelements erfolgt mittels der Aktivierung der zweiten Antriebseinrichtung sowie der Auslenkung eines zugeordneten Ankers sowie des damit verbundenen Pumpenelements durch diese Antriebseinrichtung in eine zur ersten entgegen liegenden Richtung. Hierdurch ergeben sich vorteilhaft eine Einsparung von zusätzlichen Komponenten (bspw. einer Rückstellfeder), sowie eine Reduzierung der Kosten und des Montageaufwands. Gleichzeitig erfolgt eine Reduzierung des Energieaufwands für die Auslenkung des Ankers, bspw. dadurch, dass auf die Rückstellfeder verzichtet wird, welche bei einer Auslenkung zusätzlich gespannt werden müsste, um die Rückstellung zu ermöglichen.
Das vorgesehene Antriebsmodul der Linearantriebseinrichtung ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung im Wesentlichen symmetrisch, zylinderförmig mit gegenüberliegenden Ausgängen an beiden Seitenflächen ausgeführt. Dieses weist damit keine für ein Hydraulikaggregat eines ABS-/ESP-System üblichen Einführgeometrie oder Abschlussgeometrie auf. Diese Einführgeometrie oder Abschlussgeometrie erfordern in Verbindung mit der Verwendung eines Linearantriebs eine neue geometrischen Gestaltung und Anordnung der Module. Dies wird durch die erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung eines Mediums ermöglicht.
Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, dass Komponenten, welche bisher direkt in den quaderförmigen Block eines Hydraulikaggregats eines ABS-/ESP Bremsregelsystems integriert waren, eine andere Anordnung erfahren. Vorteilhaft ist des Weiteren vorgesehen, diese nicht zu integrieren, sondern außenliegend anzuschließen. Zu nennen sind hierbei beispielsweise die Druck-Speicherpatronen, welche erfindungsgemäß an das Pumpenmodulgehäuse von außen angeschlossen werden. Hierdurch kann vorteilhaft eine Verringerung des Materialeinsatzes erzielt werden. Weiterhin liegt aufgrund der räumlichen Nähe ein kurzer Förderweg zwischen Druck-Speicherpatrone und dem Pumpenmodul vor.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vorteilhaft vor, dass das Antriebsmodul über das Pumpenmodul an dem Ventilmodul befestigt ist. Auf eine direkte Verbindung des Antriebsmoduls mit dem Ventilmodul kann dabei verzichtet werden. Hierdurch können benötigte Verbindungselemente und Montageschritte eingespart werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsmodul mittels eines umschließenden Elements mit dem Ventilmodul verbunden ist. Als umschließendes Element ist insbesondere ein schlauchschellenartiges Element vorgesehen, welches mittels Befestigungselementen, insbesondere Schrauben, mit dem Ventilmodul verbunden ist. Durch das umschließende Element kann eine gehäuselose Ausführung des Antriebmoduls Verwendung finden. Hierbei kann auf das separates, zylindrisches Gehäuse des Antriebmoduls verzichtet werden, welches den Magnetkreis umgibt. Vorteilhaft wird durch diese Ausführung auch die Wärmeübertragung von Stator und Spulen zum Ventilmodulgehäuse verbessert. Weiterhin ergeben sich Vorteile und Einsparungen in der Fertigung, bspw. dadurch, dass kein Einpressvorgang des Antriebgehäuses in das Ventilgehäuse erforderlich ist.
Wie bereits beschrieben, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, das Pumpenmodul und das Ventilmodul mittels einer Schraubverbindung, Pressverbindung, Vernietung und/oder Self-Clinch Verbindung zu verbinden. Hierfür eignet sich ein Verbindungselemente, das im Wesentlichen in Bolzenform, Hülsenform oder Nietenform ausgestaltet ist. Als vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, das Verbindungselement im Wesentlichen in Hülsenform auszuführen. Im inneren Kanal des hülsenförmigen Verbindungselements kann das zu befördernde Medium geführt werden. Um diesen Vorteil zu verwirklichen, erfolgt die Positionierung des Verbindungselements in Abstimmung mit der Positionierung der Leitung des Mediums. Hierfür ist wenigstens ein Verbindungselement als Verbindung des Ventilmoduls und Pumpenmoduls vorgesehen. Alternativ können auch mehrere Verbindungselemente für mehrere Leitungen, wie beispielsweise ein Verbindungselement je Zu- und Ableitungen des angesaugten sowie des ausgestoßenen Mediums eingesetzt werden.
Durch das Fügen der hülsenförmigen Verbindungselemente in die Gehäuse können vorteilhaft Dicht- und Haltekräfte übertragen werden. Auf die Schraubverbindungen kann verzichtet werden. Die im Wesentlichen hülsenförmigen Verbindungselemente werden zuerst in die passenden Bohrungen des Ventilmodulgehäuses oder des Pumpenmodulgehäuses eingeschoben, bzw. eingepresst. Anschließend erfolgt das Einschieben, bzw. Einpressen im Gegenstück. Die Dichtheit kann vorteilhaft durch das Übermaß der Verbindungselemente-Außendurchmesser zum Bohrungsdurchmesser erzeugt werden oder alternativ durch eine besondere Dichtungsgeometrie, z.B. SelfClinch am Verbindungselement sowie einer abgestimmten Geometrie an der Bohrung.
Die Einpresskraft für das Fügen der Verbindungselemente in die Gehäuse kann vorteilhaft über die Rohrfläche (als Fläche des Außendurchmessers abzüglich der Fläche des Innendurchmessers des Verbindungselements) oder über einen Bund am Verbindungselement übertragen werden. Der Bund des Verbindungselementes bietet sich vorteilhaft an für den zweiten Einpressschritt, weil mit dem Bund eine größerer Kraftübertragungsfläche für die Einpresskräfte zur Verfügung steht, um bspw. eine Überlastung zu vermeiden und eine unzulässige Verformung des Gehäuses zu verhindern. Weiterhin dient der Bund als Anschlag und zur Einstellung der Einpresstiefe.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Zentrierung der Statorelemente der elektromagnetischen Antriebseinrichtung, sowie der Statorspulen mit Wicklungen, über Endbleche des Stators. Ein Zusammenhalt wird dabei über zwei Deckel geschaffen, welche mittels Schrauben und Muttern miteinander verbunden sind und dadurch die Statorspulen fixieren. Der Abstand der Mittelpunkt der beiden Statorspulen wird über ein distanzierendes Mittelelement des Stators definiert. Die Statorelemente können aus einem oder mehreren Statorsegmenten zusammengesetzt sein.
Mit Vorteil kann versehen sein, dass die elektrische Kontaktierung des Antriebsmoduls durch die Gehäuse des Ventilmoduls sowie des Pumpenmoduls geführt wird. Hierdurch werden kurze Wege für die elektrische Kontaktierung und damit bspw. auch geringere Widerstände ermöglicht. Weiterhin wird dadurch auch ein Schutz der Leitungen ermöglicht.
Die Erfindung betrifft weiterhin als vorteilhafte Ausgestaltung eine Anordnung zur Steuerung eines Mediums mit einem Ventilmodul, Pumpenmodul und Antriebsmodul als Pumpensystemanordnung für ein Hydraulikaggregat eines ABS-/ESP-System
Ausführungsbeispiele (Zeichnungen / Beschreibung):
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne dass dabei eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
1 eine schematische Ausführungsform der Anordnung von Antriebsmodul, Pumpenmodul und Ventilmodul, bei welcher die Pumpenmodule in einem U-förmig ausgeprägten Gehäuse integriert sind, welches transparent dargestellt ist.
2 eine alternative Ausführungsform der Steuerungsanordnung, bei welcher die Pumpenmodule jeweils in zwei separaten, L-förmigen Gehäusen integriert sind und außenliegende Druckkammern an die Gehäuse angeschlossen sind.
3 eine alternative Ausführungsform der Steuerungsanordnung, bei welcher die Pumpenmodule jeweils in zwei separaten, block-förmigen Gehäusen integriert sind.
4 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Steuerungsanordnung mit transparent dargestelltem Ventil- und Pumpenmodul sowie Darstellung des angesaugten Fluides.
5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Steuerungsanordnung mit transparent dargestelltem Ventil- und Pumpenmodul sowie Darstellung des ausgeschobenen Fluides.
6 eine Schrägansicht einer Ausführungsform der Steuerungsanordnung mit zwei außenliegende Druckkammern, welche an das Gehäuse des Pumpenmoduls angeschlossen sind.
7 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Steuerungsanordnung mit transparent dargestelltem Ventil- und Pumpenmodul und einem Antriebsmodul, welches über eine schlauchartige Schelle mit dem Ventilmodul verbunden ist.
8 einen Längsschnitt durch das Antriebsmodul mit zwei Antriebseinrichtungen sowie einem bewegten Anker und Kolben, welche in das Pumpenmodul wirken.
9 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Steuerungsanordnung mit Darstellung eines hülsenförmigen SelfClinch Verbindungselements, durch welche das Fluid geführt wird.
10 eine schematische Ausführungsform eines hülsenförmigen SelfClinch Verbindungselements.
Die 1 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung der Elemente Pumpenmodul 101, Antriebsmodul 103 sowie Ventilmodul 105.
Das Antriebsmodul 101 weist dabei mindestens eine Antriebseinrichtung 116 auf, welche als elektromagnetische Antriebseinrichtung 116 ausgestaltet ist. Hierfür ist eine elektrische Kontaktierung 120 vorgesehen.
Die Antriebseinrichtung 116 ist zylindrisch ausgestaltet. Ebenfalls weist das Gehäuse 104 des Antriebsmoduls 103 eine zylindrische Form auf.
An den Stirnflächen 117 des Antriebmoduls 103 befinden sich Ausgänge 107. Die Ausgänge 107 befinden sich zentriert bezüglich mindestens einen Antriebseinrichtung 116 des Antriebmoduls 103. Für die Stirnflächen 117 ist ein mittiger Ausgang 107 vorgesehen. Die beiden Ausgänge 107 eines Antriebsmoduls 103 definieren eine Mittelachse 109 des Antriebmoduls 103.
Die Ausgängen 107 ermöglichen eine Interaktion zwischen dem Antriebsmodul 101 und dem Pumpenmodul 103 über ein Pumpenelement 108. Das Pumpenelement 108 wird durch die elektromagnetische Antriebseinrichtung 116 angetrieben. Das Pumpenelement 108 ist als Hubkolben ausgestaltet. Das Pumpenelement 108 wirkt dabei in einen Kompressionsraum 110 des Pumpenmoduls 101.
Durch das Eindringen des Pumpenelements 108 in den Kompressionsraums 110 wird dort ein Medium 115, bspw. ein Fluid, verdichtet. Die Verwendung der zusätzlichen Elementen Zuleitung 113, Einlassventil 111, Auslassventil 112 sowie Ableitung 114 ermöglicht eine Förderung des Mediums 115. Die Elemente sind dabei in das Pumpenmodul 101 integriert.
Das zu fördernde Medium kann dabei durch ein Ventil 401 (4) des Ventilmoduls 105 von extern zugeführt werden oder aus einem internen Speicher stammen. Ein derartiger interner Speicher für das Medium ist in dem Beispiel in 1 als eine Druckkammer 119 ausgestaltet und abgebildet. Diese Druckkammer 119 ist in das Pumpengehäuse 102 integriert. Insbesondere ist für jedes Pumpenmodul 101 eine eigene Druckkammer 119 vorgesehen.
Die beiden Pumpenmodule 101, von denen in 1 nur eines dargestellt ist, sind in ein gemeinsames Gehäuse 102 integriert. Dieses ist U-förmig ausgestaltet und transparent dargestellt. Das U-förmige Pumpengehäuse 102 umfasst dabei teilweise das Antriebsmodul 103. Die Ausgänge 107 des Antriebsmoduls 103 auf den gegenüberliegenden Stirnflächen 117 werden vollständig umschlossen.
Neben der durch die Ausgänge 107 des Antriebsmoduls 103 definierten Mittelachse 109 der Antriebseinrichtung 116 ist eine weitere Achse 121 in der 1 dargestellt. Die Achse 121 ist die senkrechte Projektion der Achse 109 auf die Fläche 118 des Ventilmodulgehäuses 106, welche dem Antriebsmodul 103 zugewandt ist. Weiterhin ist der Versatz 122 zwischen der Achse 109 sowie der Achsenprojektion 121 dargestellt.
Die 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Steuerungsanordnung. Die beiden Pumpenmodule 101 sind jeweils in separaten Gehäusen 202 angeordnet. Die beiden Gehäuse 202 weisen jeweils eine L-Form auf. Grundsätzlich wird auf die vorstehenden Ausführungen zu der Ausführungsform in 1 verwiesen.
Die L-förmigen Pumpengehäuse 202 umfassen jeweils einen der Ausgänge 107 des Antriebsmoduls 103. Weiterhin ist zu erkennen, dass die Stirnfläche 117 des Antriebsmoduls 103 nicht vollständig umschlossen sein muss.
Die durch die Ausgänge 107 bezüglich des Kompressionsraums 110 wirkenden Pumpenelemente 108 erzeugen Druckkräfte auf das Pumpengehäuse 202 in Richtung der Mittelachse 109 der Antriebseinrichtung 116. Aufgrund der Zweiteilung des Pumpengehäuses 202 werden Verbindungen 203 eingesetzt, um die wirkenden Druckkräfte aufzunehmen. Diese sind über Schrauben umgesetzt.
Darüber hinaus zeigt 2 eine alternative Ausführungsform zur Zwischenspeicherung des Mediums 115. Diese erfolgt über eine außenliegende Druckkammer 201, welche an das Pumpengehäuse 102 angeschlossen ist. Insbesondere ist für jedes Pumpenmodul 101 eine eigene Druckkammer 201 vorgesehen.
Die 3 zeigt eine weitere Alternative der Steuerungsanordnung. Erneut sei auf die vorstehenden Ausführungen zu den Ausführungsformen in 1 und 2 verwiesen. Der grundlegende Unterschied besteht darin, dass die Pumpenmodule 101 jeweils in einem separaten blockförmigen Gehäuse 302 integriert sind.
Die blockförmigen Gehäuse 302 umfassen teilweise das Antriebsmodulgehäuse 107 sowie Bereiche der Stirnflächen 117 des Antriebsmoduls 103. Die Ausgänge 107 des Antriebmoduls 103 sind dabei vollständig vom Pumpengehäuse 302 umfasst.
Die blockförmigen Gehäuse 302 sind über Befestigungen 301 mit dem Ventilmodulgehäuse 106 verbunden. Diese Befestigungen 301 sind vorteilhaft lösbare Schraubenverbindungen. Die bauliche Verbindung des Antriebsmoduls 103 mit dem Ventilmodul 105 erfolgt über ein Einpressen des Antriebsmodulgehäuses 104 in das Ventilmodulgehäuse 106.
Eine wirkungsbezogene Verbindung verläuft weiterhin über die, mit dem Ankerträger 804 verbundenen und durch die Antriebseinrichtung 116 angetriebenen, Pumpenelemente 108, welche beidseitig, jeweils eines zu einer Seite, in einen Kompressionsraum 110 wirken und dadurch ein Medium 115 fördern, welches über die Ventile 401 zugeführt, über das Ventilmodul 105 verteilt und über die Ventile 402 abgeführt wird.
Die 4 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Steuerungsanordnung mit transparent dargestelltem Ventilmodul sowie Pumpenmodul in einem blockförmigen Gehäuse. Erneut sei auf die vorstehenden Ausführungen zu den Ausführungsformen der bisherigen Figuren verwiesen.
Deutlich ist hier die teilweise Versenkung des Antriebsmodulgehäuses 104 in das Ventilmodulgehäuse 106 zu erkennen, wodurch vorteilhaft das Bauvolumen des Systems verringert werden kann.
In der transparenten Seitenansicht ist weiterhin der Weg des durch die Fördereinrichtung des Pumpenmoduls 101 angesaugten Fluides dargestellt. Dieses kann sowohl durch ein Ventil 401 von extern zugeführt werden, als auch aus einem internen Zwischenspeicher, bspw. der Druckkammer 119 entstammen. Über die Zuleitungen 113 und das Einlassventil 111 wird dieses in den Kompressionsraum 110 geleitet.
Beim Übergang des Fluides vom Ventilmodulgehäuse 106 zu dem mittels der Verschraubung 301 angeschlossenen Pumpenmodulgehäuse 302 ist eine Dichtung 403 vorgesehen. Es ist sowohl für die Zuleitung 113, als auch für die Ableitung 114, jeweils eine Dichtung 403 dargestellt.
Die 5 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Steuerungsanordnung mit transparent dargestelltem Ventilmodul sowie Pumpenmodul in einem blockförmigen Gehäuse. Erneut sei auf die vorstehenden Ausführungen zu den Ausführungsformen der bisherigen Figuren verwiesen.
In der transparenten Seitenansicht ist weiterhin der Weg des durch die Fördereinrichtung des Pumpenmoduls 101 ausgeschobenen Fluides dargestellt. Dieses wird vom Kompressionsraum 110, über das Auslassventil 112, die Ableitungen 114 sowie über das Ventil 402 abgeführt.
Die 6 zeigt eine Schrägansicht einer alternativen Ausführungsform der Steuerungsanordnung mit am Gehäuse angeschlossenen Druckkammern 201. Es sei auf die vorstehenden Ausführungen zu den Ausführungsformen der bisherigen Figuren verwiesen.
Die externen Druckkammern 201 sind dabei an das Gehäuse 102 des Pumpenmoduls 101 außenliegenden angeschlossen. Für jedes Pumpenmodul 101 ist eine Druckkammer 201 vorgesehen.
Die 7 zeigt eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der Steuerungsanordnung mit transparent dargestelltem Ventilmodul 105 sowie Pumpenmodul 101 in einem blockförmigen Gehäuse 302. Erneut sei auf die vorstehenden Ausführungen zu den Ausführungsformen der bisherigen Figuren verwiesen
Im Gegensatz zu bisherigen Ausführungen ist die elektromagnetische Antriebseinrichtung 116 hierbei gehäuselos ausgeführt. Es besteht damit kein Gehäuse um den Magnetkreis der Antriebseinrichtung. Das Antriebsmodul 103 mit der Antriebseinrichtung 116 wird mittels einem schlauchschellenartigen Zusatzelement 701 und Befestigungselementen 702 am Pumpengehäuse 102 befestigt.
Die 8 zeigt einen Längsschnitt durch das Antriebsmodul 103 sowie die durch die Antriebseinrichtungen 116 bewegten und mit dem Ankerträger 804 verbundenen Pumpenelemente 108.
Die 8 zeigt dabei ein Ausführungsbeispiel mit zwei Antriebseinrichtungen 116 sowie einem bewegten Ankerträger 804 und damit verbundenen Ankern 805. Der Ankerträger 804 ist mit den Pumpenelementen 108 verbunden, welche als Hubkolben ausgestaltet sind und in den Kompressionsraum 110 des Pumpenmoduls 101 wirken.
Die Antriebseinrichtungen 116 bestehen jeweils aus einem Statorelement 806 und den Statorspulen 807, 808. Durch eine elektrische Schaltung kann zwischen einer aktivierten Statorspule 808 sowie nicht-aktivierten Statorspule 807 geschalten werden. Bei einer Aktiv-Schaltung entsteht ein magnetischer Fluss entlang der Hauptflusslinie 809. Das so entstehende magnetische Feld, wirkt auf den aktiven ferromagnetischen Teil des zugeordneten Ankers 805 und zieht diesen in die Position des geringsten magnetischen Widerstands.
Eine wechselweise Aktivierung der Statorspulen 807 und 808 der Antriebseinrichtungen 116 führt zu einer oszillierenden und gegenläufigen Hubbewegung des mit den beiden Ankern 805 verbundenen Ankerträgers 804, bzw. der damit verbundenen Pumpenelementen 108.
Die Breite des Statorelements 806 sowie des Ankers 805 ist bezüglich der Entwicklung des magnetischen Flusses 809 aufeinander abgestimmt und in dem Ausführungsbeispiel annähernd gleich. Um eine gegengerichtete Hubbewegung bei jeweiliger Aktivierung einer Statorspule 808 zu ermöglichen, sind für die Mittelpunkte der beiden Statorspulen 807, 808 im Vergleich zu den Mittelpunkten der Anker 805 unterschiedliche Abstände definiert. Der Abstand der Mittelpunkt der beiden Statorspulen 807, 808 wird über ein distanzierendes Mittelelement 802 des Stators definiert. Der Abstand der Mittelpunkt der beiden Anker 805 wird über ein distanzierendes Mittelelement 803 des Ankers definiert. Die Zentrierung der Statorelemente 806 erfolgt über Endbleche 801 des Stators. Ein Zusammenhalt wird in dem Ausführungsbeispiel über zwei Verbindungselemente 810 geschaffen, welche mittels Schrauben 815 und Muttern 816 miteinander verbunden und fixiert sind
Des Weiteren sind Elemente zur Lagerung und Dichtung des Ankerträgers 804, bzw. der Pumpenelemente 108 vorgesehen. Hierzu zählen Führungsring 811, Stützring 812, Distanzelement 813, Dichtungsring 814.
Die 9 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Steuerungsanordnung mit Darstellung einer SelfClinch Verbindung 901 der beiden Gehäuse 106, 302 des Ventil- und Pumpenmoduls. Es sei auf die vorstehenden Ausführungen zu den Ausführungsformen der bisherigen 4 und 5 verwiesen.
Hierbei ist zu bemerken, dass die Befestigung des Pumpenmodulgehäuses 302 mit dem Ventilmodulgehäuse 106 in den bisherigen Figuren durch Schraubverbindungen 301 erfolgt ist. 9 zeigt hingegen ein eingepresstes Verbindungselement 901 zur Verbindung der beiden Gehäuse. Auf die Schraubverbindungen 301 kann verzichtet werden.
Das Verbindungselement 901 ist dabei im Wesentlichen in Hülsenform ausgeführt. Im inneren Kanal 902 des Verbindungselements 901 kann damit das angesaugte, bzw. ausgestoßene Medium 115 geführt werden. Um diesen Vorteil zu nutzen, erfolgt die Positionierung des Verbindungselements 901 in Abstimmung mit der Positionierung der Zu- und Ableitungen 113, 114.
Die 10 zeigt eine schematische Ausführungsform einer SelfClinch Verbindung mit Fluidführung. Hierbei sei insbesondere auf die Ausführungen zu 9 verwiesen. Das Verbindungselement 901 weist dabei eine strukturierte Oberfläche 1002 auf, welche ein Verklemmen beim Einpressen und eine Abdichtung der Verbindung unterstützt. Die SelfClinch Verbindung des Verbindungselements 901 übernimmt damit Haltekräfte und ermöglich eine dichte Verbindung der mittels ihr verbundenen Elemente.
Ein Bund 1001 des Verbindungselements 901 dient als Anschlag und zur Einstellung der Einpresstiefe. Gleichzeitig dient die Bundfläche 1004 neben der Rohrfläche 1003 als Anlagefläche beim Einpressvorgang.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1942945 [0003]

Claims

Anordnung zur Steuerung eines Mediums mit – wenigstens einem Antriebsmodul (103), welches mindestens zwei axial versetzte Ausgänge (107) aufweist, – wenigstens zwei mit jeweils einem der Ausgänge (107) des Antriebsmoduls (103) verbundene Pumpenmodule (101), welche ein Medium (115) fördern, und – wenigstens einem Ventilmodul (105) mit einem Schaltkreis, welches zur Steuerung des durch die Pumpenmodule (101) geförderten Mediums (115) vorgesehen ist, und – einer zu der durch die Ausgänge (107) des Antriebsmoduls (103) definierten Achse (109) räumlich versetzten Anordnung des Ventilmoduls (105).
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Pumpenmodule (101) und das Ventilmodul (105) baulich getrennte Einheiten bilden.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Pumpenmodule (101) mit dem Ventilmodul (105) eine einteilig ausgeführte bauliche Einheit bildet.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenmodule (101) das Antriebsmodul (103) zumindest teilweise umschließen.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenmodule (101) die Ausgänge des Antriebsmodul (103) umschließen.
Anordnung nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Pumpenmodule (101) in Gehäuse angeordnet ist, die im Wesentlichen in U-Form (102) oder L-Form (202) oder in Quaderform oder Blockform (302) ausgestaltet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass – wenigstens eines der Pumpenmodule (101) in einem einzigen Gehäuse, das im Wesentlichen in U-Form (102) ausgestaltet ist, angeordnet ist oder – die Pumpenmodule (101) in mehreren Gehäusen angeordnet sind, die – in Kombination im Wesentlichen in U-Form (102) ausgestaltet sind oder – im Wesentlichen in L-Form (202) ausgestaltet sind oder – im Wesentlichen in Quaderform oder Blockform (302) ausgestaltet sind. – wobei das oder die Gehäuse (102, 202, 302) als eine Verbindung des insbesondere quaderförmig ausgestalteten, Ventilmodulgehäuses (106) mit dem, insbesondere zylindrisch ausgestalteten, Antriebsmodulgehäuses (104) ausgestaltet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmodul (105) bezüglich einer Fläche des Ventilmodulgehäuses (106), welche dem Antriebsmodul (103) zugewandt ist, zu der durch die Ausgänge (107) des Antriebsmoduls (103) definierten Achse (109) räumlich parallel versetzt angeordnet ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Fläche eine Seite des Ventilmodulgehäuses (106) ist, durch die das geförderte Medium (115) von dem Pumpenmodul (101) in das Ventilmodul (105) gelangt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Elemente in das Pumpenmodul (101) integriert sind, welche – als mindestens ein Kompressionsraum (110) für ein, durch das Antriebsmodul (103) bewegtes, Pumpenelement (108) und/oder – als Ein-/Auslassventile (111, 112) und/oder – als Zu- und Ableitungen (113, 114) für ein zu beförderndes Medium (115) ausgestaltet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (103) mindestens eine Antriebseinrichtung (116), insbesondere eine Linearantriebseinrichtung, aufweist und die Antriebseinrichtung (116) als elektrodynamische, insbesondere elektromagnetische, Antriebseinrichtung ausgestaltet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss von Komponenten, insbesondere bisher direkt an ein Gesamtgehäuse angeschlossener und/oder bisher direkt in ein Gesamtgehäuse integrierter Komponenten, an oder in das Pumpenmodulgehäuse (102, 202, 302) vorgesehen ist, insbesondere von einer oder mehreren Druck-Speicherpatronen (119, 201).
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodulgehäuse (104) über das Pumpenmodulgehäuse (102, 202, 302) an dem Ventilmodulgehäuse (106) befestigt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodulgehäuse (104) mittels eines schlauchschellenartigen Elements (701) mit dem Ventilmodulgehäuse (106) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verbindungselement (901) das Pumpenmodulgehäuse (102, 202, 302) mit dem Ventilmodulgehäuse (106) verbindet, welches – im Wesentlichen in Bolzenform, Hülsenform oder Nietenform und/oder – mit einem Mittelbund (1001) ausgestaltet ist und/oder – mittels einer Verschraubung, Verpressung, Vernietung und/oder SelfClinch Verankerung die Gehäuse verbindet.
Anordnung nach Anspruch 1, 9 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verbindungselement (901) das Pumpenmodulgehäuse (102, 202, 302) mit dem Ventilmodulgehäuse (106) verbindet, welches als Zuund/oder Ableitung für das zu befördernde Medium (115) ausgestaltet ist.
Anordnung nach Anspruch 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Antriebseinrichtungen (116) Magnetkerne (807, 808) aufweisen, welche über Endbleche (801) bezüglich der Anker (805) der Antriebseinrichtungen (116) zentriert werden.
Anordnung nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung (120) des Antriebsmoduls (103) durch das Ventilmodulgehäuse (106) sowie das Pumpenmodulgehäuse (102, 202, 302) geführt wird.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmodul (105), Pumpenmodul (101) und Antriebsmodul (103) als Pumpensystemanordnung für ein ABS-/ESP-System ausgestaltet ist.