DE102017214593A1

DE102017214593A1 - Kolbenpumpenaggregat für eine hydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102017214593A1
Application number: DE102017214593.5A
Authority: DE
Inventors: Matthias Mayr; Andreas Weh; Matthias Koehler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2019-02-28
Also published as: EP3673177A1; CN110945242A; US11248600B2; US20210122342A1; CN110945242B; KR102518760B1; KR20200044854A; WO2019037967A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kolbenpumpenaggregat (1) für eine hydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit einem Elektromotor (2), einem Planetengetriebe (3), einem Schraubgetriebe (4) und einem in einem Zylinder (7) verschieblichen Kolben (5). Zu einer Drehsicherung des Kolbens (5) im Zylinder (7) weist der Kolben (5) einen durch Formschluß mit ihm drehfesten und durch Umformen mit ihm verbunden Ring (15) mit halbkreisförmigen Nuten an seinem Außenumfang auf, in die Zylinderstifte (13) greifen, die fest achsparallel im Zylinder (7) angeordnet sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Kolbenpumpenaggregat für eine hydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Kolbenpumpen dienen in hydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlagen zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks für eine Betriebsbremsung mit Fremdkraft und/oder in schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlagen ebenfalls zur Erzeugung eines Bremsdrucks und zu einer Förderung von Bremsflüssigkeit aus Radbremsen nach einer Druckabsenkung zurück zu den Radbremsen um die Radbremsdrücke wieder zu erhöhen oder zurück in Richtung eines Hauptbremszylinders während einer Schlupfregelung.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kolbenpumpenaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist zur Erzeugung eines Bremsdrucks und/oder zur Förderung von Bremsflüssigkeit in einer hydraulischen Fremdkraft- und/oder schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Es weist einen Elektromotor als Antrieb, ein Schraubgetriebe, beispielsweise einen Spindeltrieb, der eine drehende Antriebsbewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung wandelt, und eine Kolben-Zylinder-Einheit auf, deren Kolben mit dem Schraubgetriebe im Zylinder verschiebbar ist. Dabei geht es um eine Relativbewegung zwischen Kolben und Zylinder, es kann auch der Zylinder auf dem Kolben verschoben werden. Dem Elektromotor und dem Schraubgetriebe kann ein Untersetzungsgetriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe, zwischengeschaltet sein.
Zu einer Drehsicherung des Kolbens im Zylinder weist der Kolben ein radial abstehendes Drechsicherungselement auf, das drehfest und vorzugsweise auch axialfest mit dem Kolben ist und das sich in mindestens einer und vorzugsweise beiden Umfangsrichtungen an einem Widerlager des Zylinder abstützt. Das Widerlager kann beispielsweise ein achsparallel im Zylinder festgelegter Zylinderstift oder eine achsparallele oder auch wendelförmige Rippe sein. Die Abstützung des Drechsicherungselements des Kolbens am Widerlager hält den Kolben gegen Mitdrehen mit dem Schraubgetriebe bei seiner Axialverschiebung im Zylinder. Der Kolben kann sich ausschließlich ohne Drehung axial im Zylinder verscheiben, er kann sich aber auch bei seiner Axialverschiebung im Zylinder verdrehen, d. h. eine Schraubbewegung ausführen, er darf sich jedoch nicht frei im Zylinder drehen können. Vorzugsweise ist die Abstützung des Drehsicherungselements am Widerlager in Umfangsrichtung spielfrei oder weist wenig Spiel auf; allerdings ist Spiel in Umfangsrichtung möglich, so dass sich der Kolben begrenzt im Zylinder drehen kann.
Das Drehsicherungselement ist ein vom Kolben separates Bauteil oder jedenfalls ein separat vom Kolben hergestelltes Bauteil, das drehfest am Kolben angeordnet ist.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Drehsicherungselement ein drehfest und wie ein Flansch am Kolben angeordneter Ring, der umlaufend radial vom Kolben absteht oder umlaufend radial über den Kolben übersteht. Der Ring kann an einem Ende des Kolbens oder mit Abstand von Enden des Kolbens an in axialer Richtung an sich beliebiger Stelle des Kolbens angeordnet sein.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Gegenstand des Anspruchs 10 ist ein Hydraulikblock eines Hydraulikaggregats für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, insbesondere eine Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage und/oder eine Fahrzeugbremsanlage mit einer Schlupfregelung. Der Hydraulikblock ist bzw. wird mit Magnetventilen und weiteren hydraulischen Bauelementen der Fahrzeugbremsanlage bestückt, die einer Bremsdruckregelung oder einer Bremsdrucksteuerung bei einer Fremdkraftbremsung und/oder während einer Schlupfregelung dienen. Der Hydraulikblock weist eine Bohrung, Ansenkung oder dergleichen als Aufnahme für den Zylinder des Kolbenpumpenaggregats auf, der Elektromotor mit dem Schraubgetriebe und ggf. einem zwischengeschalteten Untersetzungsgetriebe ist oder wird außen am Hydraulikblock angebracht. Das Kolbenpumpenaggregat ist ebenfalls ein hydraulisches Bauelement der Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage oder der Schlupfregelung. Bestückt mit den hydraulischen Bauelementen bildet der Hydraulikblock ein Hydraulikaggregat, das durch eine oder mehrere Bremsleitungen an einen Hauptbremszylinder angeschlossen wird, sofern es den Hauptbremszylinder nicht enthält, und an das durch Bremsleitungen hydraulische Radbremsen der Fahrzeugbremsanlage angeschlossen werden.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Achsschnitt eines erfindungsgemäßen Kolbenpumpenaggregats;
2 einen Kolben des Kolbenpumpenaggregats aus 1 in perspektivischer Explosionsdarstellung;
3 einen vergrößerten Ausbruch einer Stirnansicht des Kolbens und eines Zylinders des Kolbenpumpenaggregats aus 1 mit axialer Blickrichtung; und
4 eine vergrößerte Einzelheit des Kolbens des Kolbenpumpenaggregats aus 1 mit Blickrichtung radial von innen.

Ausführungsform der Erfindung
Das in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße Kolbenpumpenaggregat 1 ist zu einer Druckerzeugung in einer hydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage und/oder zur Druckerzeugung und zu einer Förderung von Bremsflüssigkeit in einer schlupfgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlage während einer Schlupfregelung vorgesehen. Solche Schlupfregelungen sind beispielsweise Bremsblockierschutz-, Antriebsschlupf-, Fahrdynamikregelungen und elektronische Stabilitätsprogramme, für die die Abkürzungen ABS, ASR, FDR und ESP gebräuchlich sind.
Zum Antrieb weist das erfindungsgemäße Kolbenpumpenaggregat 1 einen Elektromotor 2 auf, mit dem ein Planetengetriebe 3 antreibbar ist, das allgemein auch als mechanisches Untersetzungsgetriebe aufgefasst werden kann. Das Planetengetriebe 3 treibt ein Schraubgetriebe 4 drehend an, das die Drehbewegung in eine Verschiebung wandelt um einen Kolben 5 einer Kolben-Zylinder-Einheit 6 in einem Zylinder 7 zu verschieben. In der beschriebenen und erläuterten Ausführungsform der Erfindung ist das Schraubgetriebe 4 ein Kugelgewindetrieb. Der Kolben 5 ist axial im Zylinder 7 verschieblich, eine Verschieberichtung des Kolbens 5 im Zylinder 7 ist also axial.
Das Planetengetriebe 3 treibt eine Mutter 8 des Schraubgetriebes 4 drehend an und die Mutter 8 verschiebt eine Spindel 9 des Schraubgetriebes 4. Davon abweichend kann auch umgekehrt die Spindel 9 drehend angetrieben und die Mutter 8 zusammen mit dem Kolben 5 verschoben werden. Ein dem Planetengetriebe 3 und dem Elektromotor 2 fernes Ende der Spindel 9 ist durch einen mit ihr einstückigen Zapfen 10, der in ein Sackloch in einem Kolbenboden 11 des Kolbens 5 eingepresst ist, drehfest und axialfest mit dem Kolben 5 verbunden, so dass sich der Kolben 5 mit der Spindel 9 verschiebt. In der beschriebenen und gezeichneten Ausführungsform der Erfindung weist der Zapfen 10 der Spindel 9 einen Rändel mit achsparallelen Rillen auf.
Der Kolben 5 ist als Hohlkolben ausgeführt, der an einem dem Planetengetriebe 3 und dem Elektromotor 2 fernen Ende einstückig von seinem Kolbenboden 11 geschlossen ist und der die Mutter 8 des Schraubgetriebes 4 im Zylinder 7 der Kolben-Zylinder-Einheit 6 umschließt. Die genannten Bauteile des Kolbenpumpenaggregats 1, das heißt der Elektromotor 2, das zwischen dem Elektromotor 2 und dem Schraubgetriebe 4 angeordnete Planetengetriebe 3, das Schraubgetriebe 4, der Kolben 5 und der Zylinder 7 sind koaxial.
Zu einer Drehsicherung des Kolbens 5 im Zylinder 7 weist der Zylinder 7 innen drei über einen Umfang verteilte, achsparallele Nuten 12 mit halbkreisförmigen Querschnitten auf, in denen Zylinderstifte 13 als Widerlager 14 einliegen ( 3).
Bestandteil der Drehsicherung ist auch ein Ring 15, der starr am Kolben 5 angeordnet und in 2 und 3 zu sehen ist. Der Ring 15 weist einen rechteckigen, nahezu quadratischen Ringquerschnitt auf, der radial etwas größer als axial ist. Der Ring 15, der allgemein auch als Drehsicherungselement 16 aufgefasst werden kann, ist nahe an einem dem Planetengetriebe 3 und dem Elektromotor 2 zugewandten Ende des Kolbens 5 in einer Radialebene des Kolbens 5 angeordnet und umschließt den Kolben 5 nach Art eines Flanschs. Der Ring 15 steht radial nach außen vom Kolben 5 ab. Der Ring 5 weist drei halbkreisförmige Nuten 17 in seinem Außenumfang auf, die den Ring 5 achsparallel durchsetzen. In die Nuten 17 des das Drehsicherungselement 16 bildenden Rings 15 greifen die Zylinderstifte 13, die achsparallel und nach innen überstehend in den Nuten 12 im Zylinder 7 angeordnet sind. Mit seinen Nuten 17 stützt sich der das Drehsicherungselement 16 des Kolbens 5 bildende Ring 15 in beiden Umfangsrichtungen an den die Widerlager 14 im Zylinder 7 des erfindungsgemäßen Kolbenpumpenaggregats 1 bildenden Zylinderstiften 13 ab. Der Kolben 5 ist dadurch drehfest und axial verschieblich im Zylinder 7.
Im Ausführungsbeispiel sind die Nuten 12, 17 und die Zylinderstifte 13 gleichmäßig über den Umfang verteilt. Ebenso ist eine ungleichmäßige Verteilung und/oder eine andere Anzahl als drei Nuten 12, 17 und drei Zylinderstifte 13 möglich. Grundsätzlich genügen eine Nut 12, 17 und ein Zylinderstift 13, es können allerdings auch zwei, vier oder mehr Nuten 12, 17 und Zylinderstifte 13 sein. Anstelle von Zylinderstiften 13 sind auch andere Widerlager 14 möglich, beispielsweise im Zylinder 7 nach innen abstehende, achsparallele oder schraubenlinienförmige Rippen, die in kongruente oder ähnliche Nuten in dem das Drehsicherungselement 16 des Kolbens 5 bildenden Ring 15 greifen (nicht dargestellt).
An seinen Nuten 17 weist der Ring 15 radial nach innen überstehende Laschen 18 auf, die in korrespondierenden Aussparungen 19 in dem dem Planetengetriebe 3 und dem Elektromotor 2 zugewandten Ende des Kolbens 5 aufgenommen sind, wodurch der Ring 15 in einer Richtung axialfest und drehfest mit dem Kolben 5 ist. Die Laschen 18 können allgemein auch als Formschlusselemente 20 und die Aussparungen 19 als korrespondierende Aufnahmen 21 aufgefasst werden.
Der Ring 15 ist auf den Kolben 5 aufgesetzt und er federt aufgrund der Nuten 17 und der nach innen stehenden Laschen 18, die durch die Nuten 17 U- oder C-förmige Bügel bilden, in Umfangsrichtung und in radialer Richtung. Der das Drehsicherungselement 16 des Kolbens 5 bildende Ring 15 ist um den Kolben 5 gespannt und liegt mit einer Vorspannung am Kolben 5 an. An seinem Innenumfang weist der Ring 15 niedrige, nach innen abstehende Erhöhungen als Abstützelemente 22 auf, die beiderseits der und nahe an den Laschen 18 in Umfangsrichtung zu den Laschen 18 versetzt angeordnet sind und mit denen der Ring 15 am Außenumfang des Kolbens 5 anliegt.
Die die Aufnahmen 21 bildenden Aussparungen 19 im Ende des Kolbens 5 sind tiefer als der Ring 15 dick ist. Beiderseits der Aussparungen 19 ist ein Stirnrand des Kolbens 5 wie in 4 zu sehen die die Formschlusselemente 20 bildenden Laschen 18 des das Drehsicherungselement 16 bildenden Rings 5 übergreifend umgeformt, so dass der Ring 15 durch Umformen axialfest mit dem Kolben 5 verbunden ist.
In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung bestehen die Zylinderstifte 13 und der das Drehsicherungselement 16 bildende Ring 15 aus Stahl, Keramik oder Faserverbundkeramik und der Kolben 5 und der Zylinder 7 aus einer Aluminiumlegierung. Allgemein gesagt bestehen die Zylinderstifte 13 und der Ring 15 aus einem verschleißfesteren Material als der Kolben 5 und der Zylinder 7. Der Ring 15 kann unabhängig von dem Material, aus dem er besteht, eine Gleitschicht auf seiner Außenumfangsfläche, also auf der Oberfläche, die dem Zylinder 7 zugewandt ist, aufweisen. Eine solche Gleitschicht besteht aus einem reibungsmindernden und/oder verschleißfesteren Material als der Ring 15 selbst.
Das erfindungsgemäße Kolbenpumpenaggregat 1 ist an und in einem Hydraulikblock 23 einer Schlupfregelung einer im Übrigen nicht dargestellten, hydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage angeordnet, wobei das Kolbenpumpenaggregat 1 Teil der Schlupfregelung ist. Solche Schlupfregelungen und Hydraulikblöcke 23 sind dem Fachmann an sich bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Der Hydraulikblock 23 dient einer mechanischen Befestigung und einer hydraulischen Verschaltung hydraulischer, elektrohydraulischer und elektronischer Bauelemente der Schlupfregelung, zu denen außer dem Kolbenpumpenaggregat 1 Magnetventile, Rückschlagventile, Hydrospeicher und Dämpferkammern gehören, die in und am Hydraulikblock 23 angeordnet und durch eine nicht gezeichnete Verbohrung des Hydraulikblocks 23 entsprechend einem hydraulischen Schaltplan der Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage und einer Schlupfregelung hydraulisch miteinander verschaltet sind.
Dabei ist der Zylinder 7 des Kolbenpumpenaggregats 1 in einem Durchgangsloch des Hydraulikblocks 23 angeordnet, das allgemein auch als Aufnahme des Hydraulikblocks 23 für den Zylinder 7 des Kolbenpumpenaggregats 1 aufgefasst werden kann. Der Elektromotor 2 des Kolbenpumpenaggregats 1 ist außen an einer Seite des Hydraulikblocks 23 angeordnet, beispielsweise mit dem Hydraulikblock 23 verschraubt. Bestückt mit dem Kolbenpumpenaggregat 1 und den weiteren Bauelementen der Schlupfregelung bildet der Hydraulikblock 23 ein Hydraulikaggregat, das Teil bzw. ein Kernstück der Schlupfregelung ist. Bei einer Betriebsbremsung wird ein Bremsdruck der Fahrzeugbremsanlage per Fremdkraft mit dem erfindungsgemäßen Kolbenpumpenaggregat 1 erzeugt.
Der Hydraulikblock 23 kann eine Hauptbremszylinderbohrung 24 zu einer Unterbringung eines nicht gezeichneten, muskelkraftbetätigten Hauptbremszylinders im Hydraulikblock 23 aufweisen. Möglich ist auch ein Anschluss des Hydraulikblocks 23 bzw. Hydraulikaggregats mit Bremsleitungen an einen separaten Hauptbremszylinder. Hydraulische Radbremsen werden mit Bremsleitungen an den Hydraulikblock 23 bzw. das Hydraulikaggregat angeschlossen.

Claims

Kolbenpumpenaggregat für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einem Elektromotor (2), mit einem Schraubgetriebe (4), das mit dem Elektromotor (2) drehend antreibbar ist und eine Drehbewegung des Elektromotors (2) in eine Verschiebung wandelt, und mit einer Kolben-Zylinder-Einheit (6) mit einem Zylinder (7) und einem Kolben (5), der mit dem Schraubgetriebe (4) in dem Zylinder (7) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) ein radial abstehendes Drehsicherungselement (16) aufweist, das sich in Umfangsrichtung axial beweglich an einem Widerlager (14) des Zylinders (7) abstützt.
Kolbenpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der das Drehsicherungselement (16) ein drehfest am Kolben (5) angeordneter Ring (15) ist.
Kolbenpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehicherungselement (16) in axialer und/oder in Umfangsrichtung durch Formschluss drehfest mit dem Kolben (5) ist.
Kolbenpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehsicherungselement (16) durch Umformen mit dem Kolben (5) verbunden ist.
Kolbenpumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (15) ein nach innen abstehendes Formschlusselement (20) aufweist, das in eine korrespondierende Aufnahme (21) des Kolbens (5) eingreift und dadurch den Ring (15) drehfest und/oder axialfest mit dem Kolben (5) verbindet.
Kolbenpumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (15) in radialer Richtung federnd ist und mit einer Vorspannung außen am Kolben (5) anliegt und/oder über seinen Umfang verteilt angeordnete Abstützelemente (22) aufweist, die außen am Umfang des Kolbens (5) anliegen.
Kolbenpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehsicherungselement (16) aus einem verschleißfesteren Werkstoff besteht als der Kolben (5).
Kolbenpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehsicherungselement (16) eine Gleitschicht an einer dem Zylinder (7) zugewandten Oberfläche aufweist,
Hydraulikblock für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einem Kolbenpumpenaggregat (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (7) in einer Aufnahme des Hydraulikblocks (21) für den Zylinder (7) angeordnet und/oder der Elektromotor (2) an dem Hydraulikblock (21) angeordnet ist.