DE102019207686A1 - Hydroaggregat, insbesondere zur Versorgung eines Bremskreises einer Fahrzeugbremsanlage mit Druckmittel unter Bremsdruck - Google Patents

Hydroaggregat, insbesondere zur Versorgung eines Bremskreises einer Fahrzeugbremsanlage mit Druckmittel unter Bremsdruck Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydroaggregat (10), insbesondere zur Versorgung eines Bremskreises einer Fahrzeugbremsanlage mit Druckmittel unter Bremsdruck.Bekannte Hydroaggregate (10) sind dazu mit einem Druckerzeuger (16) ausgestattet, welcher jedoch Druckpulsationen verursacht. Zur Dämpfung dieser Druckpulsationen werden Dämpfungseinrichtungen eingesetzt. Bekannt ist es ringförmige Drosselelemente solcher Dämpfungseinrichtungen in einem Spalt (72) zwischen dem Druckerzeuger (16) und einer zugeordneten Pumpenaufnahme (14) für den Druckerzeuger (16) im Gehäuseblock (12) des Hydroaggregats (10) anzuordnen.Vorgeschlagen wird ein Drosselelement (70), das im nicht mit Druck beaufschlagten Zustand mit einer Oberseite auf einem ersten Auflager (74a) und mit einer Unterseite auf einem zweiten Auflager (74b) aufliegt, wobei die Auflager (74a, 74b) an einander gegenüberliegenden Seiten des Spalts (72) ausgebildet sind.Vorteilhafter Weise verzichtet das Drosselelement (70) auf ein Federelement zu seiner axialen Vorspannung, baut dementsprechend kompakt sowie kostengünstig und ist darüber hinaus einfach zu montieren.

Description

  • Technischer Hintergrund
  • Die Erfindung betrifft ein Hydroaggregat, insbesondere zur Versorgung eines Bremskreises eine Fahrzeugbremsanlage mit Druckmittel unter Bremsdruck nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Elektronisch schlupfregelbare Fahrzeugbremsanlagen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Herzstück solcher Fahrzeugbremsanlagen bildet ein sogenanntes Hydroaggregat bei dem an einem Gehäuseblock u.a. ein Druckerzeuger, ein Motor zum Antrieb dieses Druckerzeugers, elektromagnetisch betätigbare Ventile und ein elektronisches Steuergerät zur elektrischen Ansteuerung dieser Komponenten angeordnet sind. Das Hydroaggregat versorgt in Bremskreisen miteinander verschaltete Radbremsen mit Druckmittel unter Bremsdruck, wobei dieser Bremsdruck anhand der Ventile radindividuell an die an den jeweiligen Rädern vorherrschenden Schlupfverhältnisse angepasst werden kann. Ziel dabei ist es, auftretenden Radschlupf durch einen gezielten Bremseingriff und daraus resultierende instabile Fahrzuständen zu vermeiden. Schlupfregelbare Fahrzeugbremsanlagen sind vielfach auch als Fahrzeugbremsanlagen mit Antiblockierschutz- (ABS-), Antriebsschlupf- (ASR-) oder Fahrstabilitätsregelung (ESP) bekannt.
  • Stand der Technik
  • Zur Druckmittelförderung werden vielfach Druckerzeuger eingesetzt, bei denen das Druckmittel von Kolben gefördert wird. Aufgrund der zyklischen Druckmittelförderung solcher Druckerzeuger kann es zu Druckpulsationen in den angeschlossenen Bremskreisen kommen. Diese können von Fahrzeuginsassen störend wahrgenommen werden und beeinträchtigen den Fahrkomfort.
  • Zur Dämpfung von Druckpulsationen ist es bekannt Dämpfungseinrichtungen auf der Druckseite der Druckerzeuger einzusetzen. Jene umfassen eine hydraulische Kavität mit druckabhängig veränderlichem Volumen und eine stromabwärts dieser Kavität angeordneten Drosseleinrichtung. Drosseleinrichtungen mit konstantem Drosselquerschnitt oder mit druckabhängig veränderlichem Querschnitt zählen ebenso zum Stand der Technik. Letztere zeichnen sich dadurch aus, dass sie ihre Drosseleigenschaften dem geförderten Druckmittelvolumen bzw. den vorherrschenden Druckverhältnissen anpassen.
  • Ein Druckerzeuger mit einer strömungstechnisch nachgeschalteten Dämpfungseinrichtung mit druckabhängig veränderlichem Drosselquerschnitt ist beispielsweise in der DE 10 2011 075 518 A1 offenbart.
  • Aus der DE 10 2010 040 157 A1 ist darüber hinaus ein Druckerzeuger bekannt, bei dem das Drosselelement am Außenumfang dieses Druckerzeugers angeordnet ist. Dieses Drosselelement befindet sich in einem Spalt, der zwischen dem Druckerzeuger und einer Pumpenaufnahme am Gehäuseblock des Hydroaggregats ausgebildet ist. Es umfasst ein starres, ringförmig ausgeführtes Drosselelement, das von einem Federelement gegen einen Ventilsitz gedrückt wird. Das Federelement stützt sich an einer Stufe am Umfang des Druckerzeugers ab; der Ventilsitz ist an der dem Pumpenelement zugewandten Stirnseite eines Stopfens ausgebildet, welcher die Pumpenaufnahme zur Umgebung hin verschließt.
  • Nachteilig an dieser Ausgestaltung ist die Mehrzahl separater Bauteile, die in verschiedenen Arbeitsschritten zu montieren sind sowie der relativ große Bauraumbedarf dieser Drosseleinrichtung. Weiterhin ist es kostenintensiv die Einzelteile der Drosseleinrichtung so präzise herzustellen, dass die sich einstellende Drosselcharakteristik innerhalb eines gewünschten Toleranzbereichs liegt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Ein Gegenstand nach den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Drosseleinrichtung auf ein Federelement zur Vorspannung des Drosselelements ersatzlos verzichtet. Dies spart Teile- und Montagekosten sowie Bauraum zur Ausbildung der Drosseleinrichtung ein. Das erfindungsgemäße Drosselelement wirkt mit zwei Auflagern zusammen, welche sich kostenneutral bei der Herstellung der Pumpenaufnahme am Gehäuseblock bzw. bei der Herstellung der Laufbuchse ausbilden lassen. Eine Vorspannung des Drosselelements ist durch eine Änderung eines axialen Abstandes zwischen den beiden Auflagern einstellbar und ermöglicht somit eine einfache Anpassung der Drossel- und Dämpfungseigenschaften an den jeweiligen Einsatzfall. Eine Variation der Drosseleigenschaften ist ferner durch die Querschnittsform, die Materialauswahl und/oder die konstruktive Gestaltung des Drosselelements sowie der Geometrie der Auflager zu erreichen. Generell eröffnet eine Anordnung des Drosselelements am Umfang der Kolbenpumpe und damit abseits der hydraulischen Kavität einer Dämpfungseinrichtung Freiheiten bei der Gestaltung und beim Montageprozess der hydraulischen Kavität.
  • Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen oder aus der nachfolgenden Beschreibung.
  • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung detailliert erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Ausschnitt durch ein Hydroaggregat einer Fahrzeugbremsanlage im Längsschnitt.
  • Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
  • Der in der Figur dargestellte Ausschnitt eines Hydroaggregats 10 zeigt einen Gehäuseblock 12 mit einer daran ausgebildeten und zu einer Außenseite dieses Gehäuseblocks 12 hin offenen Pumpenaufnahme 14. Die Pumpenaufnahme 14 ist zylindrisch ausgeführt, erstreckt sich in Richtung einer Längsachse X-X und ist in ihren Innenabmessungen von außen nach innen mehrfach abgesetzt. In diese Pumpenaufnahme 14 ist ein Druckerzeuger 16 eingesetzt, welcher in der Figur lediglich teilweise zu erkennen ist. Bei diesem Druckerzeuger 16 handelt es sich um eine Kolbenpumpe, deren Kolben 18 in einer zylindrischen, einseitig verschlossenen Laufbuchse 20 verschiebbar aufgenommen und zu einer hin und hergehenden Hubbewegung antreibbar ist. Als Pumpenantrieb dient bspw. ein rotierend angetriebener Exzenter oder Nocken, welcher mit seinem Außenumfang auf einen Kolbenboden einwirkt. Kolbenboden und Pumpenantrieb sind in der Figur nicht zu erkennen.
  • Vom Kolben 18 ist lediglich ein dem Kolbenboden gegenüberliegendes offenes Ende eines Kolbenschafts dargestellt. An ihm ist ein Ventilsitz 22 eines Einlassventils 24 ausgebildet. Der Ventilsitz 22 umgibt einen Einlassventilquerschnitt 26, der von einer Einlassventilkugel 28 gesteuert wird. Die Einlassventilkugel 28 wird dazu von einer Einlassventilfeder 30 gegen den Ventilsitz 22 gedrückt. Diese Einlassventilfeder 30 ist zwischen der Einlassventilkugel 28 und einem zentrisch in einen Arbeitsraum 32 der Kolbenpumpe hineinragenden Zapfen 34 unter axialer Vorspannung eingespannt.
  • Am Außenumfang des Kolbens 18 ist im Bereich des Ventilsitzes 22 ein Hochdruckdichtelement 36 befestigt. Letzteres ist ringförmig ausgeführt und dichtet mittels einer umlaufenden Dichtlippe einen Führungsspalt 38 zwischen dem Kolben 18 und einer Innenwand der Laufbuchse 20 ab. Am Hochdruckdichtelement 36 greift, an einer dem Arbeitsraum 32 zugewandten Stirnseite, eine Kolbenrückstellfeder 40 mit einem ihrer Enden an. Das dazu gegenüberliegende Ende der Kolbenrückstellfeder 40 ist am geschlossenen Ende der Laufbuchse 20 abgestützt und drückt den Kolben 18 mittelbar über das beaufschlagte Hochdruckdichtelement 36 in Richtung des nicht erkennbaren Pumpenantriebs.
  • Am geschlossenen Ende der Laufbuchse 20 befindet sich ein Auslassventil 42 der Kolbenpumpe. Auch dieses Auslassventil 42 ist in der Art eines Rückschlagventils ausgebildet. Es umfasst einen konisch geformten Auslassventilsitz 44, einen vom Auslassventilsitz 44 umschlossenen Auslassquerschnitt 46, sowie eine federbeaufschlagte Auslassventilkugel 48 zu Steuerung dieses Auslassventilquerschnitts 46. Eine Auslassventilfeder 50 ist am Grund einer sacklochartigen Ventilfederaufnahme 52 im Zentrum eines Stopfens 54 abgesützt und drückt mit ihrem dazu gegenüberliegenden Ende die Auslassventilkugel 48 gegen den Auslassventilsitz 44.
  • Der Stopfen 54 verschließt die Pumpenaufnahme 14 des Gehäuseblocks 12 zur Umgebung. Dazu ist der Stopfen 54 in die Pumpenaufnahme 14 eingepresst und kann zusätzlich durch eine Verstemmung von Material des Gehäuseblocks 12 formschlüssig mit dem Hydroaggregat verbunden sein.
  • Im Bereich des geschlossenen Endes der Laufbuchse 20 ist in einer umlaufenden, nach außen offenen Ringnut 56 ein Dichtungsring 58 angeordnet. Dieser Dichtungsring 58 dichtet verschiedene am Umfang des Druckerzeugers 16 ausgebildete Ringkammern 60a; 60b innerhalb der Pumpenaufnahme 14 gegeneinander ab. Eine erste Ringkammer 60a ist der vom Stopfen 54 verschlossenen Öffnung der Pumpenaufnahme 14 zugewandt. Sie steht mit dem Auslassventil 42 in druckmittelleitender Verbindung und dient dazu vom Kolben 18 aus dem Arbeitsraum 32 verdrängtes Druckmittel von der Kolbenpumpe abzuführen. Aus der ersten Ringkammer 60a mündet dazu ein Druckmittelkanal 62 aus, welcher in der Figur beispielhaft schräg verläuft.
  • Das geförderte Druckmittel gelangt durch diesen Druckmittelkanal 62 zu einer Dämpfungseinrichtung, von welcher in der Figur jedoch lediglich ein Dämpfereinbauraum 64 im Gehäuseblock 12 gezeichnet ist. Dieser Dämpfereinbauraum 64 ist in der Figur links, unmittelbar neben dem ersten Druckmittelkanal 62 platziert. Ein Ablauf 66 aus dem Dämpfungseinbauraum 64 mündet in die zweite Ringkammer 60b ein, welche wie erläutert vom Dichtungsring 58 der Laufbuchse 20 gegenüber der ersten Ringkammer 60a abgedichtet wird.
  • In Strömungsrichtung des Druckmittels stromabwärts des Ablaufs 66 der Dämpfungseinrichtung mündet aus der zweiten Ringkammer 60b ein Druckmittelförderkanal 68 aus. Über diesen Druckmittelförderkanal 68 ist der Druckerzeuger 16 an einen der Bremskreise angeschlossen. Druckmittelkanal 62, Ablauf 66 und Druckmittelförderkanal 68 sind in Figur exemplarisch unmittelbar nebenaneinander, auf derselben Seite des Druckerzeugers 16 angeordnet.
  • Zwischen der Einmündung des Ablaufs 66 der Dämpfungseinrichtung und der Ausmündung des Druckmittelförderkanals 68 in bzw. aus der zweiten Ringkammer 60b ist am Umfang der Kolbenpumpe ein Drosselelement 70 angeordnet. Dieses Drosselelement 70 befindet sich in einem zwischen dem Außenumfang der Laufbuchse 20 und dem Innenumfang der Pumpenaufnahme 14 bestehenden Spalt 72 bzw. Hohlraum. Hydraulisch betrachtet befindet sich das Drosselelement 70 stromabwärts des Einbauraums 64 für die Kavität der Dämpfungseinrichtung und stromaufwärts des Druckmittelförderkanals 68 des Druckerzeugers 16. Es unterbricht eine unmittelbare Verbindung des Ablaufs 66 mit dem Druckmittelförderkanal 68 und stellt einen Strömungswiderstand dar, welcher einem ungehinderten Druckmittelabfluss aus der Kavität der Drosseleinrichtung entgegenwirkt.
  • Das Drosselelement 70 ist exemplarisch als geschlossene Ringscheibe mit zueinander planparallelen Ober- und Unterseiten ausgeführt. Die Außen- und Innendurchmesser der Ringscheibe sind auf die Abmessungen des Spalts 72 zwischen Laufbuchse 20 und Pumpenaufnahme 14 derart abgestimmt, dass das Drosselelement 70 in Richtung der Längsachse X-X des Druckerzeugers 16 beweglich im Spalt 72 aufgenommen ist. Die Oberseite des Drosselelements 70 befindet sich auf der vom Dichtungsring 58 der Laufbuchse 20 abgewandten Seite, während die Unterseite auf der dem Dichtungsring 58 zugewandten Seite angeordnet ist.
  • Das Drosselelement 70 besteht aus einem elastischen Werkstoff, bevorzugt aus Federstahl oder aus Kunststoff.
  • Mit einem Randbereich entlang des Außenumfangs seiner Oberseite liegt das Drosselelement 70 an einem ersten Auflager 74a an. Letzteres ist an der Wandung der Pumpenaufnahme 14 am Gehäuseblock 12 ausgebildet, erstreckt sich in radialer Richtung in die Pumpenaufnahme 14 hinein und überdeckt das Drosselelement 70 entlang seines Außenumfangs abschnittsweise. Das erste Auflager 74a kann sich entlang des gesamten Innenumfangs der Pumpenaufnahme 14 erstrecken, also eine geschlossene Ringschulter ausbilden oder kann mehrere Ringsegmente umfassen, die jeweils auf Abstand zu einem benachbarten Ringsegment angeordnet sind.
  • Ein sich ebenfalls in den Spalt 72 zwischen Laufbuchse 20 und Innenwand der Pumpenaufnahme 14 hinein erstreckendes zweites Auflager 74b ist an der Laufbuchse 20 ausgebildet. Dieses laufbuchsenseitige zweite Auflager 74b erstreckt sich entlang des Innendurchmessers des Drosselelements 70. Es wirkt mit der Unterseite des Drosselelements 70 zusammen und überdeckt den Randbereich des Drosselelements 70 entlang seines Innenumfangs abschnittsweise. Das Drosselelement 70 ist also zwischen den beiden Auflagern 74a und 74b angeordnet bzw. wird von den beiden Auflagern 74a, 74b in Position gehalten.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die offenbarte Anordnung des laufbuchsenseitigen zweiten Auflagers 74b an der Unterseite und die Anordnung des hydroblockseitigen ersten Auflagers 74a an der Oberseite des Drosselelements 70 nur beispielhaft zu verstehen ist. Bedarfsweise kann die Anordnung der Auflager 74a,b vertauscht werden.
  • Die beiden Auflager 74a und 74b sind in Richtung der Längsachse X-X des Druckerzeugers 16 voneinander axial beabstandet. Der Abstand ist dabei kleiner bemessen als die Dicke des Drosselelements 70, so dass sich das Drosselelement 70 konkav wölbt und mit seinem Innen- bzw. Außenumfang jeweils unter axialer Vorspannung am zugeordneten Auflager 74a oder 74b anliegt. Die Auflager 74a und 74b stehen exemplarisch rechtwinklig von der zugeordneten Umfangswand ab, so dass sich zwischen dem Drosselelement 70 und einer im Spalt 72 liegenden Kante der Auflager 74a, 74b eine Linienberührung einstellt.
  • Druckmittel, das unter Druck aus dem Dämpfereinbauraum 64 in die zweite Ringkammer 60b einströmt, trifft auf das Drosselelement 70 und beaufschlagt dieses mit einer Druckkraft. Die wirksame Druckkraft drückt das Drosselelement 70 einerseits mit seinem Außenumfang gegen das gehäuseblockseitige ersten Auflager 74a und wirkt andererseits im Bereich des Innendurchmessers 70 derart auf das Drosselelement 70 ein, dass dieses mit seiner Unterseite vom laufbuchsenseitigen zweiten Auflager 74b abhebt. Ein sich dabei ausbildender Drosselquerschnitt ist in seinen Dimensionen von der Druckbelastung abhängig. Er vergrößert sich mit steigender Druckbelastung bzw. wird bei zurückgehender Druckbelastung wieder kleiner. Dementsprechend strömt durch den Drosselquerschnitt ein unterschiedliches Volumen an Druckmittel zum Druckmittelförderkanal 68 hin ab und der Druckabfall am Drosselelement 70 ändert sich entsprechend.
  • Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen am beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich, ohne von der Erfindung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 abzuweichen.
  • 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 102011075518 A1 [0005]
    • DE 102010040157 A1 [0006]

Claims (7)

  1. Hydroaggregat (10), insbesondere zur Versorgung eines Bremskreises einer Fahrzeugbremsanlage mit Druckmittel unter Bremsdruck, mit einem Gehäuseblock (12), einem in einer Pumpenaufnahme (14) des Gehäuseblocks (12) angeordneten Druckerzeuger (16) und mit einer dem Druckerzeuger (16) in Strömungsrichtung nachgeordneten Dämpfungseinrichtung welche eine hydraulische Kavität und ein dieser Kavität nachgeordnetes Drosselelement (70) umfasst, wobei das Drosselelement (70) ringförmig gestaltet ist und am Umfang des Druckerzeugers (16) in einem Spalt (72) zwischen dem Druckerzeuger (16) und der zugeordneten Pumpenaufnahme (14) am Gehäuseblock (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet dass das Drosselelement (70) im nicht mit Druck beaufschlagten Zustand mit einer Oberseite an einem ersten Auflager (74a) und mit einer Unterseite an einem zweiten Auflager (74b) anliegt, wobei die Auflager (74a, 74b) an einander gegenüberliegenden Seiten des Spalts (72) ausgebildet sind.
  2. Hydroaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Auflager (74a) an einer Innenwand der Pumpenaufnahme (14) und dass ein zweites Auflager (74b) am Umfang des Druckerzeugers (16), insbesondere am Umfang einer Laufbuchse (20) des Druckerzeugers (16), ausgebildet ist.
  3. Hydroaggregat (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflager (74a, 74b) jeweils in radialer Richtung in den Spalt (72) hineinragen und entlang des Innen- oder des Außenumfangs dieses Drosselelements (70) jeweils einen Randbereich des Drosselelements (70) überdecken.
  4. Hydroaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im eingebauten Zustand des Druckerzeugers (16) in die Pumpenaufnahme (14) die Auflager (74a, 74b) in Richtung einer Pumpenlängsachse X-X axial zueinander derart beabstandet sind, dass das zwischen den Auflagern (74a, 74b) einliegende Drosselelement (70) mit axialer Vorspannung an den Auflagern (74a, 74b) anliegt.
  5. Hydroaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (70) stromabwärts eines Dämpfereinbauraums (64) für die hydraulische Kavität der Dämpfungseinrichtung am Gehäuseblock (12) und stromaufwärts eines Druckmittelförderkanals (68) des Gehäuseblocks (12) angeordnet ist, über welchen der Druckerzeuger (16) mit einem Druckmittelkreis kontaktiert ist.
  6. Hydroaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Kavität der Dämpfungseinrichtung und das Drosselelement (70) der Dämpfungseinrichtung jeweils unmittelbar mit einer zugeordneten Ringkammer (60a, 60b) am Hydroaggregat (10) verbunden sind, wobei die Ringkammern (60a, 60b) gegeneinander abgedichtet sind.
  7. Hydroaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (70) federelastisch gestaltet und/oder aus federelastischem Material, insbesondere aus Federstahl oder aus Kunststoff, hergestellt ist.
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