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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen druckmittelführenden Komponententräger, insbesondere für ein Hydraulikaggregat zur Einstellung und/oder Regelung eines Bremsdrucks in einer hydraulischen Radbremse eines Personentransportmittels nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Unter einem Personentransportmittel sollen nachfolgend ein- oder mehrspurige Fahrzeuge verstanden werden, welche alternativ durch Muskelkraft oder durch die Kraft eines Motors angetrieben sind. Der Begriff Personentransportmittel soll dementsprechend wenigstens Personenkraftwagen, Dreiräder, Motorräder oder Fahrräder einschließen.
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Gemein sind derartigen Transportmitteln druckmittelbetätigbare Bremsanlagen zu einer Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit bzw. um das Transportmittel bei Bedarf bis zum Stillstand abzubremsen. Druckmittelbetätigbare Bremsanlagen wiederum verfügen vielfach über eine Radschlupfregelung zur Vermeidung auftretender instabiler Fahrzustände während eines Bremsvorgangs.
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Bekanntermaßen sind Bremsanlagen zur Bremsdruckerzeugung und -regelung mit einem Hydraulikaggregat ausgestattet an das die Radbremsen des Fahrzeugs druckmittelleitend angeschlossen sind. Dieses Hydraulikaggregat wiederum weist einen druckmittelführenden Komponententräger in Gestalt eines quaderförmigen Gehäuseblocks auf, an dem druckmittelbeaufschlagte Komponenten, wie beispielsweise Bremsdruckerzeuger, Druckstellventile, Speicher- bzw. Dämpfungseinrichtungen oder Sensoren befestigt sind. Im Inneren des Gehäuseblocks sind Kanalverbindungen ausgebildet, welche diese Komponenten miteinander zu einem Bremskreis verbinden.
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Dieser Gehäuseblock ist durch Abtrennen eines Strangabschnitts von einem aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Profilstrang hergestellt. Der abgetrennte Profilabschnitt wird anschließend spanend bearbeitet um Leitungsanschlüsse, Aufnahmen für die erwähnten druckmittelbeaufschlagten Komponenten und/oder Kanalverbindungen zwischen den Leitungsanschlüssen und den Aufnahmen gemäß einem zugrundeliegenden Hydraulikschaltplan der Bremsanlage herzustellen.
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In einem anschließenden Montageprozess wird der Gehäuseblock mit den druckmittelbetätigten Komponenten bestückt. Letztere werden in die zugeordneten Aufnahmen eingesetzt und mit dem Gehäuseblock verpresst, verschraubt oder verstemmt. Allerdings bedingen die bei einem Verstemmen auftretenden Verstemmkräfte raumgreifende Abstützflächen sowie breite Wandquerschnitte am Komponententräger, um unerwünschte Verformungen zu verhindern. Beim Verschrauben oder Verpressen müssen Gewinde oder Pressflächen hoher Oberflächenqualität spanabhebend am Komponententräger hergestellt werden.
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Abgesehen vom Zerspanungsaufwand weist ein Komponententräger deshalb ein hohes Bauvolumen auf, erfordert einen großen Einsatz an Ausgangsmaterial und ist dementsprechend teuer in seiner Herstellung.
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Vorteile der Erfindung
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Ein druckmittelführender Komponententräger nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass er ein kompakteres und preisgünstiger herzustellendes Hydraulikaggregat schafft.
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Erfindungsgemäß ist der Komponententräger dazu aus Stahl hergestellt, wodurch die von ihm getragenen druckmittelbeaufschlagten Komponenten nunmehr durch Schweißverbindungen befestigtbar sind, da diese meist ebenfalls Gehäuse aus Stahl aufweisen. Die Herstellung von Schweißverbindungen erfolgt frei von einwirkenden Kräften, so dass auf raumgreifende Abstützflächen, wie sie bei Verstemmungen vorzusehen sind, verzichtet werden kann. Mangels wirksamer Kräfte bei der Komponentenbefestigung kann der Komponententräger in einer geringeren Wandstärke ausgeführt werden, als ein konventionelles Hydraulikgehäuse. Zudem nehmen Schweißverbindungen wenig Bauraum ein. Mit einem druckmittelführenden Komponententräger aus Stahl ist demnach eine Erhöhung der Packungsdichte der druckmittelbeaufschlagten Komponenten zu erreichen, wodurch ein Hydraulikaggregat gewichts- und materialeinsatzoptimiert in kompakteren Außenabmessungen herstellbar ist.
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Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen oder aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Stahl ist im Vergleich zu Aluminiumlegierungen aufwendiger zu bearbeiten. Diesem Nachteil kann begegnet werden, indem der druckmittelführende Komponententräger vorteilhafterweise in einem Metallspritzgußverfahren oder in einem 3D-Druckverfahren gefertigt wird.
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Da es sich dabei um sogenannte urformende Fertigungsverfahren handelt, wird eine deutliche Reduzierung des notwendigen Zerspanungsvolumens und eine optimale Werkstoffausnutzung erreicht. Der so hergestellte Komponententräger ist kein quaderförmiger Gehäuseblock mehr, sondern weist eine Freiform auf. Auf eine spanende Herstellung der Kanalverbindungen zwischen den Aufnahmen kann ggf. ganz verzichtet werden, da diese Kanalverbindungen sich Schritt für Schritt bei der Herstellung des Komponententrägers erzeugen lassen. Zudem lassen sich mit den o.g. Verfahren Kanalverbindungen mit sacklochartig verschlossenen Enden darstellen, wodurch sich ein nachträglicher Verschluss solcher Kanalverbindungen erübrigt. Letzteres spart separate Verschlusselemente ein, verkürzt den Montageprozess und verringert die Gefahr eventueller Undichtigkeiten. Abgesehen davon lassen sich mit den erwähnten Verfahren Kanalverbindungen erzeugen, die bogenförmig gekrümmt sind oder wenigstens eine bogenförmige Krümmung aufweisen. Gekrümmte Kanalverbindungen eröffnen dem Konstrukteur Möglichkeiten vorhandenen Bauraum besser auszunutzen und führen zudem zu weniger Strömungsverlusten bei dem durch die Kanalverbindungen hindurchströmenden Druckmittel. Folglich kann durch sie eine Verbesserung der Druckänderungsdynamik eines Hydraulikaggregats erzielt werden.
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Schließlich lassen sich Kanalverbindungen mit unterschiedlich groß bemessenen Kanalquerschnitten ausbilden, bei denen die jeweiligen Querschnittsübergänge kontinuierlich erfolgen. Die Kanalquerschnitte lassen sich somit dem Druckmittelbedarf der kontaktierten Komponenten in den zugeordneten Aufnahmen entsprechend dimensionieren, ohne dass die Querschnittsübergänge unerwünschte Drosselstellen ausbilden.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in nachfolgender Beschreibung detailliert erläutert.
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Die Zeichnung umfasst insgesamt zwei Figuren, in denen einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
- 1 zeigt einen erfindungsgemäß aus Stahl hergestellten Komponententräger in einer perspektivischen Ansicht, in
- 2 ist ein Detail eines zweiten Ausführungsbeispiels eines druckmittelführenden Komponententrägers dargestellt, bei dem druckmittelbeaufschlagte Komponenten in zugeordneten Aufnahmen eingesetzt und stoffschlüssig am Komponententräger verankert sind.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Wie erwähnt zeigt die 1 einen druckmittelführenden Komponententräger (10) aus Stahl, der durch Urformen, beispielsweise durch Metallspritzgießen, 3D-Metalldruck oder Feinguss hergestellt ist. Dieser Komponententräger (10) umfasst exemplarisch insgesamt sechs Leitungsanschlüsse (12) sowie zehn Aufnahmen (14; 16) für druckmittelbeaufschlagte Komponenten. Acht Aufnahmen (14) sind beispielsweise für Ventile und zwei weitere Aufnahmen (16) beispielsweise für Druckerzeuger vorgesehen.
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Die Leitungsanschlüsse (12) sind gemäß 1 nach oben ausgerichtet bzw. nach oben offen, die Aufnahmen (14) für die Ventile demgegenüber nach vorn und die Aufnahmen (16) für die Druckerzeuger bzw. Pumpen zur linken bzw. zur rechten Seite des Komponententrägers (10).
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Die Leitungsanschlüsse (12), und die Aufnahmen (14; 16) für die Ventile und für die Druckerzeuger sind jeweils hülsenförmig in unterschiedlichen Größen und Formen ausgebildet und weisen teilweise Durchmesserstufen auf.
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Verbunden sind die Aufnahmen (14; 16) untereinander sowie mit den Leitungsanschlüssen (12) durch Kanalverbindungen (18) gemäß einem zugrundeliegenden hydraulischen Schaltplan. Diese Kanalverbindungen (18) sind in 1 beispielhaft rohrförmig ausgeführt und verlaufen rechtwinklig zueinander in einer der drei Raumrichtungen. Die Kanalverbindungen (18) befinden sich einzeln oder zu mehreren in einer von zahlreichen Raumebenen, kreuzen einander, schneiden einander an oder münden ineinander ein.
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Die Kanalverbindungen (18) enden entweder in einer der Ausnehmungen (14; 16) für die Ventile, die Druckerzeuger oder in einem der Leitungsanschlüsse (12) oder weisen wenigstens ein sacklochartiges Ende (30) auf. Durch dieses sacklochartige Ende (30) können gebräuchliche Verschlusselemente ebenso eingespart werden, wie Arbeitsgänge zum Einpressen von Verschlusselementen, um die Kanalverbindungen (18) zur Umgebung hin zu verschließen.
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Die Aufnahmen (14; 16), Leitungsanschlüsse (12) und Kanalverbindungen (18) sind jeweils von einer Wandung (20) des Komponententrägers (10) umgeben. Diese Wandung (20) ist dünnwandig gestaltet und weist eine zumindest annährend konstante Wandstärke auf. Jene ist nicht dicker als ein Radius einer Kanalverbindung (18) ausgebildet.
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2 zeigt einen Ausschnitt eines druckmittelführenden und teilweise mit druckmittelbeaufschlagten Komponenten bestückten Komponententrägers (10). Dieser weist drei achsparallel in einer Reihe nebeneinander angeordnete und in der 2 nach oben offene, Aufnahmen (14) auf. In die beiden außenliegenden Aufnahmen sind druckmittelbeaufschlagte Komponenten eingesetzt. Bei diesen Komponenten handelt es sich exemplarisch um das Hydraulikteil eines Druckstellventils (22) und um einen Drucksensor (24). Von diesem Drucksensor (24) steht ein Abschnitt eines Sensorgehäuses mit seinen an einer Stirnfläche vorgesehenen Kontaktflächen, beispielsweise zur Spannungsversorgung und zum Abgriff von Messsignalen, aus der zugeordneten Aufnahme (14) nach außen vor. Vom Druckstellventil (22) ist eine aus der Aufnahme (14) vorstehende Ventilkapsel mit gewölbter Kuppel erkennbar, welche mit einem Ventilkörper verbunden ist, der im Inneren der Aufnahme angeordnet ist (nicht sichtbar).
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Die Ventilkapsel des Druckstellventils (22) und das Sensorgehäuse des Drucksensors (24) bestehen ebenso wie der Komponententräger (10) aus Stahl und sind stoffschlüssig miteinander verbunden. Diese Verbindung wird in beiden Fällen von einer umlaufenden Schweißverbindung (26) geschaffen, wie sie vorzugsweise von einem Laser automatisiert herstellbar ist. Diese Schweißverbindung (26) ist im Mündungsbereich der Aufnahme (14) angeordnet und befestigt die druckmittelbaufschlagten Bauteile (22; 24) mediendicht und druckfest am Komponententräger (10).
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Zwischen den beiden mit den druckmittelbeaufschlagten Komponenten (22; 24) bestückten Aufnahmen (14) befindet sich eine in der 2 nicht-bestückte dritte Aufnahme (14). Deren umlaufende Wandung geht im Mündungsbereich an zwei gegenüberliegenden Umfangsabschnitten in die umlaufenden Wandungen der beiden bauteilebestückten Aufnahmen (14) über und bindet somit die drei Aufnahmen (14) zu einem Stück aneinander an.
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Die Wandungen (20) der beiden bauteilebestückten Aufnahmen (14) gehen an ihrem dem offenen Ende gegenüberliegenden geschlossenen Ende in die umlaufenden Wandungen zweier weiterer, horizontal ausgerichteten Aufnahmen (16) des Komponententrägers (10) über. Diese horizontal ausgerichteten Aufnahmen (16) sind zur linken bzw. rechte Seite des Komponententrägers (10) hin offen und ihre geschlossenen Enden sind der Wandung der mittleren, dritten Aufnahme (14) zugewandt. Zwischen dem geschlossenen Ende der horizontalen Aufnahme (16) und der umlaufenden Wandung der mittleren dritten Aufnahme (14) bildet dieser Komponententräger (10) eine Kanalverbindung (18) aus bzw. weist auf der dazu gegenüberliegenden Seite der dritten Aufnahme (14) eine Stützwand (28) auf, durch welche die Aufnahmen (14; 16) des Komponententrägers (14) hydraulisch kontaktiert bzw. starr miteinander verbunden sind.
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Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen denkbar, ohne den von den Merkmalen der Ansprüche begrenzten Schutzumfang zu verlassen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 1 sind die Kanalverbindungen (18), wie oben erläutert, gerade ausgeführt und verlaufen rechtwinklig zueinander in einer der drei Raumrichtungen. Allerdings stellt weder das Eine noch das Andere eine Grundvoraussetzung der Erfindung dar. Vielmehr machen es die eingangs erläuterten Urformverfahren zur Herstellung eines Komponententrägers (10) möglich, von rechtwinklig zueinander verlaufenden Kanalverbindungen (18) zumindest teilweise abzurücken und zumindest abschnittsweise schräg verlaufende und/oder bogenförmig gekrümmte Kanalverbindungen ohne Mehraufwand herzustellen. Bogenförmig gekrümmte Kanalverbindungen haben den Vorteil, dass sie dem durch die Kanalverbindung hindurchströmenden Druckmittel weniger Durchflusswiderstand entgegenstellen als beispielsweise die rechtwinklig aufeinandertreffenden Kanalverbindungen (18) nach 1.
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Schließlich ermöglichen des die genannten Urformverfahren zur Fertigung des Komponententrägers (10) Kanalverbindungen unterschiedlicher großer Kanalquerschnitte kostenneutral bereitzustellen, beispielsweise um damit diese Kanalquerschnitte an den Druckmittelbedarf der jeweiligen druckmittelbeaufschlagten Komponenten (14; 16) in den zugeordneten Aufnahmen (14) anzupassen. Querschnittsübergänge zwischen den Abschnitten der Kanalverbindungen (18) unterschiedlicher Querschnittsabmessungen können in Strömungsrichtung des Druckmittels betrachtet kontinuierlich erfolgen, was gegenüber stufenförmigen Übergängen ebenfalls den Strömungswiderstand verringert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012221980 A1 [0005]
