DE3726979A1 - Hydraulikeinheit fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinheit für ein Kraft­ fahrzeug, bestehend aus einem einen Zufluß aufweisenden Hy­ draulikreservoir, einem einen Abfluß aufweisenden Druckspei­ cher für das Hydraulikfluid, einer dazwischen angeordneten Kolbenpumpe sowie einem dieser druckseitig nachgeschalteten Rückschlagventil und einem Antrieb für die Kolbenpumpe.

Derartige Hydraulikeinheiten dienen zur Steuerung von hydrau­ likunterstützten Betätigungen im Kraftfahrzeug, wie bei­ spielsweise einer Servolenkung oder einer hydraulischen Kupplung für ein Verteilergetriebe bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb.

Bei diesen bekannten Hydraulikeinheiten fördert eine Kolben­ pumpe das Hydraulikfluid durch eine Hydraulikleitung aus einem Hydraulikfluidbehälter, erhöht den Fluiddruck und för­ dert das Hydraulikfluid mit erhöhtem Druck durch Drucklei­ tungen über ein Rückschlagventil zu den von der Hydraulik be­ aufschlagten Servoeinrichtungen. An die Druckleitung ist dabei ein Druckspeicher angeschlossen, der sowohl zur Kompen­ sation der von der Kolbenpumpe herrührenden Druckstöße als auch zur Speicherung des Drucks nach Abschalten der Pumpe dient. Die Kolbenpumpe kann dabei beispielsweise über einen an einer Motorwelle oder einer Antriebswelle angeordnetem Ex­ zenter betätigt werden.

Nachteilig ist bei derartigen Hydraulikeinheiten, daß sie aus vielen Einzelteilen bestehen, die teilweise weit vonein­ ander entfernt liegen, so daß sie durch Druckleitungen mit­ einander verbunden werden müssen. Diese Druckleitungen stel­ len einerseits einen störenden Strömungswiderstand für das Druckfluid dar, wodurch eine zusätzliche Pumpenleistung er­ bracht werden muß, und bilden andererseits Fehlerquellen, da eine Vielzahl von Verbindungen zwischen den einzelnen Elemen­ ten der Hydraulikeinheit und den Rohrleitungen druckdicht ausgebildet sein muß.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hy­ draulikeinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die bei erhöhter Betriebs- und Funktionssicherheit besonders kompakt aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Gehäuse mit einer ersten Gehäusekammer und einer zweiten Gehäusekammer vorgese­ hen ist, welche durch eine gemeinsame gehäuseinnere Wand von­ einander getrennt sind, daß die Kolbenpumpe von der ge­ häuseinneren Wand getragen und in der das Hydraulikfluidre­ servoir bildenden ersten Gehäusekammer gelegen ist, daß die Kolbenpumpe Hydraulikfluid aus dem Hydraulikfluidreservoir durch die gehäuseinnere Wand und durch das in der ge­ häuseinneren Wand gehalterte Rückschlagventil in die den Druckspeicher bildende zweite Gehäusekammer fördert und daß ein Antriebsorgan für die Kolbenpumpe aus dem Hydrau­ likfluidreservoir herausgeführt ist.

Vorteilhaft ist bei dieser Hydraulikeinheit der äußerst kom­ pakte Aufbau, bei dem alle funktionsnotwendigen Elemente in einem Gehäuse integriert sind. Durch das Vorsehen der Kolben­ pumpe im Hydraulikfluidreservoir werden zusätzliche Leitun­ gen und Ausgangsverluste vermieden, so daß die von der Pumpe aufgenommene Energie größtenteils für die Druckerzeugung aus­ genutzt werden kann. Der kompakte Aufbau führt auchzur Herab­ setzung möglicher durch Anschlüsse hervorgerufene Fehlerquel­ len. Die Ausgestaltung der Hydraulikeinheit nach der Erfin­ dung führt zudem zu geringeren Lagerhaltungskosten sowohl bei der Kraftfahrzeugfertigung als auch bei der Ersatzteilbe­ wirtschaftung, da nicht mehr die einzelnen Elemente und Leitungen getrennt auf Lager gehalten werden müssen, sondern nur noch die kompakte fertig montierte Hydraulikeinheit, die dann als Austauschteil behandelt und zentral repariert werden kann. Die Hydraulikeinheit ist durch diese kompakte Gestaltung außerdem für die Verwendung bei unterschiedlichen Fahrzeugtypen geeignet, so daß auch über eine ganze Fahrzeug­ palette nur eine Hydraulikeinheit, konstruiert, gefertigt und auf Lager gehalten werden muß.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung nach Anspruch 2 wird das Pumpengehäuse für die Kolbenpumpe von der ge­ häuseinneren Wand gebildet, wodurch die Fertigung noch weiter vereinfacht wird und auch die Anzahl der Teile verrin­ gert ist.

Die Ausbildung nach Patentanspruch 3 erlaubt einen sehr schmalen Aufbau der Hydraulikeinheit, da durch die Rotation des Antriebsorgans und die beiden schiefen Ebenen, die durch die schräge Stirnfläche am Betätigungsabschnitt und die schräge Betätigungsfläche des Pumpenkolbens gebildet werden, sowie durch die drehfeste Anordnung des Pumpenkolbens die Ro­ tationsbewegung des Antriebsorgans direkt in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens umgesetzt wird und so Pumpenkolben und Antriebsorgane im wesentlichen koaxial angeordnet sein können.

Der Antrieb des Antriebsorgans mittels eines Elektromotors nach Patentanspruch 5 erlaubt einen noch flexibleren Einsatz der Pumpe, da diese dann unabhängig von mechanischen An­ triebseinrichtungen im Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, so beispielsweise im Kofferraumbereich oder in Hohlräumen auf der Fahrzeugunterseite.

Durch das Vorsehen eines Gasdruckspeichers als Druckspeicher wird ebenfalls der Einsatz der Hydraulikeinheit flexibler, da durch vorwählbares Befüllen des Gasdruckspeichers mit un­ terschiedlichen Gasdrücken konstruktiv identische Hydraulik­ einheiten unterschiedliche Druckspeichereigenschaften aufwei­ sen.

Durch die Einschraubbarkeit des Rückschlagventils nach An­ spruch 8 kann dies beispielsweise im Reparaturfall ausgewech­ selt werden. Darüberhinaus kann das Rückschlagventil so auch einfach durch ein anderes Rückschlagventil mit anderen Eigen­ schaften ersetzt werden, falls durch Änderungen an der Kol­ benpumpe von dieser ein anderer Druck erzeugt werden soll.

Das Vorsehen eines Druckbegrenzers für den Fluiddruck im Druckraum nach Anspruch 9 schafft eine Hydraulikeinheit mit einem weiteren vorteilhaften Merkmal, die gegen Zerstörung durch Überdruck geschützt ist. Ist der Druckbegrenzer ein Druckschalter für den Elektromotor, wie in Anspruch 10 bean­ sprucht, so kann sowohl bei zu hohem Druck als auch bei zu niedrigem Druck der Elektromotor wunschgemäß angesteuert werden und so entweder zur Druckbegrenzung gestoppt oder zur Druckerhöhung gestartet werden, so daß auch der Druck bei­ spielsweise bei evtl. Leckagen im Drucksystem durch automati­ sches Anlaufen des Elektromotors auf dem notwendigen Niveau gehalten werden kann.

Die Ausbildung nach Patentanspruch 11 ermöglicht eine einfa­ che Fertigung des Gehäuses als Gußteil.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung werden in den verbleibenden Patentansprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in dieser zeigt die einzige Figur eine geschnittene Schemadarstellung der Hydraulikeinheit nach der Erfindung.

Ein Gehäuse 1 einer Hydraulikeinheit weist eine erste Gehäu­ sekammer 10 sowie eine zweite Gehäusekammer 12 auf, die durch eine gehäuseinnere Wand 14 voneinander getrennt sind. Die gehäuseinnere Wand 14 besitzt einen zentralen, im wesent­ lichen hohlzylindrischen Abschnitt 16, der ein Pumpengehäuse 21 für eine Kolbenpumpe 2 bildet. Der hohlzylindrische Ab­ schnitt 16 stellt mit seiner Bohrung 17 eine Verbindung zwi­ schen der ersten Gehäusekammer 10 und der zweiten Gehäusekam­ mer 12 dar.

Im Mündungsbereich in die zweite Gehäusekammer 12 besitzt die Bohrung 17 ein Innengewinde 18, in das ein Rückschlagven­ til 3 abdichtend eingeschraubt ist und so eine Durchströmung der Bohrung 17 nur von der ersten Gehäusekammer 10 in die zweite Gehäusekammer 12 zuläßt.

In die hohlzylindrische Bohrung 17 ist weiterhin ein Pumpen­ kolben 20 drehfest eingesetzt, der in der Bohrung hin- und herbewegbar ist und an seiner vom Rückschlagventil 3 abge­ wandten Stirnseite eine Betätigungsfläche 22 aufweist, die zur Achse 24 des Pumpenkolbens 20 schräg verläuft. Zwischen dem Pumpenkolben 20 und dem Rückschlagventil 3 wird ein Pum­ penraum 26 begrenzt, in dem eine Druckfeder 28 angeordnet ist und sich gegen den Pumpenkolben 20 und gegen das Rück­ schlagventil 3 abstützt. Der Pumpenraum 26 steht über zwei radiale Bohrungen 19 in der Wandung des hohlzylindrischen Ab­ schnitts 16 in Fluidverbindung mit der ersten Gehäusekammer 10.

Im Bereich der Mündung der Bohrung 17 in die erste Pumpenkam­ mer 10 ist ein Antriebsorgan 5 innerhalb der Bohrung 17 dreh­ bar gelagert, wobei die Rotationsachse 54 des Antriebsorgans 5 im wesentlichen koaxial mit der Kolbenachse 24 ausgerich­ tet ist. An seinem kolbenseitigen Ende besitzt das An­ triebsorgan einen Betätigungsabschnitt 52, der eine kolben­ seitige Stirnfläche 53 aufweist, die ebenso schräg zur Rota­ tionsachse 54 ausgerichtet ist wie die Betätigungsfläche 22 des Kolbens 20.

Das Betätigungsorgan 5 ist aus der ersten Gehäusekammer 10 herausgeführt und von einem Elektromotor 50 beaufschlagt, der in einem ersten Gehäusedeckel 11 angeordnet ist. Der erste Gehäusedeckel 11 ist am Gehäuse 1 angeflanscht und dichtet die erste Gehäusekammer 10 nach außen ab. Am Gehäuse­ deckel 11 sind zwei Motoranschlüsse 55, 56 zur Versorgung des Motors mit elektrischer Spannung vorgesehen.

In der zweiten Gehäusekammer 12 ist ein Speicherkolben 62 axial verschiebbar angeordnet. Zwischen dem Speicherkolben 62 und der gehäuseinneren Wand ist so ein Druckraum 60 gebil­ det, in den das Rückschlagventil 3 mündet. Der Speicherkol­ ben 62 besitzt in seinem zentralen Bereich druckraumseitig eine Aushöhlung 63, die zur Aufnahme des in den Druckraum 60 ragenden Abschnitts des Rückschlagventils 3 dient, wenn der Speicherkolben 62 in Anlage an die gehäuseinnere Wand 14 ist.

Auf der dem Gehäusedeckel 11 gegenüber gelegenen Seite des Gehäuses 1 ist ein zweiter Gehäusedeckel 13 in die zweite Ge­ häusekammer 12 abdichtend eingesetzt und begrenzt zwischen sich und dem Speicherkolben 62 einen Teilraum der zweiten Ge­ häusekammer 12 abdichtend eingesetzt und begrenzt zwischen sich und dem Speicherkolben 62 einen Teilraum der zweiten Ge­ häusekammer 12, der als Gasdruckspeicher 64 dient. Der Gas­ druckspeicher 64 ist durch eine Gehäusebohrung 65 befüllbar.

Die gasdruckspeicherseitige Fläche des Speicherkolbens 62 be­ sitzt eine ringförmige Vertiefung 66.

Im Bereich der druckraumseitigen Fläche der gehäuseinneren Wand 14 ist eine Gewindebohrung 107 von außen in die Wand des Gehäuses 1 eingebracht, die eine Fluidverbindung zum Druckraum 60 besitzt. In die Gewindebohrung 107 ist als Druckbegrenzer 7 ein Druckschalter 70 eingeschraubt, dessen einer Anschluß mit dem ersten Motoranschluß 55 verbunden ist und dessen anderer Anschluß ebenso wie der zweite Mo­ toranschluß 56 zu den Polen einer Spannungsquelle führt.

Auf der Seite der Gewindebohrung 107 führt im Bereich der ersten Gehäusekammer 10 eine Einfüllbohrung 104 durch die Wand des Gehäuses 1 in die erste Gehäusekammer 10, durch die die als Hydraulikfluidreservoir 4 dienende Gehäusekammer 10 mit Hydraulikfluid befüllt werden kann. Die Einfüllbohrung 104 ist durch eine Stopfenschraube 105 abgedichtet.

Auf der den Bohrungen 104 und 107 gegenüber gelegenen Seite des Gehäuses ist im Bereich der ersten Gehäusekammer 10 eine mit einem Gewinde versehene Zuflußbohrung 110 in der Wand des Gehäuses 1 vorgesehen, die einen Zufluß von Hydrau­ likfluid in das Hydraulikfluidreservoir 4 ermöglicht. Auf der gleichen Seite des Gehäuses ist im Bereich der druckraum­ seitigen Stirnfläche der gehäuseinneren Wand 14 eine mit einem Gewinde versehene Abflußbohrung für den Druckraum 60 in der Wand des Gehäuses 1 vorgesehen, die den Abfluß von unter Druck stehendem Hydraulikfluid aus dem Druckraum 60 er­ möglicht.

  1 Gehäuse
  2 Kolbenpumpe
  3 Rückschlagventil
  4 Hydraulikfluidreservoir
  5 Antriebsorgan
  6 Druckspeicher
  7 Druckbegrenzer
 10 erste Gehäusekammer
 11 erster Gehäusedeckel
 12 zweite Gehäusekammer
 13 zweiter Gehäusedeckel
 14 gehäuseinnere Wand
 15 Befestigungslaschen
 16 zentraler, i.w. hohlzylindrischer Abschnitt
 17 Bohrung
 18 Innengewinde
 19 Radialbohrung
 20 Pumpenkolben
 21 Pumpengehäuse
 22 Betätigungsfläche
 24 Kolbenachse
 26 Pumpenraum
 18 Druckfeder
 50 Elektromotor
 52 rotierender Betätigungsabschnitt
 53 Stirnfläche
 54 Rotationsachse
 55 erster Motoranschluß
 56 zweiter Motoranschluß
 60 Druckraum
 62 Speicherkolben
 63 Aushöhlung
 64 Gasdruckspeicher
 65 Gehäusebohrung
 66 ringförmige Vertiefung
 70 Druckschalter
104 Einfüllbohrung
105 Stopfenschraube
107 Gewindebohrung
110 Zuflußbohrung
112 Abflußbohrung

Claims (13)

1. Hydraulikeinheit für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem einen Zufluß aufweisenden Hydraulikfluidreservoir, einem einen Abfluß aufweisenden Druckspeicher für das Hy­ draulikfluid, einer dazwischen angeordneten Kolbenpumpe sowie einem dieser druckseitig nachgeschalteten Rück­ schlagventil und einem Antrieb für die Kolbenpumpe, da­ durch gekennzeichnet,

• - daß ein Gehäuse (1) mit einer ersten Gehäusekammer (10) und einer zweiten Gehäusekammer (12) vorgesehen ist, welche durch eine gemeinsame gehäuseinnere Wand (14) voneinander getrennt sind,
• - daß die Kolbenpumpe (2) von der gehäuseinneren Wand (14) getragen und in der das Hydraulikfluidreservoir (4) bildenden ersten Gehäuse­ kammer (10) gelegen ist,
• - daß die Kolbenpumpe (2) Hydraulikfluid aus dem Hydrau­ likfluidreservoir (4) durch die gehäuseinnere Wand (14) und durch das in der gehäuseinneren Wand (14) ge­ halterte Rückschlagventil (3) in die den Druckspeicher (6) bildende zweite Gehäusekammer (12) fördert und
• - daß ein Antriebsorgan (5) für die Kolbenpumpe (2) aus dem Hydraulikfluidreservoir (4) herausgeführt ist.

2. Hydraulikeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäuseinnere Wand (14) einen zentralen, im wesentlichen hohlzylindri­ schen Abschnitt (16) aufweist, der ein den Pumpenkolben (20) der Kolbenpumpe (2) aufnehmendes Pumpengehäuse (21) bildet.

3. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpengehäuse (21) ein mit dem Antriebsorgan (5) verbun­ dener rotierender Betätigungsabschnitt (52) vorgesehen ist, welcher eine schräg zur Rotationsachse (54) verlaufende Stirnfläche (53) besitzt, und daß der Pumpen­ kolben (20) der Kolbenpumpe (2) eine ebenso schräg zur Kolbenachse (24) verlaufende antriebsseitige Betätigungs­ fläche (22) aufweist und drehfest angeordnet ist.

4. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im innerhalb des Pumpengehäuses (21) gelegenen Pumpenraum (26) eine Druckfeder (28) angeordnet ist, die den Pumpen­ kolben (20) gegen den Betätigungsabschnitt (52) des An­ triebsorgans (5) vorspannt.

5. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das An­ triebsorgan (5) von einem an das Gehäuse (1) angeflansch­ ten Elektromotor (50) beaufschlagt ist.

6. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (6) aus einem in der zweiten Gehäusekammer (12) gelegenen Druckraum (60) sowie einem von diesem durch einen Speicherkolben (62) getrennten, vom Rück­ schlagventil (3) abgewandten Teilraum besitzt, der einen Gasdruckspeicher (64) bildet.

7. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Rück­ schlagventil (3) in die gehäuseinnere Wand (14) einge­ setzt ist und den Pumpenraum (26) zum Druckraum (60) be­ grenzt.

8. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Rück­ schlagventil (3) in das Pumpengehäuse (21) eingeschraubt ist.

9. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäu­ se (1) ein Druckbegrenzer (7) für den Fluiddruck im Druckraum (60) vorgesehen ist.

10. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbegrenzer (7) ein Druckschalter (70) für den Elek­ tromotor (50) ist.

11. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die ge­ häuseinnere Wand (14) einteilig mit dem Gehäuse (1) aus­ gebildet ist.

12. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse (1) angeformte Befestigungsflanschen (15) auf­ weist.

13. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (50) ein Gleichstrommotor ist.