DE3726979C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinheit für ein Kraft­ fahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Derartige Hydraulikeinheiten stellen die Energie für hydrau­ likunterstützte Betätigungen im Kraftfahrzeug, wie beispielsweise eine Servolenkung oder eine hydraulische Kupplung für ein Verteilergetriebe bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb bereit.

Bei diesen bekannten Hydraulikeinheiten fördert eine Kolbenpumpe das Hydraulikfluid durch eine Hydraulikleitung aus einem Hydraulikfluidbehälter, erhöht den Fluiddruck und fördert das Hydraulikfluid mit erhöhtem Druck durch Druckleitungen über ein Rückschlagventil zu den von der Hydraulik beaufschlagten Servoeinrichtungen. An die Druckleitung ist dabei ein Druckspeicher angeschlossen, der sowohl zur Kompensation der von der Kolbenpumpe herrührenden Druckstöße als auch zur Speicherung des Drucks nach dem Abschalten der Pumpe dient. Die Kolbenpumpe kann dabei beispielsweise über einen an einer Motorwelle oder einer Antriebswelle angeordneten Exzenter betätigt werden.

Nachteilig ist bei derartigen Hydraulikeinheiten, daß sie aus vielen Einzelteilen bestehen, die teilweise weit voneinander entfernt liegen, so daß sie durch Druckleitungen miteinander verbunden werden müssen. Diese Druckleitungen stellen einerseits einen störenden Strömungswiderstand für das Druckfluid dar, wodurch eine zusätzliche Pumpenleistung erbracht werden muß, und bilden andererseits Fehlerquellen, da eine Vielzahl von Verbindungen zwischen den einzelnen Elementen der Hydraulikeinheit und den Rohrleitungen druckdicht ausgebildet sein muß.

Aus der DE-OS 31 33 111 ist eine gattungsgemäße Hydraulikeinheit bekannt geworden, deren einzelne Komponenten zwar schon zusammengebaut sind, die aber durch ihren Aufbau verhältnismäßig viel Platz in Anspruch nimmt und außerdem ein externes Hydraulikfluidreservoir benötigt, das über Leitungen mit der Hydraulikeinheit verbunden sein muß. Dieses externe Hydraulikfluidreservoir nimmt zusätzlichen Platz in Anspruch und die Leitungsverbindungen stellen mögliche Fehlerquellen im Hydrauliksystem dar.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein wesentlicher Vorteil bei dieser Hydraulikeinheit ist der äußerst kompakte Aufbau, bei dem alle funktionsnotwendigen Elemente in einem röhrenförmigen Gehäuse integriert sind. Durch das Vorsehen einer Trennwand, die die Druckspeicherkammer von einer zumindest einen Teil des Hydraulikreservoirs bildenden Gehäusekammer trennt und das Rückschlagventil sowie die in Gehäuseachsrichtung ausgerichtete und in die Gehäusekammer ragende Kolbenpumpe trägt, werden zusätzliche Leitungen und Ausgangsverluste vermieden, so daß die von der Pumpe aufgenommene Energie direkt für die Druckerzeugung ausgenutzt werden kann. Der kompakte Aufbau führt auch zur Herabsetzung möglicher durch Anschlüsse hervorgerufene Fehlerquellen und ergibt eine günstig herzustellende und leicht unterzubringende Hydraulikeinheit.

Durch das röhrenförmige Gehäuse, das aus einem einfachen Rohr hergestellt werden kann, und die koaxiale Anordnung von Kolbenpumpe und Elektromotor, besteht die Möglichkeit einer modulartigen Montage der Hydraulikeinheit, was die automatisierte Bandmontage erheblich vereinfacht.

Weitere Vorteile der Erfindung sind geringe Lagerhaltungskosten sowohl bei der Kraftfahrzeugfertigung als auch bei der Ersatzteilbewirtschaftung, 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 Fahrzeugpalette 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 gehäuseinneren Wand gebildet, wodurch die Fertigung noch weiter vereinfacht wird und auch die Anzahl der Teile verringert 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 Rotationsbewegung des Antriebsorgans direkt in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens umgesetzt wird und so Pumpenkolben und Antriebsorgane im wesentlichen koaxial angeordnet sein können.

Die Weiterbildung nach Patentanspruch 4 stellt eine besondere, das Antriebsorgan von Einflüssen des Hydraulikfluids abgeschirmte Ausbildung dar.

Durch das Vorsehen eines Gasdruckspeichers als Druckspeicher wird ebenfalls der Einsatz der Hydraulikeinheit flexibler, da durch vorwählbares Befüllen des Gasdruckspeichers mit unterschiedlichen Gasdrücken konstruktiv identische Hydraulikeinheiten unterschiedliche Druckspeichereigenschaften aufweisen.

Dadurch, daß das Rückschlagventil nach Anspruch 6 in die gehäuseinnere Wand eingesetzt ist, kann dieses beispielsweise im Reparaturfall ausgewechselt werden. Darüber hinaus kann das Rückschlagventil so auch einfach durch ein anderes Rückschlagventil mit anderen Eigenschaften ersetzt werden, falls durch Änderungen an der Kolbenpumpe von dieser ein anderer Druck erzeugt werden soll.

Das Vorsehen eines Druckbegrenzers für den Fluiddruck im Druckraum nach Anspruch 7 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 8 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 beispielsweise bei evtl. Leckagen im Drucksystem durch automatisches Anlaufen des Elektromotors auf dem notwendigen Niveau gehalten werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispieles 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, die 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 111 angeordnet ist. Der erste Gehäusedeckel 111 ist am Gehäuse 1 angeflanscht und dichtet die erste Gehäusekammer 10 nach außen ab. Am Gehäuse­ deckel 111 sind zwei Motoranschlüsse 55, 56 zur Versorgung des Elektromotors 50 mit elektrischer Spannung vorgesehen.

In der zweiten Gehäusekammer 12 ist ein Speicherkolben 62 axial verschiebbar angeordnet. Zwischen dem Speicherkolben 62 und der gehäuseinneren Wand 14 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 gelangt.

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, der als Gasdruckspeicher 64 dient. Der Gas­ druckspeicher 64 ist durch eine Gehäusebohrung 65 befüllbar.

Die gasdruckspeicherseitige Fläche des Speicherkolbens 62 besitzt 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 der Gewindebohrung 107 ist als Druckbegrenzer 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 Hydraulikfluid in das Hydraulikfluidreservoir 4 ermöglicht. Auf der gleichen Seite des Gehäuses ist im Bereich der druckraumseitigen Stirnfläche der gehäuseinneren Wand 14 eine mit einem Gewinde versehene Abflußbohrung 112 für den Druckraum 60 in der Wand des Gehäuses 1 vorgesehen, die den Abfluß von unter Druck stehendem Hydraulikfluid aus dem Druckraum 60 ermöglicht.

Claims (8)

1. Hydraulikeinheit für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Gehäuse mit einer einen Abfluß aufweisenden Druckspeicherkammer, einer der Druckspeicherkammer vorgeschalteten Kolbenpumpe, einem Elektromotor als Antrieb für die Kolbenpumpe, einem zwischen Kolbenpumpe und Druckspeicherkammer angeordneten Rückschlagventil und einer Bohrung in der Wandung der Kolbenpumpe zur Zufuhr von Druckfluid, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Gehäuse (1) insgesamt röhrenförmig ausgebildet ist;
• - im Gehäuse (1) eine radiale Trennwand (14) vorgesehen ist, die die Druckspeicherkammer (12) von einer einen Teil (4) des Hydraulikreservoirs bildenden Gehäusekammer (10) trennt und das Rückschlagventil (3) und - in Gehäuseachsrichtung ausgerichtet und in einem hohlzylindrischen Abschnitt (16) untergebracht und in die Gehäusekammer (10) ragend - die Kolbenpumpe (2) trägt;
• - die Kolbenpumpe (2) axial wirkt und der Elektromotor (50) koaxial zur Kolbenpumpe (2) angeordnet ist;
• - der Elektromotor (50) in einem die Gehäusekammer (10) abschließenden Deckel (111) des Gehäuses (1) untergebracht ist;
• - das Druckfluid der Kolbenpumpe (2) über eine Bohrung (19) im hohlzylindrischen Abschnitt (16) zugeführt wird.

2. Hydraulikeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Abschnitt (16) zentral an der gehäuseinneren Wand (14) angeordnet ist und ein den Pumpenkolben (20) der Kolbenpumpe (2) aufnehmendes Pumpengehäuse (21) bildet.

3. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpengehäuse (21) ein mit dem Antrieb (5, 50) beaufschlagter rotierender Betätigungsabschnitt (52) vorgesehen ist, welcher eine schräg zur Rotationsachse (54) verlaufende Stirnfläche (53) besitzt, und daß der Pumpenkolben (20) der Kolbenpumpe (2) eine ebenso schräg zur Kolbenachse (24) verlaufende antriebsseitige Betätigungsfläche (22) aufweist und im Pumpengehäuse (21) drehfest geführt ist.

4. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsorgan (5) für die Kolbenpumpe (2) aus der den Teil (4) des Hydraulikreservoirs (4) bildenden Gehäusekammer (10) herausgeführt ist.

5. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (6) in an sich bekannter Weise aus einem in der zweiten Gehäusekammer (12) gelegenen Druckraum (60) als Druckspeicherkammer sowie einem von diesem durch einen Speicherkolben (62) getrennten vom Rückschlagventil (3) abgewandten Teilraum gebildet ist, der einen Gasdruckspeicher (64) bildet.

6. Hydraulikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (3) in die gehäuseinnere Wand (14) eingesetzt ist und den Pumpenraum (26) zum Druckraum (60) begrenzt.

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

8. Hydraulikeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbegrenzer ein Druckschalter (70) für einen den Antrieb der Kolbenpumpe (2) bildenden Elektromotor (50) ist.