WO2020259895A1

WO2020259895A1 - Fremdkraft-bremsdruckerzeuger für eine hydraulische fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: WO2020259895A1
Application number: PCT/EP2020/061493
Authority: WO
Inventors: Andreas Weh; Martin Winkler; Martin HAGSPIEL; Stefan Kaserer; Matthias Mayr
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2020-12-30
Also published as: US20220234560A1; DE102019209425A1; KR20220024800A; CN113993759A

Abstract

Die Erfindung schlägt vor, einen Kolben (8) eines Fremdkraft- Bremsdruckerzeugers (7) eines Hydraulikaggregats (1) einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit einem Elektromotor über ein Zykloidgetriebe (13) und ein Gleitschraubgetriebe (14) mit Trapezgewinde zu verschieben.

Description

Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger für eine hydrauli sche Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Vorgesehen ist der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger zu einem Bremsdruckauf bau und/oder zur Förderung von Bremsflüssigkeit für eine Schlupfregelung und/oder zu einem Bremsdruckaufbau für eine Fremdkraft-Bremsung. Schlupfre gelungen sind Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikregelun gen/elektronische Stabilitätsprogramme, für die die Abkürzungen ABS, ASR und/oder FDR/ESP gebräuchlich sind. Fahrdynamikregelungen/elektronische Stabilitätsprogramme werden umgangssprachlich auch als Schleuderschutzrege lungen bezeichnet. Schlupfregelungen sind bekannt und werden hier nicht erläu tert.

Stand der Technik

Die Offenlegungsschrift DE 10 2017 214 593 A1 offenbart ein Hydraulikaggregat mit einem quaderförmigen Hydraulikblock, der ein Zylinderloch aufweist, in das eine Zylinderhülse eingepresst ist, in der ein Kolben axial verschiebbar aufge nommen ist. Das Zylinderloch beziehungsweise die Zylinderhülse und der Kolben bilden eine Kolben-Zylinder-Einheit. Zu einer Verschiebung des Kolbens weist das bekannte Hydraulikaggregat einen Elektromotor auf, der über ein Planeten getriebe als Untersetzungsgetriebe und einen Kugelgewindetrieb den Kolben in der Zylinderhülse verschiebt. Der Kugelgewindetrieb ist koaxial in dem als Hohl kolben ausgebildeten Kolben angeordnet. Der Elektromotor ist koaxial zu der Zy linderhülse außen an dem Hydraulikblock und das Planetengetriebe ist ebenfalls koaxial zu der Zylinderhülse zwischen dem Elektromotor und der Zylinderhülse beziehungsweise dem Kugelgewindetrieb angeordnet. Offenbarung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine Kolben-Zylinder-Einheit, ein Schraubgetriebe, ein me chanisches Untersetzungsgetriebe und einen Antriebsmotor auf, wobei der An triebsmotor insbesondere ein Elektromotor ist. Das Untersetzungsgetriebe, das wirkungsmäßig zwischen dem Antriebsmotor und dem Schraubgetriebe ange ordnet ist, untersetzt eine drehende Antriebsbewegung des Antriebsmotors und überträgt sie auf das Schraubgetriebe. Das Schraubgetriebe wandelt die drehen de Antriebsbewegung in eine translatorisch Bewegung zu einem Verschieben ei nes Kolbens in einem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit, wobei umgekehrt auch der Zylinder auf dem Kolben verschoben werden kann mit "wirkungsmä ßig" ist gemeint, dass das Untersetzungsgetriebe die drehende Antriebsbewe gung des Antriebsmotors - mit kleinerer Drehzahl - auf das Schraubgetriebe überträgt.

Erfindungsgemäß ist das Untersetzungsgetriebe ein Zykloidgetriebe. Ein Zyk loidgetriebe hat den Vorteil, dass es kleinbauend und insbesondere axial kurz bauend ist und dass seine Antriebswelle und seine Abtriebswelle gleichachsig sind. Des weiteren ist ein Zykloidgetriebe ein Wälzgetriebe und deswegen ver schleißarm und es weist eine große Untersetzung auf. Eine große Untersetzung ermöglicht eine hohe Antriebsdrehzahl, ein kleines Antriebsmoment und damit einen kleinen und leichten Antriebsmotor.

Die abhängigen Ansprüche haben Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestal tungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Erfindung zum Gegen stand.

Als Schraubgetriebe sieht der Anspruch 3 ein Gleitschraubgetriebe vor, womit ein Schraubgetriebe gemeint ist, dessen Gewinde auf- beziehungsweise aneinander gleiten. Im Vergleich mit beispielsweise einem Kugelgewindetrieb, das bei einer axialen Belastung eine hohe mechanische Spannung zwischen seinen Kugeln und Gewindegängen aufweist, weist ein Gleitschraubgetriebe ein Vielfaches grö ßere Kraftübertragungsflächen auf, die mechanische Spannungen auf einen Bruchteil verkleinern, was ein kleineres Schraubgetriebe ermöglicht. Wegen der hohen Tragfähigkeit weist das Gleitschraubgetriebe insbesondere Trapezgewin de auf. Sämtliche in der Beschreibung und der Zeichnung offenbarten Merkmale können einzeln für sich oder in grundsätzlich beliebiger Kombination bei Ausführungs formen der Erfindung verwirklicht sein. Ausführungen der Erfindung, die nicht al le, sondern nur ein oder mehrere Merkmale eines Anspruchs oder einer Ausfüh rungsform der Erfindung aufweisen, sind grundsätzlich möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt eines Hydraulikaggregats mit einem Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger gemäß der Erfindung; und

Figur 2 Einzelteile eines Zykloidgetriebes des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers aus Figur 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.

Ausführungsform der Erfindung

Figur 1 zeigt ein Hydraulikaggregat 1 , das zu einer Druckerzeugung in einer hyd raulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage und/oder zur Druckerzeugung und zu einer Förderung von Bremsflüssigkeit in einer schlupfgeregelten hydrauli schen Fahrzeugbremsanlage während einer Schlupfregelung vorgesehen ist. Solche Schlupfregelungen sind beispielsweise Blockierschutz-, Antriebsschlupf und/oder Fahrdynamikregelungen/elektronische Stabilitätsprogramme, für die die Abkürzungen ABS, ASR und/oder FDR/ESP gebräuchlich sind.

Das Hydraulikaggregat 1 weist einen Hydraulikblock 2 auf, der einer mechani schen Befestigung und hydraulischen Verschaltung hydraulischer und anderer Bauelemente der Schlupfregelung wie Magnetventile, Rückschlagventile, Hydro speicher und Dämpferkammern dient. Die Bauelemente sind an und in dem Hyd raulikblock 1 angeordnet und durch eine nicht gezeichnete Verbohrung des Hyd raulikblocks 2 entsprechend einem hydraulischen Schaltplan der Fremdkraft- Fahrzeugbremsanlage und der Schlupfregelung hydraulisch miteinander verbun den.

In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist der Hydraulikblock 2 ein quaderförmiger, flacher Metallblock aus beispielsweise einer Aluminiumlegierung, der mit Bohrungen zur Aufnahme der Bauelemente verse hen und entsprechend dem hydraulischen Schaltplan der Fahrzeugbremsanlage und der Schlupfregelung verbohrt ist.

Der Hydraulikblock 2 weist einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 7 auf, der nachfolgend erläutert wird, wobei der Hydraulikblock 2 auch als Bestandteil des erfindungsgemäßen Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 7 angesehen werden kann.

Der Hydraulikblock 2 weist ein Zylinderloch 3 auf, das senkrecht zu zwei großen, einander gegenüberliegende Seiten des Hydraulikblocks 2 im Hydraulikblock 2 angebracht ist. Das Zylinderloch 3 ist an einer der beiden großen Seiten des Hydraulikblocks 2 offen, die hier als Motorseite 4 bezeichnet wird. Die gegen überliegende große Seite des Hydraulikblocks 2 wird hier als Ventilseite 5 be zeichnet. An ihr weist der Hydraulikblock 2 im Ausführungsbeispiel eine napfför mige, axial zum Zylinderloch 3 überstehende Verlängerung 6 des Zylinderlochs 3 auf, wodurch das Zylinderloch 3 axial länger als der Hydraulikblock 2 dick ist.

Im Zylinderloch 3 ist ein Kolben 8 axial verschiebbar aufgenommen, der im Aus führungsbeispiel ein zylinderrohrförmiger Hohlkolben mit einem offenen und ei nem geschlossenen Ende ist. Der Kolben 8 und das Zylinderloch 3 bilden eine Kolben-Zylinder-Einheit 9, die Bestandteil des erfindungsgemäßen Fremdkraft- Bremsdruckerzeugers 7 ist. Das Zylinderloch 3 bildet einen Zylinder 10 der Kol- ben-Zylinder-Einheit 9.

Zum Verschieben des Kolbens 8 im Zylinderloch 3 weist der Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger 7 einen Elektromotor als Antriebsmotor 11 , ein Schraubge triebe 12 und ein Zykloidgetriebe 13 als mechanisches Untersetzungsgetriebe auf.

Der den Antriebsmotor 11 bildende Elektromotor ist koaxial zum Zylinder 10 bzw. zum Zylinderloch 3 außen an der Motorseite 4 des Hydraulikblocks 2 angeordnet.

In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist das Schraubgetriebe 12 ein Gleitschraubgetriebe 14 mit einer drehend antreibbaren Spindelmutter 15 und einer axial verschieblichen Spindel 16, deren Gewinde bei einer Drehung der Spindelmutter 15 aufeinander gleiten. Das Schraubgetriebe 12 weist keine Kugeln oder dergleichen Wälzkörper auf. Die Spindelmutter 15 kann allgemein auch als drehend antreibbares Antriebselement 17 und die Spindel 16 als verschiebbares Abtriebselement 18 des Schraubgetriebes 12 aufgefasst wer den. Denkbar sind auch Konstruktionen, bei denen die Spindel 16 drehend ange trieben und die Spindelmutter 15 verschoben wird (nicht dargestellt). In diesem Fall würde die Spindel das drehend antreibbare Antriebselement und die Spin delmutter das verschiebbare Abtriebselement des Schraubgetriebes bilden. Das Schraubgetriebe 12/Gleitschraubgetriebe 14 weist im Ausführungsbeispiel ein Trapezgewinde auf.

Das Schraubgetriebe 12 ist koaxial in dem als Hohlkolben ausgebildeten Kolben 8 und auch koaxial in dem den Zylinder 10 bildenden Zylinderloch 3 des Hydrau likblocks 2 angeordnet. Der als Hohlkolben ausgebildeten Kolben 8 weist einen Kopfzapfen 19 an einer Innenseite eines Kolbenbodens 20 auf, auf den die Spin del 16 des Schraubgetriebes 12 aufgeschnappt ist, die dafür ein korrespondie rendes Sackloch mit einer umlaufenden Radialnut an ihrem Grund aufweist, in die ein Kopf des Kopfzapfens 19 eingeschnappt ist.

Durch einen Drehantrieb der Spindelmutter 15 oder allgemein des drehbaren An triebselements 17 des Schraubgetriebes 12 wird der Kolben 8 axial in dem Zylin derloch 3 des Hydraulikblocks 2, das heißt im Zylinder 10 der Kolben-Zylinder- Einheit 9 des erfindungsgemäßen Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 7 verscho ben. Durch die Verschiebung des Kolbens 8 im Zylinderloch 3 beziehungsweise im Zylinder 10 wird ein Bremsdruck zu einer Betätigung nicht dargestellter, hyd raulischer Radbremsen erzeugt, die über nicht dargestellte Bremsleitungen an Radanschlüsse 24 des Hydraulikblock 2 angeschlossen sind bzw. werden. Wäh rend einer Schlupfregelung wird Bremsflüssigkeit durch Verschieben des Kol bens 8 im Zylinderloch 3 beziehungsweise im Zylinder 10 gefördert.

Die Spindelmutter 15 ist außerhalb des Kolbens 8 in einem Kugellager als Dreh lager 21 drehbar gelagert. Das Drehlager 21 ist in einem ringförmigen Lagerhal ter 22 angeordnet, der in eine Ringstufe an der Mündung des Zylinderlochs 3 im Hydraulikblock 2 eingepresst und mit einem Federring 23 befestigt ist, der in eine umlaufende Nut außen im Lagerhalter 22 und in eine umlaufende Nut innen in einer Umfangswand der Ringstufe an der Mündung des Zylinderlochs 3 greift.

Der Lagerhalter 22 weist einen Parallelrändel 50 mit achsparallelen Rillen (siehe Figur 2) auf, der sich beim Einpressen in eine Umfangswand der Ringstufe an der Mündung des Zylinderlochs 3 einformt und den Lagerhalter 22 drehfest am Hydraulikblock 2 hält.

Das Zykloidgetriebe 13, dessen Einzelteile Figur 2 zeigt, bildet ein mechanisches Untersetzungsgetriebe, das koaxial zwischen dem den Antriebsmotor 11 bilden den Elektromotor und dem Schraubgetriebe 10 angeordnet ist. Ein Hohlrad 25 des Zykloidgetriebes 13 ist an dem Lagerhalter 22 des Drehlagers 21 der Spin delmutter 15 des Schraubgetriebes 12 befestigt, der aus der Ringstufe an der Mündung des Zylinderlochs 3 im Hydraulikblock 2 vorsteht.

Das Hohlrad 25 weist eine Innenverzahnung 26 mit wellenförmig gerundeten Zähnen auf, mit der eine Außenverzahnung 27 einer Kurvenscheibe 28 des Zyk loidgetriebes 13 kämmt, die komplementär wellenförmig gerundete Zähne auf weist. Die Kurvenscheibe 28 weist einen um mindestens eine Zahnhöhe kleine ren Durchmesser als die Innenverzahnung 26 des Hohlrads 25 auf und die Kur venscheibe 28 ist achsparallel und exzentrisch so im Hohlrad 25 angeordnet, dass ihre Außenverzahnung 27 an einer Umfangsstelle mit der Innenverzahnung 26 des Hohlrads 25 kämmt. Bei einem Drehantrieb läuft die Kurvenscheibe 28 auf einer Kreisbahn in dem Hohlrad 25 um, so dass die Umfangsstelle, an der die Verzahnungen 26, 27 kämen, im Hohlrads 25 umläuft. Dabei dreht sich die Kur venscheibe 28 um ihre Achse.

Das Hohlrad 25 weist innen achsparallele Rippen 51 auf, die in achsparallele Nu ten im Außenumfang des Lagerhalters 22 greifen, wodurch das Hohlrad 25 dreh fest am Lagerhalter 22 angeordnet ist. Axial reichen die Rippen 51 bis an eine Stirnfläche der Innenverzahnung 27 und das Hohlrad 25 ist bis zu einer Anlage seiner Innenverzahnung 27 am Lagerhalter 22 auf den Lagerhalter 22 aufgesetzt. Beispielsweise ist das Hohlrad 25 auf den Lagerhalter 22 aufgepresst oder auf geschrumpft oder mit ihm verschweißt.

Eine Motorwelle 29 des den Antriebsmotor 11 bildenden Elektromotors weist ei nen mit ihr einstückigen, achsparallelen und exzentrischen Zapfen als Exzenter 30 auf, der ein Mittelloch 31 der Kurvenscheibe 28 des Zykloidgetriebes 13 durchgreift. Auf dem Exzenter 30 der Motorwelle 29 ist ein Kugellager als Dreh lager 32 angeordnet, auf dem das Mittelloch 31 der Kurvenscheibe 28 des Zyk- loidgetriebes 13 angeordnet ist. Bei einem Drehantrieb des Antriebsmotors 11 dreht sich die Motorwelle 29, wodurch das Drehlager 32 auf dem Exzenter 30 ei ne Kreisbewegung ausführt, die die Kurvenscheibe 28 auf der Kreisbahn im Hohlrad 25 des Zykloidgetriebes 13 bewegt. Durch den Eingriff der Verzahnun gen 26, 27 des Hohlrads 25 und der Kurvenscheibe 28 vollführt die Kurvenschei be 28 zusätzlich zu ihrer Kreisbewegung eine Drehung um ihre Achse. Anstelle eines Kugellagers kann beispielsweise auch ein Rollen- oder Nadellager oder auch ein Gleitlager als Drehlager 32 vorgesehen sein oder die Kurvenscheibe 28 ist unmittelbar auf dem Exzenter 30 gleitgelagert (nicht dargestellt).

Zum Ausgleich einer Unwucht des Exzenters 30 und des auf ihm angeordneten Drehlagers 32 weist die Motorwelle 29 des den Antriebsmotor 11 bildenden Elektromotors ein Wuchtgewicht 33 auf.

Axial stützt sich das Hohlrad 25 des Zykloidgetriebes 13 an einem Lagerschild 39 des Antriebsmotors 11. Über das Hohlrad 25 stützt sich das Drehlager 21 des Schraubgetriebes 12 und über das Drehlager 21 auch die Spindelmutter 15 des Schraubgetriebes 12, die das Antriebselement 17 des Schraubgetriebes 12 bil det, axial an dem Lagerschild 39 des den Antriebsmotor 11 bildenden Elektromo- tosrs ab. Der Antriebsmotor 11 bzw. sein Lagerschild 39 bildet eine Art axiales Widerlager, das das Zykloidgetriebe 13 und das Schraubgetriebe 12 axial stüt zen.

Auf einer dem Antriebsmotor 11 zugewandten Stirnseite weist das Hohlrad 25 des Zykloidgetriebes 13 einen koaxialen, zylinderrohrförmigen Kragen 52 auf, der ein Motorlager 53 axial übergreift, das ein kurzes Stück axial aus dem Lager schild 39 vorsteht. Dadurch ist der Antriebsmotor 11 am Hohlrad 25 des Zyk loidgetriebes 13 zentriert.

Zu einer Übertragung ihrer Drehung auf das Schraubgetriebe 12 weist die Kur venscheibe 28 des Zykloidgetriebes 13 kreisförmige Durchgangslöcher 34 auf, die um ihr Mittelloch 31 herum und verteilt auf einem Umfang angeordnet sind. In die Durchgangslöcher 34 greifen Triebzapfen 35 einer Lochscheibe, die ein Ab triebselement 36 des Zykloidgetriebes 13 bildet. Wegen der Exzentrizität der Kurvenscheibe 28 weisen die Triebzapfen 35 einen kleineren Durchmesser auf als die Durchgangslöcher 34, in die sie greifen. Zu einer drehfesten Verbindung des Abtriebselement 36 des Zykloidgetriebes 13 mit der Spindelmutter 15, die das Antriebselement 17 des Schraubgetriebes 12 bildet, stehen von einer dem Zykloidgetriebe 13 zugewandten Stirnseite der Spindelmutter 15 Zapfen 37 ab, die in Löcher 38 greifen, die zwischen den Trieb zapfen 35 im Abtriebselement 36 des Zykloidgetriebes 13 angebracht sind.

In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung weist der Hydraulikblock 2 eine Hauptbremszylinderbohrung 40 auf, in der ein nicht darge- stellter Hauptbremszylinderkolben anordenbar ist, der mechanisch über eine

Kolbenstange mit einem nicht dargestellten Fußbremspedal oder einem Hand bremshebel in der Hauptbremszylinderbohrung 41 verschiebbar ist.

In der Ventilseite 5 des Hydraulikblocks 2 sind durchmessergestufte Sacklöcher als Aufnahmen 41 für nicht dargestellte Magnetventile angebracht. Die Mag netventile sind Bauelemente der Schlupfregelung und einer Bremsdruckregelung, die einer Regelung bzw. Steuerung des Bremsdrucks bzw. von Radbremsdrü cken in den Radbremsen dienen. Bestückt mit den Bauelementen der Schlupfre gelung bildet der Hydraulikblock 2 das Hydraulikaggregat 1.

Claims

Ansprüche

1. Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger für eine hydraulische Fahrzeugbremsanla ge, mit einer Kolben-Zylinder-Einheit (9), mit einem Antriebsmotor (11), mit einem Schraubgetriebe (12), das eine rotatorische Antriebsbewegung des Antriebsmotors (11) in eine translatorische Bewegung zum Verschieben ei nes Kolbens (8) in einem Zylinder (10) der Kolben-Zylinder-Einheit (9) wan delt, und mit einem mechanischen Untersetzungsgetriebe, das wirkungsmä ßig zwischen dem Antriebsmotor (11) und dem Schraubgetriebe (12) ange ordnet ist und das die Antriebsbewegung des Antriebsmotors (11) untersetzt und auf das Schraubgetriebe (12) überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe ein Zykloidgetriebe (13) ist.

2. Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Abtriebselement (36) des Zykloidgetriebes (13) drehfest mit einem drehbaren Antriebselement (17) des Schraubgetriebes (12) und/oder dass ein Hohlrad (25) des Zykloidgetriebes (13), in dem eine Kurvenscheibe (28) des Zykloidgetriebes (13) exzentrisch drehend abwälzt, radialfest und axialfest mit einem Drehlager (21) des drehbaren Antriebselements (17) des Schraubgetriebes (12) ist.

3. Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubgetriebe (12) ein Gleitschraubgetriebe (14) ist.

4. Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (11) einen Ex zenter (30), der das Zykloidgetriebe (13) antreibt, und ein Wuchtgewicht (33) zu einem Ausgleich einer Unwucht des Exzenters (30) aufweist.

5. Hydraulikblock für ein Hydraulikaggregat einer hydraulischen Fahrzeug

bremsanlage mit einem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager (21) des drehbaren Antriebselements (17) des Schraubgetriebes (12) an dem Hyd raulikblock (2) befestigt ist.

6. Hydraulikblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der

Hydraulikblock (2) den Zylinder (10) der Kolben-Zylinder-Einheit (9) aufweist und dass der Antriebsmotor (11) an dem Hydraulikblock (2) angeordnet ist und das Zykloidgetriebe (13) axial nach Art eines Widerlagers stützt.