DE10016895B4

DE10016895B4 - Hydraulikblock mit mindestens einer Pumpe

Info

Publication number: DE10016895B4
Application number: DE2000116895
Authority: DE
Inventors: Dieter Dinkel; Axel Hinz; Hans-Dieter Reinartz; Günther VOGEL
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: DE10016895A1

Abstract

Hydraulikblock mit mindestens einer Pumpe, die mit einem Druckmittelspeicher verbunden ist, der einen vorgespannten, und relativ zu einer Wand verschiebbaren Kolben (18) aufweist, wobei die Wand durch die Bohrungswand einer Bohrung (14) in dem Hydraulikblock gebildet ist, wobei gegenüber dem Kolben (18) ein Rückschlagventil (15) vorgesehen ist, und dass das Rückschlagventil (15) als vorgefertigte Baueinheit vorgesehen, sowie unlösbar mit dem Hydraulikblock verstemmt oder verclincht ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikblock mit mindestens einer Pumpe insbesondere für ein geregeltes Bremssystem.
Nach der DE 197 25 092 A1 wird für ein hydraulisches Aggregat mit einem Kolbenspeicher empfohlen, diesen extern, sowie parallel zum Pumpenantrieb anzuordnen. Dadurch wird das Pumpengehäuse klein und leicht gehalten. Das Gehäuse von dem Kolbenspeicher ist durch ein Tiefziehteil gebildet, welches über eine Grundfläche von dem Pumpengehäuse übersteht. Das Tiefziehteil ist in einer Gehäusekappe für Ventilaktuatoren aufgenommen. Durch diese Maßnahmen soll weiterhin ausreichend Bauraum für eine Speicherfeder geschaffen werden, welche den Kolben vorspannt. Außerdem ist ein federloses Ventil zu erkennen, das vormontiert in eine Mündung einer Verbindungsbohrung einsetzbar ist.
Die DE 44 38 163 A1 und die DE 42 34 013 A1 zeigt einen Hydraulikblock mit einer Radialkolbenpumpe, und mit einem in dem Hydraulikblock integriert angeordneten Kolbenspeicher, dessen Kolben von einer Feder vorgespannt ist, und dessen Wandung vollständig durch den Hydraulikblock gebildet ist. Der Kolbenspeicher ist rechtwinklig zum Antrieb der Pumpe angeordnet. Zum Verschluß einer Kolbenbohrung dient jeweils ein Deckel, welcher an oder auf dem Hydraulikaggregat befestigt ist.
Vor dem Hintergrund diametral unterschiedlicher Empfehlungen in dem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Hydraulikblock in Hinblick auf die Kosten der Fertigung, wie auch in Hinblick auf die bauraumrelevante Platzierung und Installation peripherer Bauteile weiter zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Druckmittelspeicher ist in einer Bohrungswandung einer Bohrung in einem Hydraulikblock integriert vorgesehen. Gegenüber von einem federvorgespannten Kolben des Druckmittelspeichers ist ein Rückschlagventil vorgesehen. Das Rückschlagventil ist als vorgefertigte Baueinheit vorgesehen, sowie unlösbar mit dem Hydraulikblock verstemmt oder verclincht.
Die Erfindung besteht nicht wie bei dem Stand der Technik darin, einen Druckmittelspeicher mit einem gesonderten Gehäuse an einem Hydraulikblock gewissermaßen extern anzuordnen, sondern darin, durch eine Bohrung in dem Hydraulikblock den für den Niederdruckspeicher und das Rückschlagventil benötigten Zylinder darzustellen, wobei die Wand der Bohrung zusammen mit dem gegenüber einem Speicherkolben angeordneten und vormontierten Rückschlagventil unmittelbar zur Begrenzung des Speicherraums dient. Das Rückschlagventil ist dabei vorzugsweise als Saugventil ausgebildet, das in Ansaugrichtung der Pumpe ausgerichtet ist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, den Druckmittelspeicher quer zur Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens derart zu platzieren, dass die Mittelachse des Druckmittelspeichers senkrecht zur Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens steht.
Dies gilt sowohl für den Einsatz einer Radialkolbenpumpe als auch für den Einsatz einer Axialkolbenpumpe. Eine weitere Vereinfachung lässt sich erreichen, indem der Deckel mit dem Hydraulikblock unlösbar verbunden ist, was beispielsweise durch Verstemmen oder durch eine Clinchverbindung geschehen kann. Der Hydraulikblock selbst wird vorzugsweise aus Aluminium hergestellt, welches sich gut für eine Clinchverbindung gegenüber einem aus härterem Material bestehenden Deckel eignet.
Der Kolben selbst kann gemäß einer Weiterbildung aus einem kaltgeschlagenen Blechteil gebildet sein. Auch der Speicherdeckel ist auf diese Weise herstellbar. In Abwandlung hierzu kann der Kolben aber auch aus Kunststoff gegossen sein, was zu einer weiteren Preisreduktion führen kann. Dabei kann der so hergestellte Kolben mit einer Dichtung versehen sein, die an den Bohrungswänden gleitet und so den Arbeitsraum des Speichers begrenzt. Andererseits kann aber auch eine Dichtung in eine Ausnehmung in der Bohrungswand eingelegt sein, so dass die Bohrungswände nicht besonders bearbeitet werden müssen. Vielmehr ist dann nur darauf zu achten, dass die Mantelfläche des Speicherkolbens gegenüber der Dichtung in dem Blockgehäuse hinreichend glatt ist, um die notwendige Dichtung zu gewährleisten.
Da der Speicherraum von dem in dem Speicher herrschenden Druck abhängt, ist der Kolben in an sich bekannter Weise elastisch vorgespannt. Zur weiteren Raumersparnis empfiehlt sich dabei eine Merkmalskombination, wobei die Windungsdurchmesser zu den Windungsenden hin eingezogen sind, so dass die Feder nicht auf Block gepresst werden kann, sondern teleskopartig die Windungen ineinandergeschoben werden können.
Eine einfache Fertigung wird erzielt, indem die Bohrung gestuft derart ausgeführt ist, dass diese in Richtung Innenraum des Hydraulikblocks stufenförmig enger wird. Die Abmessungen des Ventilsitzkörpers des Rückschlagventils sind dann so gewählt, dass dieser Ventilsitzkörper in einer in dem Innenraum des Hydraulikblocks liegenden Stufe aufsitzen kann, während der Speicher in einem äußeren Abschnitt der gestuften Bohrung mit größerem Durchmesser angeordnet ist.
Dabei kann der Ventilsitzkörper ebenso wie der Deckel des Speichers unlösbar mit dem Hydraulikblock verbunden sein, beispielsweise durch Verstemmen, Einpressen oder Verclinchen.
Da man in der Regel den Hydraulikblock so klein wie möglich halten möchte und andererseits aber möglicherweise die Tiefe des Hydraulikblocks zur Aufnahme des kompletten Speichers nicht ausreicht, kann sich in Weiterbildung der Erfindung eine Merkmalskombination empfehlen, bei der der vorzugsweise aus Aluminium bestehende Hydraulikblock durch Fließpressen hergestellt ist, und wobei der Block einen sich überwiegend in Fließrichtung erstreckenden Ansatz zur Aufnahme zumindest eines Teiles des Druckmittelspeichers erhält.
Um den Hydraulikblock möglichst noch weiter zu vereinfachen, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung eine Merkmalskombination bei der der Ventilsitzkörper des Rückschlagventils (vorzugsweise Saugventil) durch ein einfaches Blechteil gebildet ist, in welches beispielsweise durch Kaltverformen eine trichterförmige Öffnung eingefügt wird. Durch den Trichter wird gleichzeitig eine Zentrierung hinsichtlich des Ventilkörpers erreicht. Die Neigung des Trichters ist dabei derart zu wählen, dass sich der Ventilkörper nicht in der Trichteröffnung verklemmen kann.
Eine empfehlenswerte Weiterbildung hinsichtlich der den Ventilkörper auf seinen Sitz vorspannenden Ventilfeder besteht darin, dass sich die Feder an einem Käfig abstützt, der mit seinem äußeren Rand den Ventilsitzkörper umfasst. Da auf diese Weise der Käfig oberhalb des Ventilkörpers einen geschlossenen Raum bildet, muss er mit einer oder mehreren Öffnungen zum Durchlassen des Druckmittels versehen sein. Diese Öffnungen können so ausgestaltet werden, dass sie gleichzeitig ein Sieb ergeben, welches in dem Druckmittel möglicherweise schwimmende Schmutzteile herausfiltert, so dass die nachfolgenden Hydraulikkreise durch derartige Schmutzteile nicht fehlerhaft beeinflusst werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
1 in geschnittener und teilweise gebrochener Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel und
2 in geschnittener und teilweise gebrochener Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel.
In 1 ist das Gehäuse 1 eines Hydraulikblocks beispielsweise für ein geregeltes Bremssystem dargestellt. Das Gehäuse 1 besitzt eine Kolbenbohrung, in der ein Pumpenkolben 2 geführt ist, welcher in nicht dargestellter Form beispielsweise durch einen Exzenter radial angetrieben wird (Radialkolbenpumpe) oder auch linear angetrieben wird (Axialkolbenpumpe). Eine Rückstellfeder hält den Kolben 2 in Eingriff mit dem oszillierenden Antriebsmechanismus. Die Feder stützt sich an einem Ventilsitzkörper 4 ab, der zu einem Druckventil 5 gehört, welches den Arbeitsraum 6 der Radialkolbenpumpe abschließt. Ein als Kugel ausgestalteter Ventilkörper 7 wird über eine Vorspannfeder 8 in Eingriff mit dem Ventilsitz gehalten, wobei die Vorspannfeder 80 an dem Boden eines Käfigs 9 abstützt. In den Boden des Käfigs 9 ist ein Filter bzw. Sieb eingearbeitet, welches die über das Druckventil 5 strömende Druckmittelflüssigkeit filternd in einen Dämpfungsraum 10 durchlässt, der mit einer Austrittsblende 11 versehen ist. Der Dämpfungsraum 10 ist durch einen verstemmten Deckel 12 verschlossen, der in dem Aluminiumgehäuse 1 unlösbar mit diesem verbunden ist. Der Käfig 9 umgreift mit seinem offenen Ende den Rand des Ventilsitzkörpers 4 und bildet somit mit dem Ventilsitzkörper einen abgeschlossenen Ventilraum, der mit dem genannten Sieb mit dem Dämpfungsraum 10 verbunden ist. Der Plungerkolben 2 wird durch eine Kolbendichtung 13 umfasst, wodurch der Arbeitsraum 6 kolbenseitig abgeschlossen wird.
Der Arbeitsraum 6 ist mit einer Stufenbohrung 14 verbunden, wobei ein Saugventil 15 mit seinem Ventilsitzkörper 16 auf einer Stufe der Stufenbohrung 14 aufsitzt und gegenüber dieser mit dem Gehäuse 1 verstemmt ist. Der Aufbau des Saugventils 15 entspricht dem Aufbau des Druckventils 5 und soll daher nicht nochmals erläutert werden. Über einen nicht dargestellten Kanal gelangt Druckmittel von dem Dämpfungsraum 10 in den Speicherraum 17. Erhöht sich der Druck in dem Speicherraum 17, wird ein Speicherkolben 18 gegen die Kraft einer Speicherfeder 19 verschoben, die sich an dem Speicherdeckel 20 abstützt. Die Windungen der Feder 19 sind an ihren Enden eingezogen, d.h. die letzten Windungen der Feder nehmen in ihrem Durchmesser ab, damit die Windungen der Feder teleskopartig ineinandergeschoben werden können, wodurch der Speicher eine größere Volumenänderung durchführen kann. An dem Speicherkolben 18 sitzt eine Kolbendichtung 21, welche den Speicherraum 17 nach außen hin abdichtet. Die Speicherfeder 19 stützt sich mit ihrem dem Kolben 18 abgewandten Ende an dem Speicherdeckel 20 ab, der ebenfalls mit dem Aluminiumgehäuse 1 des Hydraulikblocks verstemmt ist. Der Deckel kann aber auch in anderer Weise an dem Gehäuse befestigt sein, solange sichergestellt ist, dass der Deckel die Federkraft aufzunehmen vermag.
Bei der durch den nicht dargestellten Exzenter angetriebenen Bewegung des Kolbens 2 nach links wird das Druckventil 5 geöffnet und das Druckmittel gelangt über den Dämpfungsraum 10 und die Blende 11 an die geeignete Stelle innerhalb des Hydraulikkreises, so z.B. auch zu dem Speicher 17. Das Saugventil 15 bleibt dabei geschlossen, da der Druck in dem Arbeitsraum 6 mindestens so groß ist wie in dem Speicherraum 17. Während der Saugphase, also bei einer durch die Feder 3 verursachten Bewegung des Kolbens in 1 nach rechts öffnet sich das Saugventil, wobei sich der Speicherraum 17 zumindest teilweise in den Arbeitsraum 6 entleeren kann.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, welches nur insoweit erläutert wird, als Abweichungen ge genüber 1 auftreten. Ein wesentlicher Unterschied besteht in der Ausgestaltung des zweiteiligen Käfigs 25, wobei ein Plattenteil (33) von einem den Ventilsitzkörper (4) einfassenden Topfteil durch einklemmen gehalten wird. Das Plattenteil ist mit z.B. kreisförmigen Durchbrechungen 26 versehen, die für einen Durchlass des Druckmittels und für eine erhöhte Elastizität des Käfigs 25 sorgen. Der Käfig hält direkt den Ventilkörper 7 im Eingriff mit dem Ventilsitz auf dem Ventilsitzkörper 4. Im Gegensatz zu dem Käfig nach 1 ist das offene Ende des Käfigs topfteiltopfförmig in Richtung Kolben (2) gezogen, wo es die Dichtung 13 hält, so dass keine besondere Dichtungsnut in dem Gehäuse vorgesehen sein braucht. Der Topfansatz 27 ist mit Filteröffnungen 28 versehen, die für den Durchlass und die Filterung des Druckmittels in den Arbeitsraum 6 sorgen. Von dem Dämpfungsraum 10 gelangt das Druckmittel über Ausgangskanäle 28 in weiterführende Druckleitungen. Das Druckventil 5 ist mit seinem Rand des Ventilsitzkörpers 4 nicht wie in 1 verstemmt, sondern wird mit den offenen Enden des Deckels 12 in der vorgesehenen Lage gehalten. Der Deckel 12 ist wiederum mit dem Gehäuse 1 verstemmt. Die offenen Enden 29 des Deckels bzw. der ringförmige Ansatz 29 sollte einen gegenüber dem Ausdehnungskoeffizienten des Gehäuses 1 nicht zu großen unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten besitzen.
Der Kolben 18 ist in 2 aus Kunststoff ausgeführt. Der Deckel 20 besitzt eine Ausbeulung 30, die über die Kontur 31 des Gehäuses 1 vorspringt. Um den Aufnahmeraum für den Speicher in dem Gehäuse zur Verfügung zu stellen, kann dieses mit einem stegförmigen Ansatz 32 versehen sein, um das für das Gehäuse benötigte Material möglichst gering zu halten. Der Ansatz kann beispielsweise ein sich über die gesamte Tiefe des Gehäuses 1 erstreckender Steg sein, der sich senkrecht zur Betrachtungsebene in 1 und 2 er streckt. Dieser Steg lässt sich einfach dadurch herstellen, dass das Gehäuse durch Fließpressen hergestellt ist, wobei in der Pressdüse eine entsprechende Ausnehmung vorgesehen ist. Der auf diese Weise gebildete Aluminiumstrang beim Strangpressen besitzt somit einen sich über seine gesamte Länge erstreckenden Steg 32, in den der Speicher eingeformt werden kann. Der Speicher selbst lässt sich vergleichsweise einfach durch eine gestufte Bohrung 14 herstellen, wobei, wie im Zusammenhang mit 1 schon beschrieben, in die Bohrung auch gleichzeitig noch das Saugventil 15 eingefügt sein kann. Damit lassen sich die beiden Bauelemente Speicher und Saugventil recht einfach in das Gehäuse mittels einer einzigen Bohrung einbringen. Die Vorteile der beschriebenen Konstruktionen bestehen im folgenden.
Die Kolbendichtung des Pumpenkolbens erfolgt durch einen im Gehäuse fixierten O-Ring. Damit ergeben sich geringe Anforderungen an die Oberfläche der Pumpenbohrung, so dass diese ohne nachträgliche Bearbeitung nur durch Bohren hergestellt werden kann. Weiterhin ist der Kolben als einfacher glatter Zylinder ausgebildet, so dass beispielsweise eine Wälzlagernadel als Pumpenkolben verwendet werden kann, die als billiges Massenteil eine sehr gute Lauffläche für die Dichtung bildet. Das Druckventil 5 kann als vorprüfbare Einheit in der entsprechenden Bohrung verstemmt werden und dient gleichzeitig auch als Anschlag für die Rückstellfeder. Die Rückstellfeder selbst ist mit eingezogenen Endwindungen versehen und wird in der Bohrung geführt. So ist kein zusätzliches Führungselement notwendig. Der Raum hinter dem Druckventil dient als Dämpfungskammer. In der daraus abführenden Bohrung ist außerdem eine eingepresste Blechblende zur Pulsationsreduzierung vorgesehen. Der Abschluss zur Umgebung erfolgte durch einen verstemmten Deckel der als Zieh- oder Kaltschlagteil ausgeführt ist. Die Vorteile der Erfindung sind von dem Antrieb des Pumpenkolbens (beispielsweise Exzenterantrieb) unabhängig. Das Saugventil ist ebenso wie das Druckventil eine vorgefertigte Einheit, die im Boden des Niederdruckspeichers verstemmt wird. Das Saugventil kann einen mit dem Druckventil identischen Aufbau haben und muss dann allerdings in entgegengesetzter Richtung eingebaut werden. Hinsichtlich der Ausführungsform nach 2 ist der Dichtring nicht in einer Nut fixiert, sondern wird durch den Topfansatz 27 gehalten, wobei dieser Topfansatz 27 noch folgende Funktionen erfüllt: Er ist derart perforiert, dass er das Druckmittel insbesondere die Druckmittelflüssigkeit aus dem Niederdruckspeicher vor dem Druckventil ausreichend filtert. Der Topfansatz umgreift den plattenförmigen Ventilsitzkörper 4 und fixiert so die Feder des Druckventils, die gemäß 2 als gestanzte Flachfeder ausgebildet ist. Der Topfansatz integriert weiterhin die Rückstellfeder in die Druckventil-Montageeinheit. Der Verschlussdeckel ist als Kaltschlagteil konzipiert und dient auch zum Niederhalten der Druckventil-Rückstellfeder-Montageeinheit, so dass diese nicht verstemmt werden muss.
Auf die Rückstellfeder 3 am Kolben 2 in den 1 und 2 kann verzichtet werden, wenn der Vordruck aus dem Niederdruckspeicher für die Rückstellung des Kolbens ausreicht. Der Niederdruckspeicher selber besitzt einen Kolben aus tiefgezogenem Blech. Die Dichtung kann durch einen aufgezogenen Blechring 33 fixiert werden. Der tiefgezogene, im Ventilblock verstemmte Blechdeckel 20 hält die Speicherfeder 19 und dient als Anschlag für den Speicherkolben 18, wie aus 1 ersichtlich sind die Endwindungen der Speicherfeder 19 eingezogen, wodurch sich eine besonders kurze Baulänge ergibt.

Claims

Hydraulikblock mit mindestens einer Pumpe, die mit einem Druckmittelspeicher verbunden ist, der einen vorgespannten, und relativ zu einer Wand verschiebbaren Kolben (18) aufweist, wobei die Wand durch die Bohrungswand einer Bohrung (14) in dem Hydraulikblock gebildet ist, wobei gegenüber dem Kolben (18) ein Rückschlagventil (15) vorgesehen ist, und dass das Rückschlagventil (15) als vorgefertigte Baueinheit vorgesehen, sowie unlösbar mit dem Hydraulikblock verstemmt oder verclincht ist.
Hydraulikblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein, den Druckmittelspeicher abschließender Deckel (20) mit dem Hydraulikblock unlösbar verbunden ist, vorzugsweise durch Verstemmen oder Verclinchen.
Hydraulikblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (20) für den Druckmittelspeicher und/oder der Kolben (18) durch einen aus Blech bzw. aus Kunststoff geformten Topf gebildet sind, wobei zumindest der Kolben (18) an seiner Seitenwand eine umlaufende Aufnahmeöffnung für eine Dichtung (21) aufweist.
Hydraulikblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung durch eine sich an dem Deckel (20) abstützende Spiralfeder (19) gebildet ist, deren äußere Windungen in ihrem Windungsdurchmesser eingezogen sind.
Hydraulikblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (15) als Saugventil für die Pumpe vorgesehen ist.
Hydraulikblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen von dem Rückschlagventil (15) und dem Druckmittelspeicher miteinander fluchten.
Hydraulikblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (14) gestuft ausgeführt ist und dass in einem Abschnitt der Bohrung (14) mit engerem Durchmesser ein Ventilsitzkörper (16) des Rückschlagventils (15) angeordnet ist.
Hydraulikblock nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikblock im Bereich des Druckmittelspeichers mit einem stegförmigen Vorsprung (32) versehen ist und/oder dass der Deckel (20) topfförmig über die Kontur (31) des Hydraulikblocks (1) vorspringt.
Hydraulikblock nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (16) durch ein Blechteil gebildet ist, in welches eine trichterförmige Öffnung eingeformt ist, und dass vorzugsweise in dem Trichter ein Ventilkörper durch eine Ventilfeder unter Vorspannung gehalten wird.
Hydraulikblock nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder durch eine Spiralfeder gebildet ist, die sich mit ihrem dem Ventilkörper abgewandten Ende an einem Käfig abstützt, der den Rand des Ventilschließkörpers auf der dem Ventilkörper abgewandten Seite des Ventilschließkörpers umfasst.
Hydraulikblock nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung durch die elastische Wirkung des Käfigs bzw. einer Flachfeder aufgebracht wird, die den Rand des Ventilsitzkörpers auf der dem Ventilkörper abgewandten Seite umfasst.