DE102005009658B4 - Hydraulikaggregat - Google Patents
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Abstract
Hydraulikaggregat (HCU) umfassend einen Aufnahmekörper mit elektrohydraulischen Ventilen (6–17), mit wenigstens einer hydraulischen Pumpe (20, 21), und mit Kanälen zur Verbindung der Pumpe (20, 21) mit wenigstens einem hydraulischen Verbraucher, wobei der Pumpe (20, 21) ein, im Aufnahmekörper integrierter, Pulsationsdämpfer (18, 19) umfassend ein Medientrennelement (31) aus elastischem Werkstoff zugeordnet ist, welches eine Fluidkammer (30) von einer pneumatischen Kammer (32) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsationsdämpfer (18, 19) zwischen einer Druckseite (DS) der Pumpe (20, 21) und dem hydraulischen Verbraucher angeordnet ist, wobei der Pulsationsdämpfer (18, 19) eine einzige pneumatische Kammer (32) aufweist, welche von dem kalottenförmig ausgebildeten Medientrennelement (31) und einem mit einem Zentralvorsprung (36) versehenen Bohrungsverschluss (33) begrenzt ist, dessen Zentralvorsprung (36) mit seiner zylindrischen Wandung und seinem in Bezug auf die pneumatische Kammer (32) konkav ausgebildeten Boden (38) in eine Aufnahmebohrung (29) im Aufnahmekörper ragt, die zumindest im Bereich eines Bohrungsbodens über wenigstens eine ausgerundete Durchmesserstufe verfügt, wobei die Fluidkammer (30) von der Aufnahmebohrung (29) im Aufnahmekörper und dem Medientrennelement (31) begrenzt ist, das mit seiner konvexen Ausstülpung (39) in die Aufnahmebohrung (29) hineinragt sowie mit seiner konkaven Ausstülpung (40) den Zentralvorsprung (36) zur Bildung der pneumatischen Kammer (32) übergreift.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat umfassend einen Aufnahmekörper mit elektrohydraulischen Ventilen, mit wenigstens einer hydraulischen Pumpe, und mit Kanälen zur Verbindung der Pumpe mit wenigstens einem hydraulischen Verbraucher, wobei der Pumpe ein, im Aufnahmekörper integrierter, Pulsationsdämpfer umfassend ein Medientrennelement aus elastischem Werkstoff zugeordnet ist, welches eine Fluidkammer von einer pneumatischen Kammer trennt.
- Der
WO 97/14591 - Aus der
DE 103 02 681 B3 ist ein Hydraulikaggregat bekannt geworden, wobei zur Pulsationsminderung Pulsationsdämpfungskammern vorgesehen sind, welche als zusätzliche Bauteile – wie insbesondere Hülsen – außerhalb des Aufnahmekörpers angeordnet sind. Zwar wird auf diese Art und Weise Einbauraum im Aufnahmekörper eingespart, so dass das Volumen des Aufnahmekörpers sinkt, aber das Volumen jeder Pulsationsdämpfungskammer muss an anderer Stelle vorgesehen werden. Bei dem genannten Stand der Technik erstrecken sich die Pulsationsdämpfungskammern zu einer Seite, welche zum Anbau eines Steuergerätes dient. Die Pulsationsdämpfungskammern ragen in einen Bereich des elektronischen Steuergerätes. Mit anderen Worten wird durch die gewählte Anordnung der Pulsationsdämpfungskammern der Einbauraum für die elektronische Steuereinheit eingeschränkt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Dämpfungskammern großvolumig ausgebildet werden sollen, um deren Wirksamkeit zu optimieren. - Grundsätzlich gleiche Nachteile gelten für einen Membrandämpfer, wie er beispielsweise aus der
DE 39 12 937 A1 bekannt ist. Der Membrandämpfer ist als separat vormontierte und außerhalb des Aufnahmekörpers angeordnete Einheit vorgesehen, und umfasst ein, in einem autarken Gehäuse platziertes, elastomeres Formteil als Medientrennelement, welches einen hydraulisch beaufschlagten Druckraum von einem Hohlraum trennt, der pneumatisch mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht. - Die
DE 195 24 921 A1 beschreibt einen Schwingungsdämpfer mit einer Membran, wobei die Membrane als hohlzylindrisches Formteil mit einer Mantelwand und einem Boden ausgebildet ist, und wobei zwischen Mantelwand des Formteils, und einem Kopf eines Stützkörpers sowie einem Bund eines Verschlusselementes ein Hohlraum ausgebildet ist, der an die Umgebungsatmosphäre angeschlossen ist. Derartigen Schwingungsdämpfern haftet der Nachteil an, dass deren Elastizität mit wachsender Betriebszeit nachlässt, was das Dämpfungsverhalten negativ beeinflusst. - Aus der
DE 199 10 100 A1 ist eine in einen Hohlraum eines Ventilblocks eingesetzte Schwingungsdämpfungseinrichtung bekannt, die eine topfförmige Membran aufweist, deren Rand zwischen einer Stufe und einem Verschlussteil eingespannt ist. Auf der vom Strömungsmittel abgewandten Seite ist die Membran über eine Bohrung im Verschlussteil belüftet, sodass ein in der topfförmigen Membran aufgenommener Gummikörper dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist. - Ferner geht aus
DE 196 26 305 A1 eine hydraulische Bremsanlage mit einem in einem Gehäuse eingesetzten Membrandämpfer hervor, dessen Membran topfförmig ausgestaltet ist, wobei das Innenvolumen des Topfes an eine hydraulische Leitung angeschlossen ist. Die topfförmige Membran stützt sich mit ihrem nach außen gewölbten Topfboden an einem Gehäuseverschlussdeckel ab, der mit einem hohlzylindrischen Fortsatz versehen ist, welcher zur Fixierung der Membran im Gehäuse einen an der Membran vorgesehenen Rand gegen einen Gehäuseanschlag drückt. - Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Effektivität der Pulsationsminderung in einem Hydraulikaggregat mit geringem Aufwand über der gesamten Betriebszeit zu verbessern, sowie das Einbauvolumen der Dämpfungsmittel zu verringern als auch gute Voraussetzungen für eine Evakuierung und anschließende Befüllung mit Fluid des zur Pulsationsminderung vorgesehenen Bereichs innerhalb des Hydraulikaggregats zu schaffen.
- Die Aufgabe wird bei einem Hydraulikaggregat der angegebenen Art mit der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Der Pulsationsdämpfer ist zwischen Druckseite der Pumpe und dem hydraulischen Verbraucher angeordnet, und verfügt über eine einzige geschlossene pneumatische Kammer. Vorteilhafterweise ist die Bauteilanzahl bei dennoch einfach justierbarer Dämpfungswirkung erfreulich gering. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, dass ein erfindungsgemäßes Fahrzeugbremssystem selbst nach einem Membranriss funktionsfähig bleibt, und lediglich eine Komforteinschränkung infolge Verlust der Dämpfungsfunktion eintritt. Denn eine Verseuchung des Bremssystems durch Luft oder Feuchtigkeit ist nicht zu befürchten. Eine Justierung der Dämpfungswirkung ist einfach und in systematischer Art und Weise durch Änderung von Geometrie, Vorspannung oder Shore-Härte des Medientrennelementes wie auch durch Änderung der pneumatischen Druckverhältnisse in der pneumatischen Kammer machbar. Der Membrandämpfer ist dadurch vergleichsweise einfach an eine Vielzahl von Anwendungsfällen adaptierbar.
- Eine Aus- und Abrundung von Bohrungsstufen der Aufnahmebohrung ermöglicht eine Vakuumbefüllung des Pulsationsdämpfers.
- Indem der Bohrungsverschluss Mittel zum Zentrieren des Medientrennelementes aufweist, wird die Montage des Dämpfers erleichtert, weil ein Verrutschen des elastischen Werkstoffes verhindert wird.
- Wenn der Bohrungsverschluss als Deckel mit im Wesentlichen scheibenförmiger Basis und einem Zentralvorsprung ausgebildet ist, ermöglicht dies eine kostengünstige Herstellung unter Verwendung von spanenden oder spanlosen Herstellungsverfahren wie insbesondere Fließpressverfahren.
- Dem Zentralvorsprung kommt jedoch nicht nur die Funktion einer Zentrierung des Medientrennelementes während dessen Montage zu. Denn ein Boden des Zentralvorsprungs ist zur Abstützung des Medientrennelementes konkav ausgebildet.
- Dadurch wird der nutzbare Kompressionsraum in dem pneumatischen Raum in einer Weise erhöht, welche auch der Lebensdauer der Membran zu gute kommt. Denn die konkave Bodengestaltung ermöglicht ferner eine weitgehend mittig angreifende und zukzessiv zunehmende Zentrierwirkung, selbst wenn die Membran unter der Wirkung von hohen, hydraulisch pulsierenden Kräften stoßartig pulsierend an den Boden angelegt wird. Diese Maßnahme reduziert die Gefahr eines Membranriss. Eine zusätzliche, gleichwirkende Maßnahme sind großzügige, symmetrisch umlaufende Ausrundungen im Übergang zwischen Basis, Wandung und Boden.
- Prinzipiell ist der Bohrungsverschluss mit dem Aufnahmekörper formschlüssig verbunden, insbesondere verschraubt, verstemmt oder verclincht. Wenn das Medientrennelement fest an einer Bohrungsstufe der Aufnahmebohrung anliegt, kann durch eine definierte Eintauchtiefe von dem Bohrungsverschluss in Relation zu dem Medientrennelement eine definierte Druckspannung innerhalb des Medientrennelementes erzielt werden, um auf diesem Weg die Dämpfungswirkung zu justieren. Der Bohrungsverschluss wird zwecks Montage auf das Medientrennelement gepresst und parallel dazu werden die benötigten Kräfte ermittelt, und schließlich wird der Bohrungsverschluss festgelegt, wenn die gewünschten Druckspannungen im Medientrennelement erzielt sind.
- Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Medientrennelement kalottenförmig ausgebildet, und ragt mit einer konvexen Ausstülpung in die Aufnahmebohrung, um mit der gegenüberliegenden konkaven Ausstülpung den Zentralvorsprung zur Bildung der pneumatischen Kammer zu übergreifen. Die Kalottenform des Medientrennelementes ermöglicht eine optimiert-zentrische Einleitung der hydraulischen Druckkräfte, indem sich gegenläufig gerichtete Kraftvektoranteile selbsttätig aufheben, während sich axial gerichtete Kraftvektoranteile addieren.
- Zur bauraumneutralen Erhöhung des nutzbaren Kompressionsraumes der pneumatischen Kammer weist diese zwischen Medientrennelement und Bohrungsverschluss einen linsenförmigen Querschnitt auf, wobei vorzugsweise zuzüglich zu dem linsenförmigen Querschnitt noch ein parallel zu der Wandung des Zentralvorsprunges verlaufender, zylindrischer Bereich vorgesehen ist.
- Zwecks adaptiver Anpassung an andere Umgebungsbedingungen kann der Pulsationsdämpfer in Reihe oder parallel zu einer beblendeten Pulsationsdämpfungskammer vorgesehen sein.
- Weitere Einzelheiten, und vorteilhafte Wirkungen der Erfindung gehen nachfolgend aus der Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles hervor.
- In der Zeichnung zeigt:
-
1 ein schematischer hydraulischer Schaltplan mit einem Hydraulikaggregat am Beispiel einer schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlage, und -
2 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Membrandämpfers im nicht komprimierten Ruhezustand. - Die
1 veranschaulicht die Zusammenhänge einer hydraulischen Verschaltung und Funktion einer schlupfgeregelten Kraftfahrzeugbremsanlage1 mit zwei Bremskreisen die Radbremsen2 –5 umfassen und mit einem blockförmigen Hydraulikaggregat (HCU) umfassend elektrohydraulische Bauteile wie Ventile6 –17 , Kanäle und Pulsationsdämpfer18 ,19 vom Membrantyp, die im Hydraulikaggregat integriert zwischen einer Druckseite DS einer hydraulischen Pumpe20 ,21 und einem hydraulischen Verbraucher wie insbesondere den Radbremsen2 –5 oder einem Hauptzylinder22 vorgesehen ist. In Verbesserung dieser hydraulischen Verschaltung ist es gemäß1 durchaus denkbar, den Pulsationsdämpfer18 ,19 in Reihe, d. h. vor, nach oder parallel zu einer Pulsationsdämpfungskammer23 ,24 vorzusehen, ohne den generellen Erfindungsgedanken zu verlassen. - In einer Basisfunktion sind die Radbremsen
2 –5 mit Hilfe des Hauptzylinders22 konventionell betätigbar. Die Pumpe20 ,21 verfügt zur Ermöglichung eines ABS- oder ESP-Regeleingriffs über einen Saugpfad und einen Druckpfad. Die Druckseite DS der Pumpe20 ,21 mündet in eine Bremsleitung25 ,26 ein, welche die. Radbremsen2 –5 mit dem Hauptzylinder22 verbindet. Sowohl in der Bremsleitung25 ,26 als auch jeweils in weiteren. Druckmittelkanälen sind die Ventile6 –17 vorgesehen, die Druckaufbau-, Druckhalte- als auch Druckabbauphase in den Radbremsen2 –5 regeln können. - Nachstehend wir im Einzelnen auf die
2 eingegangen. Das blockförmige Hydraulikaggregat HCU umfasst den Aufnahmekörper, der die wesentlichen hydraulischen Bauteile nämlich insbesondere die elektrohydraulischen Ventile6 –17 , die Pumpe20 ,21 wie auch Niederdruckspeicher27 ,28 und die Pulsationsdämpfer18 ,19 aufnimmt. - Zur integrierten Unterbringung eines Pulsationsdämpfers
18 ,19 , ist eine abgestufte Aufnahmebohrung29 vorgesehen, die auf der Druckseite DS der Pumpe20 ,21 in das Bremssystem eingebunden ist. Für die hydraulische Anbindung mündet ein nicht weiter dargestellter oder bezeichneter Kanal radial oder axial in die Aufnahmebohrung29 . - Innerhalb der Aufnahmebohrung
29 ist eine Fluidkammer30 untergebracht, welche von der Wandung der Aufnahmebohrung29 sowie von dem Medientrennelement31 aus elastischem Werkstoff begrenzt wird. Innerhalb der Aufnahmebohrung29 befindet sich des weiteren eine pneumatische Kammer32 , welche von dem Medientrennelement31 und von einem Bohrungsverschluss33 begrenzt wird. Die pneumatische Kammer32 ist vorzugsweise hermetisch von der Umgebungsatmosphäre abgetrennt, indem das Medientrennelement31 dicht auf dem Bohrungsverschluss33 und einer Bohrungsstufe34 aufliegt, und indem der Bohrungsverschluss33 und der Aufnahmekörper formschlüssig miteinander verclincht, verstemmt oder verschraubt sind. Die pneumatische Kammer32 und die Fluidkammer30 sind einander benachbart und verfügen über das Medientrennelement31 als gemeinsame Wandung. - Wie der
2 weiterhin entnommen werden kann, ist der Pulsationsdämpfer18 ,19 vom Membrantyp. Um die Montage des Pulsationsdämpfers18 ,19 zu vereinfachen, ist der Bohrungsverschluss33 mit Zentriermitteln für das Medientrennelement31 versehen. Ein Verrutschen des Medientrennelementes31 beim Befestigen des Bohrungsverschluss33 wird auf diese Art und Weise verhindert. Für die Zentrierung dient im wesentlichen ein rechtwinklig von einer scheibenförmigen Basis35 vorstehender Zentralvorsprung36 , welcher in die Aufnahmebohrung29 ragt. Der Zentralvorsprung36 hat eine, im wesentlichen zylindrische Wandung37 und einen Boden38 , welcher in Bezug auf die pneumatische Kammer32 konkav ausgebildet ist. - Weiterhin sind alle Übergänge zwischen Basis
35 , Wandung37 und Boden38 jeweils mit symmetrisch umlaufenden Ausrundungen mit weitem Krümmungsradius R versehen. Dadurch wird im Betrieb eine faltenfreie Anlage von dem Medientrennelement31 an dem Bohrungsverschluss33 ermöglicht. - Wie der
2 weiterhin entnommen werden kann, verfügt die Aufnahmebohrung29 zumindest an einem Bohrungsboden über eine großzügig ausgerundete Durchmesserstufe mit weitem Krümmungsradius R. Diese Ausrundung ist beim bestimmungsgemäßen Gebrauch (mit einem hydraulischem Druck innerhalb der Fluidkammer30 ) grundsätzlich ohne Funktion. Dieses zusätzliche Merkmal ermöglicht jedoch nach einer Bremssystemherstellung eine erstmalige Vakuumbefüllung des Bremssystems und insbesondere des Pulsationsdämpfers18 ,19 mit dem jeweiligen Fluid. Denn Kraftfahrzeugbremsanlagen1 werden bei den Fahrzeugherstellern erst nach einer Evakuierung mit dem Druckmittel gefüllt. Unter der Wirkung von einer Unterdruckbeanspruchung besteht jedoch die Gefahr, dass das Medientrennelement31 tief in die Aufnahmebohrung29 eingesogen wird. Die beschriebene Ausrundung verhindert in diesem Zusammenhang in zuverlässiger Art und Weise eine Stanzbeschädigung oder Quetschung des Medientrennelementes31 . Grundsätzlich bietet es sich deshalb an, alle Querschnittsübergänge der Aufnahmebohrung29 mit Ausrundungen zu versehen. - Das Medientrennelement ist naturgemäß stark beansprucht. Ein Membranriss würde einen Verlust der Dämpfungswirkung verursachen. Vor diesem Hintergrund ist die Dicke des Medientrennelementes
31 vergleichsweise groß ausgebildet, und beträgt mehr als die Dicke des Zentralvorsprungs36 . - Für eine optimierte Krafteinleitung in das Medientrennelement
31 ist diese kalottenförmig mit einer konvexen Ausstülpung39 und mit einer konkaven Ausstülpung40 ausgebildet. Die konvexe Ausstülpung39 ragt in die Aufnahmebohrung29 hinein, und die konkave Ausstülpung40 übergreift den Zentralvorsprung36 zur Bildung der pneumatischen Kammer32 . - Um den zur Verfügung stehenden Einbauraum bestmöglich auszunutzen, weist die pneumatische Kammer
32 einen linsenförmigen Querschnitt auf. Durch diese Formgebung ergibt sich auch eine zentrierte Anlage des Medientrennelementes31 an dem konkaven Boden38 von dem Zentralvorsprung36 . Der nutzbare Raum der pneumatischen Kammer32 wird erweitert, wenn diese zusätzlich zu dem linsenförmigen Querschnitt noch einen parallel zu der Wandung37 des Zentralvorsprungs36 verlaufenden, zylindrischen Bereich41 aufweist. - Es ist anzumerken, dass die pneumatische Kammer
32 mit Luft oder Gas gefüllt sein kann, dessen Druck an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst ist. Vorzugsweise befindet sich in der pneumatischen Kammer32 Luft unter einem Druck von 1 bar. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftfahrzeugbremsanlage
- 2
- Radbremse
- 3
- Radbremse
- 4
- Radbremse
- 5
- Radbremse
- 6–17
- Ventil
- 18
- Pulsationsdämpfer
- 19
- Pulsationsdämpfer
- 20
- Pumpe
- 21
- Pumpe
- 22
- Hauptzylinder
- 23
- Pulsationsdämpfungskammer
- 24
- Pulsationsdämpfungskammer
- 25
- Bremsleitung
- 26
- Bremsleitung
- 27
- Niederdruckspeicher
- 28
- Niederdruckspeicher
- 29
- Aufnahmebohrung
- 30
- Fluidkammer
- 31
- Medientrennelement
- 32
- pneumatische Kammer
- 33
- Bohrungsverschluss
- 34
- Bohrungsstufe
- 35
- Basis
- 36
- Zentralvorsprung
- 37
- Wandung
- 38
- Boden
- 39
- konvexe Ausstülpung
- 40
- konkave Ausstülpung
- 41
- zylindrischer Bereich
- DS
- Druckseite
- SS
- Saugseite
- HCU
- Hydraulikaggregat
Claims (8)
- Hydraulikaggregat (HCU) umfassend einen Aufnahmekörper mit elektrohydraulischen Ventilen (
6 –17 ), mit wenigstens einer hydraulischen Pumpe (20 ,21 ), und mit Kanälen zur Verbindung der Pumpe (20 ,21 ) mit wenigstens einem hydraulischen Verbraucher, wobei der Pumpe (20 ,21 ) ein, im Aufnahmekörper integrierter, Pulsationsdämpfer (18 ,19 ) umfassend ein Medientrennelement (31 ) aus elastischem Werkstoff zugeordnet ist, welches eine Fluidkammer (30 ) von einer pneumatischen Kammer (32 ) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsationsdämpfer (18 ,19 ) zwischen einer Druckseite (DS) der Pumpe (20 ,21 ) und dem hydraulischen Verbraucher angeordnet ist, wobei der Pulsationsdämpfer (18 ,19 ) eine einzige pneumatische Kammer (32 ) aufweist, welche von dem kalottenförmig ausgebildeten Medientrennelement (31 ) und einem mit einem Zentralvorsprung (36 ) versehenen Bohrungsverschluss (33 ) begrenzt ist, dessen Zentralvorsprung (36 ) mit seiner zylindrischen Wandung und seinem in Bezug auf die pneumatische Kammer (32 ) konkav ausgebildeten Boden (38 ) in eine Aufnahmebohrung (29 ) im Aufnahmekörper ragt, die zumindest im Bereich eines Bohrungsbodens über wenigstens eine ausgerundete Durchmesserstufe verfügt, wobei die Fluidkammer (30 ) von der Aufnahmebohrung (29 ) im Aufnahmekörper und dem Medientrennelement (31 ) begrenzt ist, das mit seiner konvexen Ausstülpung (39 ) in die Aufnahmebohrung (29 ) hineinragt sowie mit seiner konkaven Ausstülpung (40 ) den Zentralvorsprung (36 ) zur Bildung der pneumatischen Kammer (32 ) übergreift. - Hydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrungsverschluss (
33 ) als Deckel mit einer scheibenförmigen Basis (35 ) ausgebildet ist. - Hydraulikaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Übergänge zwischen Basis (
35 ), Wandung (37 ) und Boden (38 ) jeweils mit symmetrisch umlaufenden Ausrundungen ausgebildet sind. - Hydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrungsverschluss (
33 ) und der Aufnahmekörper formschlüssig miteinander verclincht, verstemmt oder verschraubt sind. - Hydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Boden (
38 ) des Zentralvorsprungs (36 ) und dem Medientrennelement (31 ) definierte pneumatische Kammer (32 ) einen linsenförmigen Querschnitt aufweist. - Hydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Kammer (
32 ) zusätzlich zu dem linsenförmigen Querschnitt noch einen parallel zu der Wandung (37 ) des Zentralvorsprungs (36 ) verlaufenden, zylindrischen Bereich (41 ) aufweist. - Hydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Kammer (
32 ) mit Gas, insbesondere Luft unter einem Druck von 1 bar gefüllt ist. - Hydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsationsdämpfer (
18 ,19 ) in Reihe oder parallel zu einer Pulsationsdämpfungskammer (23 ,24 ) vorgesehen ist.
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