DE102006037496B4

DE102006037496B4 - Bremsaggregat für ein Landfahrzeug

Info

Publication number: DE102006037496B4
Application number: DE102006037496A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Gründl; Bernhard Hoffmann
Original assignee: Compact Dynamics GmbH
Current assignee: Compact Dynamics GmbH
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2026-08-11
Also published as: DE102006037496A1; US8366208B2; US20080048493A1

Abstract

Bremsaggregat für ein hydraulisches, ein- oder mehrkreisiges Bremssystem eines Landfahrzeuges mit
– elektrisch zu betätigenden Fluidschaltventilen (108),
– einer elektronischen Regel-/Steuerschaltung (ECU) zum Bereitstellen von Ansteuersignalen für die Fluidschaltventile (108) zum Modulieren eines hydraulischen Drucks in den Bremskreisen (I, II),
– einem Aggregatskörper (110) aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Platten (110a, 110b, 110c) aus Keramik, der die Fluidschaltventile (108) aufweist, wobei in die Platten (110a, 110b, 110c) hydraulische Verbindungsleitungen (112) zwischen den Fluidschaltventilen (108) eingearbeitet sind, und wenigstens eine der Platten (110a, 110b, 110c) als Trägerplatine für elektrische/elektronische Komponenten und elektrische Verbindungsleitungen der elektronischen Regel-/Steuerschaltung (ECU) dient.

Description

Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Bremsaggregat für ein Landfahrzeug. Genauer gesagt ein Bremsaggregat in einem hydraulischen, ein- oder mehrkreisigen Bremssystem, mit elektrisch zu betätigenden Magnetventilen, einer elektronischen Regel-/Steuerschaltung zum Bereitstellen von Ansteuersignalen für die Magnetventile, wodurch der hydraulische Druck in den Bremskreisen moduliert wird. Außerdem betrifft die Erfindung ein derartiges hydraulisches Bremssystem.
Hintergrund der Erfindung
Das europäische Patent Nr. 0 720 551 B1 BOSCH – zeigt eine typische Bauform eines herkömmlichen derartigen Aggregates für schlupfgeregelte Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen. Dieses Aggregat hat einen Ventilblock aus Leichtmetall mit einer Vielzahl gestufter Aufnahmebohrungen für den hydraulischen Teil elektromagnetisch betätigter Ventile. In eine Stufe der Aufnahmebohrung ist jeweils dieser hydraulische Teil eingesetzt und am Ventilblock durch Verstemmen befestigt ist. Ein druckdichter Ventildom, der die magnetisch wirksame Elemente, wie Anker und Magnetkern des hydraulischen Teils enthält, steht über den Ventilblock hinaus. Ein separat gefertigter elektrischer Teil des Ventils, der auf den Ventildom aufgesteckt ist, hat eine diesen umschließende, elektrische Spule sowie ein Magnetfluss leitendes Gehäuse in dem auf der dem Ventilblock zugewandten Seite eine weichmagnetische Ringscheibe zum Leiten des Magnetflusses aufgenommen ist.
Eine vergleichbare Anordnung stellt die hydraulisch/elektronische ABS/ASR/ESC-Regeleinheit TEVES MK60 (ASR oder FDR = Fahrdynamikregelung, z. B. (ESC = Electronic Stability Control")) dar, die einen zentralen Hydraulikblock aus Aluminium mit elektromagnetisch schaltenden Ventilen und einer integrierten Hydraulikfluidpumpe hat. Diese Pumpe wird durch einen auf der einen Seite des Hydraulikblocks angebrachten Elektromotor betrieben. Auf der gegenüberliegenden Seite des Hydraulikblocks befindet sich ein separater Spulenträger für die elektromagnetisch schaltenden Ventile einschließlich der zugehörigen, ebenfalls separat gefertigten Steuerungs-/Regelungselektronik. Der Spulenträger wird mittels eines sog. „magnetischen Steckers" auf die Ventile aufgesetzt. Die Ventile sind praktisch zweigeteilt: ein in den zentralen Hydraulikblock eingearbeiteter hydraulisch/mechanischer Teil und eine Ventilspule, die im/am Gehäuse der zugehörigen Steuerungs-/Regelungselektronik enthalten ist. Mit dem Aufstecken der Steuerungs-/Regelungselektronik auf den im/am zentralen Hydraulikblock befindlichen hydraulisch/mechanischen Teil der Ventile werden die Ventile funktionstüchtig. Die elektromagnetisch schaltenden Ventile ermöglichen eine Modulation der Bremsdrücke. Jedem Bremskreis sind jeweils ein Auslassventil und ein Einlassventil mit parallel geschaltetem Rückschlagventil zugeordnet. Der zentrale Hydraulikblock hat zwei Fluidanschlüsse zur Verbindung mit einem bremspedalbetätigten Hauptbremszylinder, sowie vier Bremsleitungsanschlüsse, die jeweils zu einer Radbremse führen. Die in den Hydraulikblock integrierte Pumpe ist eine zweikreisige Kolbenpumpe, die Bremsfluid aus einem Niederdruckspeicher in die jeweiligen Bremskreise fördert. Damit ersetzt sie das während einer ABS-Regelung den Bremskreisen entzogene Bremsfluid. Während aktiver Regelvorgänge (zum Beispiel ASR oder ESC), die ohne Bremspedalbetätigung durch einen Fahrer ablaufen, stellt die Pumpe das in der Druckaufbauphase benötigte Flüssigkeitsvolumen in den Bremskreisen zur Verfügung.
Aus an den vier Rädern mittels entsprechender Sensoren erfassten Raddrehzahlen sowie weiteren Informationen (zum Beispiel Fahrzeug-Gierrate, Lenkradwinkel, hydraulischer Druck im Bremssystem, Bremslichtschalter, etc.) ermittelt die Steuerungs-/Regelungselektronik die Steuersignale für die Stellglieder (elektromagnetisch schaltende Ventile, hydraulische Pumpe, Motormanagement, etc.). Das Ziel ist, die Fahrstabilität des Fahrzeuges beim Bremsen – auch in Kurven – zu steigern, die Lenkbarkeit des Fahrzeuges auch in kritischen Bremssituationen – zum Beispiel bei unterschiedlichen Fahrbahnreibwerten – zu erhalten und, wenn möglich, den vorhandenen Bremsweg optimal zu nutzen, ein Durchdrehen der Antriebsräder des Fahrzeuges zu verhindern, sowie das querdynamische Fahrverhalten des Fahrzeuges unabhängig von einer Pedalbetätigung zu verbessern. Schließlich sind auch noch die Regelgeräusche, die Pedalvibration („Pedalgefühl") und der Regelkomfort zu optimieren.
Allen bekannten Konzepten ist dabei gemein, dass der Aufbau und die Montage derartiger hydraulisch/elektronischer ABS/ASR/ESC-Reglereinheiten sehr kompliziert ist. Außerdem sind diese Reglereinheiten nicht zuletzt wegen der hohen Anzahl an Fluidschaltventilen und der erforderlichen hohen Fluidpumpenleistung trotz der Verwendung von Leichtmetall für den Hydraulikblock sehr schwer und voluminös. Im Übrigen besteht von den Fahrzeugherstellern der permanente Druck auf die Kosten der Komponenten und Systeme von ihren Zulieferpartnern.
WO 97/29310 A1 , US 2002/0032093 A1 und DE 103 44 662 A1 zeigen Brems-, Getriebe-, oder Lenkaggregate, bzw. deren Ventilmodule mit keramischen Bauteilen. Diese betreffen die Trägerplatte für die Elektronik bzw. Ventilglieder.
DE 66204 706 T2 , US 2,871,878 A , US 3,631,881 A und US 4,458,841 A zeigen Ventilmodule in Sandwich-Bauweise, bei denen die Aggregatkörper aus miteinander verbundenen Platten bestehen, die Fluidschaltventile aufweisen, wobei in den Platten hydraulische Verbindungsleitungen zwischen den Fluidschaltventilen eingearbeitet sind. Die Platten bestehen aus Metall bzw. aus Kunststoff.
US 5,606,201 A , EP 3 099 486 A1 und DD 2825413 A5 zeigen keramische Bauteile, welche eine Fluidleitung darstellen und zudem als Elektronikträger ausgebildet sind. Der DD 2825513 A5 sind miteinander verbundene Keramikplatten mit eingearbeiteten hydraulischen Verbindungsleitungen zu entnehmen.
DE 81 18 656 U1 und DE 2648 915 A1 zeigen Ventilgehäuse aus Keramik.
Der Erfindung zugrunde liegendes Problem
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Bremsaggregat in einem hydraulischen Bremssystem bereitzustellen, das bei vergleichbarer oder verbesserter Funktionalität kompakter als die herkömmlichen Aggregate baut, weniger wiegt und kostengünstiger zu fertigen ist.
Erfindungsgemäße Lösung
Als Lösung dieses Problems lehrt die Erfindung ein Bremsaggregat für ein hydraulisches, ein- oder mehrkreisiges Bremssystem mit elektrisch zu betätigenden Magnetventilen, einer elektronischen Regel-/Steuerschaltung zum Bereitstellen von Ansteuersignalen für die Magnetventile, wodurch der hydraulische Druck in den Bremskreisen moduliert wird. Dieses Bremsaggregat hat einen Aggregatskörper aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Platten aus Keramik, der die Fluidschaltventile aufweist. In die Platten bzw. deren Oberflächen sind hydraulische Verbindungsleitungen zwischen den Magnetventilen eingearbeitet. Außerdem dient wenigstens eine der Platten als Trägerplatine für elektrische/elektronische Komponenten und elektrische Verbindungsleitungen der elektronischen Regel-/Steuerschaltung.
Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung
Die bisherige Auffassung der führenden Hersteller von Bremssystemen geht einhellig davon aus, dass bei einer hydraulisch/elektronischen ABS/ASR/ESC-Reglereinheit der Hydraulikblock „aus dem Vollen" (Leicht-)Metall herzustellen ist, an den die Steuerungs- und Leistungselektronik und ggf. die Pumpe als separate Module angebaut sind, siehe

– „Bremsenhandbuch", Bert Breuer et al., ATZ-MTZ-Fachbuch Vieweg Verlag 2. Aufl. 2004,
– „Elektronische Bremssysteme", Hans-Rolf Reichel, Expert Verlag, 1. Aufl. 2001,
– „Fahrwerktechnik: Radschlupf-Regelsysteme", Manfred Burckhardt, Vogel Fachbuchverlag, 1. Aufl. 1993,
– DE 38 10 581 A1 ,
– Europäisches Patent Nr. 0 720 551 B1 , sowie zahlreiche andere Publikationen.

Demgegenüber hat die Erfindung erkannt, dass durch die Abkehr von dieser bisher als einzigen als richtig erachteten Sichtweise erhebliche Vorteile in unterschiedlicher Hinsicht erzielbar sind:
Während traditionell die Hydraulikeinheit und die Elektronikeinheit mit grundlegend verschiedenen Fertigungsmethoden separat gefertigt und dann zum Beispiel über die „mag netischen Stecker" der Magnetventilspulen miteinander verbunden werden – hier wird auch von „aufgelöster Bauweise" gesprochen – bietet die Erfindung erstmals die Möglichkeit, eine integrierte hydraulisch/elektronische ABS/ASR/ESC-Reglereinheit in einer einheitlichen Technologie zu fertigen. Dabei werden sämtliche, also sowohl die hydraulischen als auch die elektronischen, elektrischen und elektromechanischen Komponenten der Reglereinheit gemeinsam zu einem Bremsaggregat integriert. Diese Technologie setzt die gleichen Arbeitsschritte und Montagemaschinen ein, mit denen die Komponenten der elektronischen Steuerung gefertigt werden, um die hydraulischen und elektromechanischen Komponenten des Bremsaggregates zu fertigen. Dies spart erhebliche Kosten in der Fertigung und in der Logistik. Im Prinzip werden dabei bewährte Fertigungsverfahren und Materialien der Elektronikfertigung genutzt, um auch die hydraulischen und elektromechanischen Komponenten der Reglereinheit herzustellen.
Das Gewicht und das Volumen der erfindungsgemäßen Reglereinheit ist gegenüber herkömmlichen Reglereinheiten erheblich reduziert, da das (keramische Multilager-)Substrat für die Elektronik gleichzeitig als Träger und Aufnahme für die hydraulischen Komponenten dient. Außerdem können die elektronischen, elektrischen und elektromechanischen Komponenten „dichter" bei den hydraulischen Komponenten angeordnet als sein bei der herkömmlichen Bauweise. Dies ermöglicht kürzere hydraulische und elektrische Leitungsführungen und resultiert auch in geringerer Störanfälligkeit durch oder für andere, externe Baugruppen in zunehmend elektrifizierten Fahrzeugen. Die Ausfallwahrscheinlichkeit sinkt aufgrund der einheitlichen Fertigungstechnologie, und Schnittstellenprobleme zwischen der Elektronik und der Mechanik/Hydraulik des Aggregates sind erheblich verringert.
Der Aggregatskörper kann erfindungsgemäß aus drei oder mehr miteinander an ihren Oberflächen miteinander verbundenen Platten aus Keramik gebildet sein, von denen wenigstens eine an einer ihrer Oberflächen eine leitfähige Metallschicht aufweisen kann, aus der die elektrischen Verbindungsleitungen der elektronischen Regel-/Steuerschaltung gebildet sein können. Effektiv bilden die Platten des Aggregatskörpers ein keramisches Multilayersubstrat, dessen Platten dabei vorzugsweise durch Löten, insbesondere durch Hartlöten miteinander verbunden sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die miteinander verbundenen Platten des Aggregatskörpers aus Siliziumnitrid, gesintertem Siliziumnitrid, heiß-isostatisch gepresstem Siliziumnitrid, oder aus reaktionsgebundenem Siliziumnitrid gebildet. Zumindest eine der Platten kann auf einer oder beiden Oberflächen mit einer leitfähigen Metallschicht, enthaltend Kupfer, Aluminium, oder dergl. versehen sein.
Das Basis-Keramiksubstrat ist Siliziumnitrid (Si₃N₄). Siliziumnitrid hat für die vorliegende Erfindung sehr gute Werkstoffeigenschaften: hohe Zähigkeit, hohe Festigkeit, auch bei hohen Temperaturen, gute Temperaturwechselbeständigkeit, hohe Verschleißbeständigkeit, niedrige Wärmedehnung, mittlere Wärmeleitfähigkeit, und gute chemische Beständigkeit. Siliziumnitrid ist im Vergleich zu anderen Keramikmaterialien, zum Beispiel Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Aluminiumnitrid (AlN) erheblich biegefester und bruchbeständiger. Bei für die Erfindung vorteilhaft einsetzbarem kupfergebundenem Siliziumnitrid-Substrat wird das Kupfer zum Beispiel mittels eines Silber-Kupfer-Titan Hartlotes mit dem Siliziumnitrid-Substrat fest verbunden. Dieser Hartlötvorgang verbindet das Kupfer mechanisch deutlich besser und damit zuverlässiger mit der Keramik als herkömmliche Verfahren zur Kupferbindung ohne Metallisierung, bei denen in der Regel ein Kupferoxid-Verfahren zum Einsatz kommt. Das hartgelötete kupfergebundene Siliziumnitrid-Substrat ist überdies mechanisch viel stabiler als herkömmliche kupfergebundene Aluminiumoxid- und Aluminiumnitrid-Substrate. Ungeachtet dessen ist es jedoch auch im Bereich der vorliegenden Erfindung, andere Keramikmaterialien, zum Beispiel Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Aluminiumnitrid (AlN) an Stelle von Siliziumnitrid (Si₃N₄) einzusetzen.
Die hydraulischen Verbindungsleitungen können erfindungsgemäß als Ausnehmungen und/oder als Durchbrüche der Platten und/oder deren Metallschicht, sofern vorhanden, gestaltet sein.
Bevorzugt sind die Fluidschaltventile in die miteinander verbundenen Platten des Aggregatskörper eingearbeitet. Dabei hat jedes Fluidschaltventil einen Ventilsitz, der eine vorzugsweise annähernd konische Öffnung ist, und ein Ventilglied, das vorzugsweise ein Keramikkörper ist, der dichtend in den Ventilsitz zu drängen und von diesem abzuheben ist. Anstelle eines Keramikkörpers kann das Ventilglied auch als Metallkörper ausgestaltet sein. Die konische Öffnung des Ventilsitzes kann dabei sowohl in die Keramiklage, als auch in eine der Metallschichten eingearbeitet sein. Es ist auch möglich, die konische Öffnung des Ventilsitzes in zwei aneinandergrenzende Metallschichten zweier miteinander verbundener Platten des Aggregatskörper einzuarbeiten. Durch entsprechende Bestromung, können die Fluidschaltventile nicht nur in Offen- oder Geschlossenstellungen zu bringen sein, sondern auch, zum Beispiel durch Pulsweitenmodulation oder durch Spannungs- oder Stromamplitudensteuerung, in Zwischenstellungen zu bringen sein.
Erfindungsgemäß kann das Ventilglied mittels einer Multipol-Elektromagnetanordnung in seine betätigte Stellung und mittels einer Federanordnung in seine Ruhestellung relativ zu dem Ventilsitz zu bringen sein. Anstelle der Multipol-Elektromagnetanordnung kann auch eine Topfkern-Elektromagnetanordnung eingesetzt werden, sofern die Anforderungen an die Schaltvorgänge (Geschwindigkeit, Haltekräfte, etc.) nicht all zu hoch sind.
Die Multipol-Elektromagnetanordnung kann einen Ständer und einen Anker haben, wobei der Ständer als Multipolständer mit mehreren Ständerpolen ausgebildet sein kann, und den jeweiligen Ständerpolen zugeordnete Erregerspulen haben. Entsprechend kann der Anker als Multipolanker ausgebildet sein, dessen Ankerpole auf die jeweiligen Ständerpole ausgerichtet sein können.
Die Elektromagnet-Anordnung kann zwischen dem Ständer und dem Anker einen vorzugsweise quer zur Bewegungsrichtung des Ankers orientierten Arbeitsluftspalt haben.
Um das Ventilglied im Betrieb möglichst geringen Punkt- oder linienförmigen Belastungen durch den Anker der Elektromagnet-Anordnung auszusetzen, kann erfindungsgemäß das Ventilglied über ein Koppelfederelement mit dem Anker der Elektromagnetanordnung zu betätigen sein. Außerdem kann das Ventilglied über ein Vorspannfederelement in seine Ruhestellung relativ zu dem Ventilsitz zu bringen sein.
Bevorzugt sind das Vorspannfederelement und/oder das Koppelfederelement als Blattfedern ausgestaltet, die an einem oder beiden Enden abgestützt sind.
Sowohl das Vorspannfederelement als auch das Koppelfederelement können aus einer Nickel-Chrom-Legierung hergestellt sein, deren Materialeigenschaften die Federelemente den (Hartlöt-)Verbindungsvorgang der Platten unbeschadet überstehen lassen. Zum Beispiel kann eine Nickel-Chrom-Legierung Ni53/Cr20/Co18/Ti2,5/Al1,5/Fe1,5 mit guter Korrosions- und Oxydationsbeständigkeit sowie hoher Zug- und Zeitstandfestigkeit bei Temperaturen bis 815°C für die Federelemente verwendet werden. Die Federkonstante des Koppelfederelementes ist dabei erfindungsgemäß niedriger dimensioniert ist als die Federkonstante des Vorspannfederelementes.
Neben den Fluidschaltventilen hat das Bremsaggregat wenigstens ein Rückschlagventil, das in die miteinander verbundenen Platten des Aggregatskörper eingearbeitet ist. Diese Rückschlagventile dienen dazu, ein Strömen von Hydraulikfluid durch eine hydraulische Verbindungsleitung in einer Richtung zuzulassen und in einer entgegen gesetzten Richtung zu sperren. Jedes Rückschlagventil hat einen Ventilsitz, der eine vorzugsweise annähernd konische Öffnung ist, und hat ein Ventilglied, das vorzugsweise ein Keramikkörper ist, der durch ein Vorspannfederelement dichtend in den Ventilsitz zu drängen und durch strömendes, gegen das Vorspannfederelement drängendes Hydraulikfluid von dem Ventilsitz abzuheben ist.
Weiterhin hat das erfindungsgemäße Bremsaggregat wenigstens eine Hydraulikpumpenanordnung zum gesteuerten unter Druck setzen von Hydraulikfluid. Diese Hydraulikpumpenanordnung hat eine Druckkammer mit wenigstens einen Fluideinlass und wenigstens einen Fluidauslass. An dem Fluideinlass und dem Fluidauslass ist jeweils wenigstens ein Rückschlagventil der zum Beispiel vorstehend beschriebenen Art angeordnet. Weiterhin hat die Hydraulikpumpenanordnung einen in die Druckkammer ragenden Kolben, der mittels einer Multipol-Elektromagnetanordnung zumindest in eine von zwei Endstellungen bewegbar ist. In der einen Endstellung ist ein minimales Volumen von der Druckkammer und dem Kolben begrenzt, und in der anderen Endstellung ist ein maximales Volumen von der Druckkammer und dem Kolben begrenzt.
Anstelle der Multipol-Elektromagnetanordnung kann auch eine Topfanker-Elektromagnetanordnung vorgesehen sein. Beide Arten von Elektromagnetanordnungen können entweder in Zug- oder Druckrichtung, oder in beide Richtungen wirkend ausgestaltet sein. Mit anderen Worten kann zum Beispiel die Multipol-Elektromagnetanordnung dazu eingerichtet sein, den in die Druckkammer ragenden Kolben in beide Endstellungen zu bewegen. Dies erlaubt eine höhere Dynamik beim Druckaufbau in dem Hydraulikfluid sowie einen höheren Fluidvolumenstrom.
Erfindungsgemäß kann das Bremsaggregat eine Multipol-Elektromagnetanordnung mit einem Ständer und einem Anker haben, bei welcher der Ständer als wenigstens ein Multipolständer mit mehreren Ständerpolen ausgebildet ist, und der den jeweiligen Ständerpolen zugeordnete Erregerspulen hat, und/oder der Anker als Multipolanker ausgebildet ist, dessen Ankerpole auf die jeweiligen Ständerpole ausgerichtet sind.
Vorzugsweise hat der Ständer zwei in axialem Abstand zueinander angeordnete Multipolständer, die zwischen sich einen Multipolanker aufnehmen, der im Betrieb von beiden Multipolständern im Wechselspiel angezogen wird um den Kolben zwischen seinen Endstellungen in der Druckkammer zu bewegen.
Der Anker ist wahlweise mit dem verschiebbaren Kolben verbunden oder ein Teil davon. Die Elektromagnet-Anordnung der Pumpenanordnung hat zwischen dem Ständer und dem Anker einen vorzugsweise quer zur Bewegungsrichtung des Ankers orientierten Arbeitsluftspalt aufweist.
Die Druckkammer, der Kolben und die Elektromagnet-Anordnung als vormontierte, gemeinsam handhabbare Baugruppe ausgestaltet sind, die in eine entsprechend gestaltete Ausnehmung in dem Aggregatskörper einzufügen ist. Dazu ist bevorzugt das Gehäuse Hydraulikpumpenanordnung zweiteilig gestaltet. Ein Gehäuseunterteil nimmt eine (untere) Ständeranordnung auf und hat vorzugsweise einstückig daran angeformt eine Führungsfläche für den Kolben bzw. den Anker.
Bei einem erfindungsgemäßen Bremsaggregat können zwei getrennte Pumpsysteme vorgesehen sein (zum Beispiel für jeweils zwei Radbremsen einer Achse des Fahrzeuges). Jedes Pumpsystem ist jeweils gebildet aus Druckkammer, Kolben und Elektromagnet-Anordnung sowie Rückschlagventilen am Einlass und am Auslass. Die beiden Pumpsysteme können gegenphasig anzusteuern sein. Dies reduziert die Geräuschentwicklung im Betrieb.
Auch die Elektromagnet-Anordnung der Pumpsysteme kann erfindungsgemäß zwischen dem Ständer und dem Anker einen vorzugsweise quer zur Bewegungsrichtung des Ankers orientierten Arbeitsluftspalt haben.
Anstelle der vorstehend beschriebenen Hydraulikpumpenanordnung mit der Elektromagnet-Anordnung als Antrieb, kann erfindungsgemäß auch ein Exzenterantrieb mit einem Elektromotor vorgesehen sein, der durch die elektronische Steuerung betrieben wird. Dabei hat der Exzenterantrieb einen oder mehrere von dem Elektromotor in Umlauf zu versetzenden Nocken, die auf den in die Druckkammer ragenden Kolben wirken. Dabei kann ein Elektromotor bzw. ein Exzenterantrieb auf die Kolben zweier oder mehrerer separater Hydraulikpumpenanordnungen wirken. Im Übrigen können die Pumpenbaugruppen von der oben beschriebenen Hydraulikpumpenanordnung eingesetzt werden.
Zur hydraulischen Verbindung des Bremsaggregats mit dem Hauptbremszylinder und den Radbremsen ist an wenigstens einer Seite des Aggregatskörpers ein Anschlussblock mit hydraulischen Anschlüssen für die hydraulischen Verbindungsleitungen vorgesehen ist. Dieser Anschlussblock kann erfindungsgemäß hydraulisch schwimmend an dem Aggregatskörper angeordnet sein. Dies vermeidet Probleme aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten. Der Anschlussblock kann aus Aluminium oder anderem Leichtmetall hergestellt sein.
An einer dem Anschlussblock gegenüberliegenden Seite des Aggregatskörpers kann ein elektrischer Steckverbinder angeordnet sein. Damit können dem Bremsaggregat die Strom versorgung für die Steuer- und Regelungselektronik, sowie zusätzliche Sensorsignale bereitgestellt werden.
In den hydraulischen Verbindungsleitungen können durch wenigstens eine Platte des Anschlussblocks reichende Durchbrüche vorgesehen sein, in denen Filter eingesetzt sind. Diese Filter können in den Durchbrüchen (vias) befestigte poröse Sinterblöcke sein.
Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bremssystems mit einem erfindungsgemäßen Bremsaggregat.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bremsaggregats in perspektivischer Seitenansicht.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Aggregatskörpers in aufgelöster perspektivischer Seitenansicht.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Fluidschaltventils eines erfindungsgemäßen Bremsaggregats in seitlicher Schnittdarstellung.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Fluidpumpe eines erfindungsgemäßen Bremsaggregats in seitlicher Schnittdarstellung.
Detaillierte Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein zeigt eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems mit X-Bremskraftaufteilung, bei dem die vorliegende Erfindung zu realisieren ist. Ein von einem Fahrer zu betätigendes Bremspedal 10 betätigt ein Eingangsglied eines pneumatischen Bremskraftverstärkers 12, dessen Ausgangsglied auf eine Druckstange eines Hauptbremszylinders 14 wirkt. Der Hauptbremszylinder 14 hat eine erste 16 und eine zweite Zylinderkammer 18, die beide mit einem Hydraulikreservoir 20 kommunizieren. Die beiden Zylinderkammern 16, 18 sind durch einen Zwischenkolben 22 voneinander getrennt und speisen beide jeweils einen Bremskreis I, II mit einem Elektro-/Hydraulikaggregat 50. Die beiden Bremskreise I, II umfassen bei einer X-Bremskraftaufteilung einerseits den Bremszylinder 36 des linken Hinterrades und den Bremszylinder 38 des rechten Vorderrades, und andererseits den Bremszylinder 40 des linken Vorderrades und den Bremszylinder 42 des rechten Hinterrades. Neben den Radbremszylindern 36, 38; 40, 42 sind die zugehörigen Bremsscheiben dargestellt. In dem Elektro-/Hydraulikaggregat 50 sind Dämpferkammern 44, 46, Fiuidförderpumpen 48, 50, Speicherkammern 54, 56, Einlassventile 58, 60; 62, 64 und Auslassventile 66, 68; 70, 72 sowie Umschaltventile 74, 76 und Hochdruckschaltventile 78, 80 vorgesehen. Das Elektro-/Hydraulikaggregat 50 ist so ausgelegt, dass eine radindividuelle Ansteuerung basierend auf Signalen na, nb, nc, nd aus Raddrehzahlsensoren und Drucksensoren p1, p2 beispielsweise durch die radindividuelle Ansteuerung der Ein- 58, 60; 62, 64 und Auslassventile 66, 68; 70, 72 zu erreichen ist; eine bremskreisspezifische Ansteuerung ist beispielsweise durch die Ansteuerung der Umschaltventile 74, 76 der Hochdruckschaltventile 78, 80 oder der Rückförderpumpen 48, 50 zu erreichen. Die dafür erforderlichen Ansteuersignale a ... n stellt die ECU bereit.
Ein in 1 in seinem Schaltungslayout veranschaulichtes erfindungsgemäßes Bremsaggregat ist in 2 ff. in seinem strukturellen Aufbau veranschaulicht.
Ersichtlich hat das erfindungsgemäße Bremsaggregat einen im Wesentlichen quaderförmigen Aufbau, wobei die Komponenten zur Ansteuerung der Radbremsen jeweils zweier Räder, also eines Bremskreises I oder II, in einer Baugruppe zusammengefügt sind. Zwei derartige Baugruppen 102, 104 – für vier Radbremsen – sind gegengleich „Rücken an Rücken" in einem gemeinsamen Gehäuse aus zwei Halbschalen – nicht weiter veranschaulicht – integriert.
Jede der beiden Baugruppen 102, 104 hat die elektrisch zu betätigenden Fluidschaltventile 108, wie sie vorstehend als Einlassventile 58, 60; 62, 64 und Auslassventile 66, 68; 70, 72 sowie Umschaltventile 74, 76 und Hochdruckschaltventile 78, 80 beschrieben sind. Weiterhin hat jede der Baugruppen 102, 104 einen Teil der gemeinsamen elektronischen Regel-/Steuerschaltung ECU, welche die Ansteuersignale für die als Elektromagnetventile ausgestalteten Fluidschaltventile zum Modulieren eines hydraulischen Drucks in den Bremskreisen liefert. Dabei versteht es sich, dass die Regel-/Steueraufgaben entweder durch einen oder mehrere gemeinsame Prozessoren für beide Bremskreise, oder durch zwei voneinander miteinander kommunizierende Prozessorsysteme, für jeden Bremskreis eines, ausgeführt werden können, die jeweils entsprechende Treiberstufen für die elektromechanischen Komponenten (Fluidschaltventile, etc.) ansteuern.
Die Basis jeder der Baugruppen 102 bildet ein Aggregatskörper 110 aus drei oder vier miteinander verbundenen Platten 110a, 110b, 110c aus Keramik, wie dies in 2 veranschaulicht ist. Die Anzahl der Platten des Aggregatskörpers 110 hängt ab von der Komplexität der Topologien der elektrischen bzw. hydraulischen Schaltungen, die in dem Aggregatskörper 110 zu realisieren sind. Dieser Aggregatskörper 110 trägt die Fluidschaltventile (und die anderen Komponenten), wobei in die Platten 110a, 110b, 110c hydraulische Verbindungsleitungen 112 zwischen den Magnetventilen eingearbeitet sind. Außerdem dienen die Platten 110a, 110b, 110c als Trägerplatine für elektrische/elektronische Komponenten und elektrische Verbindungsleitungen der elektronischen Regel-/Steuerschaltung ECU.
Genauer gesagt – siehe 3 – sind die einzelnen Platten des Aggregatskörper 110 aus einer Siliziumnitrid-Keramik gebildet, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils an beiden ihrer Oberflächen eine leitfähige, Kupfer enthaltene Metallschicht aufweisen, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Metallschichten 110a', 110a'' einer Keramikplatte 110a bezeichnet ist. Aus einer oder mehrerer dieser Metallschichten sind – ggf. mit entsprechenden Durchkontaktierungen – die elektrischen Verbindungsleitungen der elektronischen Regel-/Steuerschaltung ECU gebildet.
Wie schematisch in 3 veranschaulicht ist, sind bei dem erfindungsgemäßen Bremsaggregat die hydraulischen Verbindungsleitungen 112 in dem Aggregatskörper 110 als Ausnehmungen 112a und als Durchbrüche 112b der Platten/deren Metallschicht gestaltet.
Die Platten 110a, 110b, 110c des Aggregatskörpers 110 sind hierbei durch Hartlöten miteinander verbunden, wobei diese Verbindungen nicht über die gesamte Fläche der Platten erfolgen müssen; vielmehr sind – nicht weiter veranschaulichte – punktförmige, linienförmige, oder fleckenförmige Lötstellen vorgesehen, die gegenüber anderen Bereichen der jeweiligen Metallschicht 110a', 110a'' elektrisch isoliert sein können.
Weiterhin sind in den hydraulischen Verbindungsleitungen durch eine Platte des Anschlussblocks 110 reichende Durchbrüche 260 (vias) vorgesehen, in denen als Filter für das Hydraulikfluid poröse Sinterblöcke 262 eingesetzt und ggf. hart verlötet sind.
Das in 3 gezeigte Beispiel zweier Abschnitte von Verbindungsleitungen 112 zwischen einem Durchbruch 260, in den ein poröser Sinterfilter 262 eingesetzt ist, dient lediglich zur Veranschaulichung der Prinzips, wie aus dem Keramik-Sandwich verbundener Platten 110a, 110b, 110c mit seinen Metallschichten hydraulische Verbindungsleitungen zu realisieren sind.
Die elektrischen Verbindungsleitungen werden in bei Mehrlagenplatinen für elektronische Schaltungen herkömmlicher bekannter Weise in dem gleichen Aggregatskörper 110 realisiert.
In 4 ist eines der Fluidschaltventile 108 veranschaulicht, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der miteinander verbundenen Platten des Aggregatskörpers 110 in diese Platten eingearbeitet sind. Im Prinzip hat jedes der Schaltventile 108 einen im Wesentlichen im Innern der Platten 110a, 110b, 110c des Aggregatskörpers 110 befindlichen hydraulisch-mechanischen Teil 108a, mit dem der Fluss des Hydraulikfluids gesperrt oder freigegeben wird, und einen im Wesentlichen außerhalb der Platten 110a, 110b, 110c, 110d des Aggregatskörpers 110 befindlichen elektromagnetischen Teil 108b, mit dem der hydraulisch-mechanische Teil 108a in Abhängigkeit von Ansteuersignalen von der elektronischen Regel-/Steuerschaltung ECU betätigt wird. Der außerhalb des Aggregatskörpers 110 befindliche elektromagnetische Teil 108b ist in zwei miteinander zum Beispiel mittels Laser zu verschweißenden Schalenhälften 108b', 108b'' aufgenommen. Eine der beiden Schalenhälften 108b' ist außerdem mittels Laser an der Oberfläche des Aggregatskörpers 110 verschweißt. Alternativ zu der zweischaligen Ausgestaltung kann auch eine einteilige – nicht gezeigte – Kappe vorgesehen sein, in der der außerhalb des Aggregatskörpers 110 befindliche elektromagnetische Teil 108b des Schaltventils 108 aufgenommen ist, und die mittels Laser an der Oberfläche des Aggregatskörpers 110 verschweißt ist.
An einer Seite des Aggregatskörpers 110 ist ein Anschlussblock 170 mit hydraulischen Anschlüssen 172, 174, 176 für die hydraulischen Verbindungsleitungen vorgesehen (siehe 2), der hydraulisch schwimmend an dem Aggregatskörper 110 angeordnet ist. Dazu sind an einer Seitenfläche des 170a des Anschlussblock 170 Gewindeflansche 172a, 174a, 176a angeformt, die mit Sacklöchern 172b, 174b, 176b fluchten. Rechtwinkelig zu den Sacklöchern 172b, 174b, 176b gehen von diesen jeweils ein Fluidkanal 172c, 174c, 176c ab, in die jeweils eine Dichtbuchse 172d, 174d, 176d und ein O-Ring 172e, 174e, 176e eingeführt ist. Diese Dichtbuchsen ragen senkrecht durch die Oberfläche der Platten in entsprechende Verbindungsleitungen in dem Aggregatskörper 110. Der Anschlussblock 170 ist für die beiden Baugruppen 102, 104 in zwei Hälften 170a, 170b geteilt, die auf beiden Oberflächen (Ober – und Unterseite) des Aggregatskörper 110 aufliegen und winkelig über den Rand ragen. Mit vier Spannschrauben sind die Hälften 170a, 170b des Anschlussblocks 170 gegeneinander verspannt und an dem Aggregatskörper 110 befestigt, so dass auch ein unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizient des Aggregatskörper 110 relativ zu dem Leichtmetallmaterial des Anschlussblocks 170 nicht zu Undichtigkeiten führt. Außerdem ist an jedem Anschlussblock 170 auch jeweils ein Hydraulikfluid-Speicher 180 angeformt, der durch eine federbelastete Zylinder-Kolben-Anordnung gebildet ist.
An der dem Anschlussblock 170 gegenüberliegenden Seite des Aggregatskörpers 110 ist ein elektrischer Steckverbinder 190 angeordnet, um der elektronischen Regel-/Steuerschaltung ECU Sensorsignale externer Sensoren sowie Spannnungsversorgungsleitungen zuzuführen.
In dem gemeinsamen Gehäuse aus zwei Halbschalen haben damit alle Komponenten des Aggregatskörpers Platz, so dass aus dem Gehäuses seitlich nur der elektrische Steckverbinder 190 und der Anschlussblock 170 mit den hydraulischen Anschlüssen 172, 174, 176 herausragt.
Überdies haben, wie in 3 veranschaulicht, in dem Anschlussblock 110 die hydraulischen Verbindungsleitungen Öffnungen 270, die mit Drucksensoren 272 versehen sind. Die Drucksensoren 272 sind gehäuselose Halbleiterchips, die durch eine Öffnung 272a in der von der jeweiligen Verbindungsleitung abliegenden Seite den Absolutdruck erfassen können. Die Halbleiterchips werden an das SiN-Substrat druckfest angelötet und stehen so mit der mit der Hydraulikzuleitung in Messverbindung. Da die Drucksensoren damit direkt sowohl bei der Hydraulik als auch der Elektronik ECU angeordnet sind, können sie von der Steuerung auf Temperatureinflüsse korrigiert werden. Eventuelle Nullpunktdriften können im Betrieb ermittelt und ausgeglichen werden. Damit reduziert sich die Anforderung an die Präzision der Bauteile erheblich und ein separates Gehäuse für die Drucksensoren entfällt ebenfalls. Mit anderen Worten können – preiswertere – unkalibrierte Sensoren verwendet werden, die in der Steuerung unmittelbar abzugleichen sind. Nicht abschließend aufgeführte Beispiele für in der Erfindung einsetzbare Sensoren sind die LPSi035-HT-A/G, LPSi100-HT-A/G, MPSi001-HT-A/G, MPSi002.5-HT-A/G, MPSi005-HT-A/G, MPSi010-HT-A/G, MPSi030-HT-A/G, MPSi100-HT-A/G der First Sensor Technology GmbH, Carl-Scheele-Straße 16, D-12489 Berlin, Deutschland, www.first-sensor.com
Der hydraulisch-mechanische Teil 108a des Fluidschaltventils 108 ist in mehreren, miteinander fluchtenden Durchbrüchen in den Platten 110a, 110b, 110c des Aggregatskörpers 110 gebildet und hat einen Ventilsitz 118, der eine annähernd konische Öffnung ist. In diesen Ventilsitz 118 passt fluiddicht ein Ventilglied 120, das ein kugelförmiger Keramikkörper ist. Dieses Ventilglied 120 kann dichtend in den Ventilsitz 120 gedrängt werden und von diesem abgehoben werden. Dazu dient der elektromagnetische Teil 108b des Fluidschaltventil 108, der in der gezeigten Ausführungsform eine Multipol-Elektromagnetanordnung 130 ist, die das Ventilglied 120 in seine betätigte – in der gezeigten Ausführungsform offene – Stellung bringt.
Die Multipol-Elektromagnetanordnung 130 hat einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Ständer 134 und einen kreisscheibenförmigen Anker 136. Der Ständer 134 ist als Multipolständer mit mehreren Ständerpolen 134a, 134b ausgebildet. Den jeweiligen Ständerpolen 134a, 134b sind Erregerspulen 138a, 138b zugeordnet. Der Anker 136 ist als entsprechender Multipolanker ausgebildet.
Die Elektromagnet-Anordnung 130 hat zwischen dem Ständer 134 und dem Anker 136 einen Im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Ankers 136 orientierten Arbeitsluftspalt 140. Beim Bestromen der Erregerspulen 138a, 138b wird der Anker 136 von den Ständerpolen 134a, 134b angezogen. Ein an dem Anker 136 angeformter Stößel 142 wird dabei in Richtung des Ventilglieds 120 bewegt, dass der Stößel 142 ein Abheben des Ventilglieds 120 von seinem Ventilsitz 118 bewirkt. Dabei ist das Ventilglied 120 über ein Koppelfederelement 150 mit dem Anker 136 der Elektromagnetanordnung 130 zu betätigen. Der Stößel 142 verformt das Koppelfederelement 150, so dass dieses das Ventilglieds 120 von seinem Ventilsitz 118 drängt. Ohne Bestromung der Elektromagnetanordnung 130 ist das Ventilglied 120 über ein von dem Stößel 142 abgewandtes Vorspannfederelement 160 in seine fluiddichte Ruhestellung relativ zu dem Ventilsitz 118 gedrängt. Außerdem wird durch das Vorspannfederelement 160 über das Ventilglied 120 und den Stößel 142 der Anker 136 von dem Ständer 134 in der Ruhestellung auf Abstand – den Luftspalt 140 – gehalten. Damit ist ein in der Ruhestellung geschlossenes Schaltventil realisiert; es versteht sich, dass in entsprechender Weise auch ein in der Ruhestellung offenes Schaltventil zu gestalten ist.
Sowohl das Vorspannfederelement 160 als auch das Koppelfederelement 150 sind als etwa rechteckige, gewölbte Blattfedern ausgestaltet (siehe 4a, 4b, 4c, 4d), die an ihren jeweiligen beiden Enden 150a, 150b; 160a, 160b in dem Aggregatskörper 110 abgestützt sind und die in ihrem Mittelbereich 150c, 160c zwei seitlich abstehende, gekrümmte Kontaktlaschen 150d, 150e; 160d, 160e haben, an denen das Vorspannfederelement 160 bzw. das Koppelfederelement 150 mit dem Ventilglied 120 in Berührung kommen.
Das Vorspannfederelement 160 und das Koppelfederelement 150 sind aus einer Nickel-Chrom-Legierung hergestellt, deren Temperaturbeständigkeit sicherstellt, dass die Federeigenschaften der Federelemente beim Hartlötvorgang der Platten des Aggregatkörpers nicht beeinträchtigt werden. Die Federkonstante des Koppelfederelementes ist vorzugsweise niedriger als die Federkonstante des Vorspannfederelementes. Ein derartiges erfindungsgemäßes Schaltventil hat eine Ventilschaltzeit von etwa 200 μs. Die obere Schaltfrequenz derartiger Ventile bei etwa 2k Hz.
Neben den Fluidschaltventilen 108 hat das erfindungsgemäße Bremsaggregat auch Rückschlagventile 180, in die miteinander verbundenen Platten des Aggregatskörpers 110 eingearbeitet. Zwei dieser Rückschlagventile 180 sind beispielhaft in 5 im Zusammenhang mit einer Hydraulikpumpenanordnung veranschaulicht. Mit diesen Rückschlagventilen 180 kann Hydraulikfluid durch eine hydraulische Verbindungsleitung in einer Richtung strömen und in einer entgegengesetzten Richtung gesperrt werden. Jedes Rückschlagventil 180 hat in vergleichbarer Weise wie die Schaltventile 108 einen Ventilsitz 182, der eine annähernd konische Öffnung ist. Außerdem hat es ein kugelförmiges Ventilglied 184. Das Ventilglied 184 ist ein Keramikkörper, der durch ein Vorspannfederelement 186 dichtend in den Ventilsitz 182 zu drängen und durch strömendes, gegen das Vorspannfederelement 186 drängendes Hydraulikfluid von dem Ventilsitz 182 abzuheben ist.
Das erfindungsgemäße Bremsaggregat hat für jeden Bremskreis eine Hydraulikpumpenanordnung 200 zum unter Druck setzen von Hydraulikfluid, wie dies in 5 veranschaulicht ist. Jede Hydraulikpumpenanordnung 200 hat zwei Druckkammern 202' und 202'' mit je zwei Fluideinlässen 204 und zwei Fluidauslässen 205, die jeweils zu einer Fluidzuleitung und einer Fluidableitung führen. Anstelle einer gleichen Anzahl von Ein- bzw. Auslässen können auch zum Beispiel drei Fluideinlässe und ein Fluidauslass entlang des Umfangs der Druckkammer 202 angeordnet sein. Den Fluidein- bzw. -auslässen ist jeweils ein Rückschlagventil 180 mit entsprechender Orientierung der Durchlass- bzw. Sperrrichtung vor- bzw. nachgeschaltet. Die Druckkammern 202', 202'' haben eine im Wesentlichen kreiszylindrische Gestalt mit stirnseitigen Begrenzungsflächen 206 und 208. Durch die eine Begrenzungsfläche 206 ragt ein stempelförmiger Kolben 210, der mittels einer Multipol-Elektromagnetanordnung 220 in zwei Endstellungen bewegbar ist. In der einen Endstellung ist ein minimales Volumen von der Druckkammer 202' und dem Kolben 210 begrenzt, und in der anderen Endstellung ist ein maximales Volumen von der Druckkammer 202' und dem Kolben 210 begrenzt. Dementsprechend hat in der einen Endstellung die Druckkammer 202'' ein minimales Volumen, und in der anderen Endstellung hat die Druckkammer 202'' ein maximales Volumen. Die Multipol-Elektromagnetanordnung 220 hat zwei im Umriss kreiszylindrische Ständer 222a, 222b und einen Anker 224. Die Multipolständer 222a, 222b sind mit jeweils mehreren Ständerpolen 222a', 222b' ausgestattet. Den jeweiligen Ständerpolen 222a', 222b' sind in den Ständer eingearbeitete Erregerspulen 228 zugeordnet. Der Anker 224 ist als Multipolanker ausgebildet, dessen Ankerpole auf die jeweiligen Ständerpole ausgerichtet sind. Die Elektromagnet-Anordnung hat zwischen den beiden Ständern 222a, 222b und dem Anker 224 jeweils einen quer zur Bewegungsrichtung des Ankers orientierten Arbeitsluftspalt 230a, 230b. Die Arbeitsluftspalte 230a, 230b legen den Hub des Ankers und damit auch des Kolbens 210 fest. In einer Ausführungsform der Erfindung beträgt dieser Hub etwa 0,3–0,7 mm und der Innendurchmesser der Druckkammer 202 etwa 10–25 mm. Damit kann die Hydraulikpumpenanordnung 200 bei einer Betätigungsfrequenz von 1000 Hz der in beide Hub- und Schubrichtung wirkenden Elektromagnet-Anordnung einen Volumenstrom von etwa 23 cm³ bis 340 cm³ pro Sekunde fördern. Der maximal erzielbare Fluiddruck liegt bei etwa 200 bar. Da jedes Bremsaggregat zwei derartige Pumpenanordnungen aufweist, ist eine mittlere Hydraulikleistung von etwa 1600 W ohne Weiteres erreichbar.
Durch die beiden in axialem Abstand zueinander angeordneten Multipolständer 222a, 222b, die zwischen sich den Multipolanker 224 aufnehmen, kann im Betrieb der Multipolanker 224 von beiden Multipolständern 222a, 222b im Wechselspiel angezogen werden um den Kolben 210 zwischen seinen beiden Endstellungen in der Druckkammer 202 zu bewegen. Der Anker 224 der Multipol-Elektromagnetanordnung 220 ist mit dem verschiebbaren Kolben fest verbunden.
Die Druckkammer 202, der Kolben 210 und die Elektromagnet-Anordnung 220 der Hydraulikpumpenanordnung 200 sind als vormontierte, gemeinsam handhabbare Baugruppe ausgestaltet, die in eine entsprechend gestaltete Ausnehmung in dem Aggregatskörper 110 einzufügen ist. Dazu hat die Elektromagnet-Anordnung 220 ein aus zwei Halbschalen 240a, 240b gebildetes Gehäuse, das an seiner Verbindungskante 240c fluiddicht zum Beispiel mittels Laserschweißen verschweißt ist. Der Anker 224 ist mit einem Stößel 224a verschweißt, der mit dem Kolben 210 verschweißt ist. Dieser Kolben 210 ist oberflächenvergütet und läuft in der an ihrer Innenwand beschichteten Druckkammer 202. Die Druckkammer 202 ist mit ihrer Zylinderwand und ihrer der Elektromagnet-Anordnung 220 zugewandten Stirnseite an die eine Gehäuse-Halbschale angeformt. Damit kann dieser Teil als Baugruppe vormontiert, getestet und endmontiert werden. Dabei sind die saugseitigen Rückschlagventile jeweils um 90° versetzt zu druckseitigen Rückschlagventilen in den Platten des Aggregatsköpers 110 entlang des Umfangs der Druckkammer 202 angeordnet.
Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Konzept und die beschriebenen und in den Fig. veranschaulichten Komponenten auch in anderer als in Zusammenhang mit der Konfiguration aus 1 gezeigten Weise verschaltet und angesteuert werden können. Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.

Claims

Bremsaggregat für ein hydraulisches, ein- oder mehrkreisiges Bremssystem eines Landfahrzeuges mit – elektrisch zu betätigenden Fluidschaltventilen (108), – einer elektronischen Regel-/Steuerschaltung (ECU) zum Bereitstellen von Ansteuersignalen für die Fluidschaltventile (108) zum Modulieren eines hydraulischen Drucks in den Bremskreisen (I, II), – einem Aggregatskörper (110) aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Platten (110a, 110b, 110c) aus Keramik, der die Fluidschaltventile (108) aufweist, wobei in die Platten (110a, 110b, 110c) hydraulische Verbindungsleitungen (112) zwischen den Fluidschaltventilen (108) eingearbeitet sind, und wenigstens eine der Platten (110a, 110b, 110c) als Trägerplatine für elektrische/elektronische Komponenten und elektrische Verbindungsleitungen der elektronischen Regel-/Steuerschaltung (ECU) dient.
Bremsaggregat nach Anspruch 1, bei dem – der Aggregatskörper (110) aus drei oder mehr miteinander an ihren Oberflächen miteinander verbundenen Platten (110a, 110b, 110c) aus Keramik gebildet ist, von denen wenigstens eine an einer ihrer Oberflächen eine leitfähige Metallschicht (110a', 110a'') aufweist, aus der die elektrischen Verbindungsleitungen der elektronischen Regel-/Steuerschaltung (ECU) gebildet sind.
Bremsaggregat nach Anspruch 2, bei dem – die Platten des Aggregatskörpers (110) durch Löten, vorzugsweise Hartlöten miteinander verbunden sind.
Bremsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem – die hydraulischen Verbindungsleitungen (112) als Ausnehmungen und/oder als Durchbrüche der Platten (110a, 110b, 110c) und/oder deren Metallschicht (110a', 110a'') gestaltet sind.
Bremsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem – die miteinander verbundenen Platten (110a, 110b, 110c) des Aggregatskörpers (110) aus Siliziumnitrid, gesintertem Siliziumnitrid, heiß-isostatisch gepresstem Siliziumnitrid, oder aus reaktionsgebundenem Siliziumnitrid gebildet sind, die vorzugsweise auf einer oder beiden Oberflächen mit einer leitfähigen Metallschicht, enthaltend Kupfer, Aluminium, oder dergl. versehen ist.
Bremsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem – die Fluidschaltventile (108) in die miteinander verbundenen Platten (110a, 110b, 110c) des Aggregatskörper (110) eingearbeitet sind, wobei jedes Fluidschaltventil (108) – einen Ventilsitz (118) aufweist, der eine vorzugsweise annähernd konische Öffnung ist, – ein Ventilglied (120) aufweist, das ein Keramikkörper ist, der dichtend in den Ventilsitz (118) zu drängen und von diesem abzuheben ist.
Bremsaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem – das Ventilglied (120) mittels einer Multipol-Elektromagnetanordnung (130) in seine betätigte Stellung und mittels einer Federanordnung in seine Ruhestellung relativ zu dem Ventilsitz (118) zu bringen ist.
Bremsaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem – die Multipol-Elektromagnetanordnung (130) einen Ständer (134) und einen Anker (136) aufweist, wobei – der Ständer (134) als Multipolständer mit mehreren Ständerpolen (134a, 134b) ausgebildet ist, und der den jeweiligen Ständerpolen zugeordnete Erregerspulen (138a, 138b) aufweist, und/oder – der Anker (136) als Multipolanker ausgebildet ist, dessen Ankerpole auf die jeweiligen Ständerpole (134a, 134b) ausgerichtet sind.
Bremsaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem – die Elektromagnet-Anordnung zwischen dem Ständer (134) und dem Anker (136) einen vorzugsweise quer zur Bewegungsrichtung des Ankers (136) orientierten Arbeitsluftspalt (140) aufweist.
Bremsaggregat nach einem vorhergehenden Ansprüche 6 – 8, bei dem – das Ventilglied (120) über ein Koppelfederelement (150) mit dem Anker (136) der Elektromagnetanordnung (130) zu betätigen ist.
Bremsaggregat nach einem vorhergehenden Ansprüche 7–9, bei dem – das Ventilglied (120) über ein Vorspannfederelement (160) in seine Ruhestellung relativ zu dem Ventilsitz (118) zu bringen ist.
Bremsaggregat nach einem vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, bei dem – das Vorspannfederelement (160) und/oder das Koppelfederelement (150) als Blattfedern ausgestaltet ist, die an einem oder beiden Enden abgestützt sind.
Bremsaggregat nach einem vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, bei dem – das Vorspannfederelement (160) und/oder das Koppelfederelement (150) aus einer Nickel-Chrom-Legierung hergestellt sind, und/oder wobei – die Federkonstante des Koppelfederelementes niedriger ist als die Federkonstante des Vorspannfederelementes.
Bremsaggregat nach einem vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Rückschlagventil (180) in die miteinander verbundenen Platten (110a, 110b, 110c) des Aggregatskörper (110) eingearbeitet ist um ein Strömen von Hydraulikfluid durch eine hydraulische Verbindungsleitung (112) in einer Richtung zuzulassen und in einer entgegen gesetzten Richtung zu sperren, wobei jedes Rückschlagventil (180) – einen Ventilsitz (182) aufweist, der eine vorzugsweise annähernd konische Öffnung ist, und – ein Ventilglied (184) aufweist, das ein Keramikkörper ist, der durch ein Vorspannfederelement (160) dichtend in den Ventilsitz (182) zu drängen und durch strömendes, gegen das Vorspannfederelement drängendes Hydraulikfluid von dem Ventilsitz (182) abzuheben ist.
Bremsaggregat nach einem vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine Hydraulikpumpenanordnung (200) zum unter Druck setzen von Hydraulikfluid vorgesehen ist, die – eine Druckkammer (202) mit wenigstens einem Fluideinlass (204) und wenigstens einem Fluidauslass (205) aufweist, – an dem Fluideinlass und dem Fluidauslass jeweils ein Rückschlagventil (180) hat, – einen in die Druckkammer (202) ragenden Kolben (210), der mittels einer Multipol-Elektromagnetanordnung (220) zumindest in eine von zwei Endstellungen bewegbar ist, wobei in der einen Endstellung ein minimales Volumen von der Druckkammer (202) und dem Kolben (210) begrenzt ist, und in der anderen Endstellung ein maximales Volumen von der Druckkammer (202) und dem Kolben (210) begrenzt ist.
Bremsaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem – die Multipol-Elektromagnetanordnung dazu eingerichtet ist, den in die Druckkammer ragenden Kolben in beide Endstellungen zu bewegen. – Bremsaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Multipol-Elektromagnetanordnung einen Ständer und einen Anker aufweist, wobei – der Ständer als wenigstens ein Multipolständer mit mehreren Ständerpolen ausgebildet ist, und der den jeweiligen Ständerpolen zugeordnete Erregerspulen aufweist, und/oder – der Anker als Multipolanker ausgebildet ist, dessen Ankerpole auf die jeweiligen Ständerpole ausgerichtet sind.
Bremsaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem – der Ständer zwei in axialem Abstand zueinander angeordnete Multipolständer aufweist, die zwischen sich einen Multipolanker aufnehmen, der im Betrieb von beiden Multipolständern im Wechselspiel angezogen wird um den Kolben zwischen seinen Endstellungen in der Druckkammer zu bewegen.
Bremsaggregat nach den vorhergehenden Ansprüchen, bei dem – der Anker mit dem verschiebbaren Kolben verbunden oder ein Teil davon ist.
Bremsaggregat nach den vorhergehenden Ansprüchen, bei dem – die Elektromagnet-Anordnung zwischen dem Ständer und dem Anker einen vorzugsweise quer zur Bewegungsrichtung des Ankers orientierten Arbeitsluftspalt (230a, 230b) aufweist.
Bremsaggregat nach den vorhergehenden Ansprüchen, bei dem – die Druckkammer (202), der Kolben (210) und die Elektromagnet-Anordnung (220) als vormontierte, gemeinsam handhabbare Baugruppe ausgestaltet sind, die in eine entsprechend gestaltete Ausnehmung in dem Aggregatskörper (110) einzufügen ist.
Bremsaggregat nach den vorhergehenden Ansprüchen, bei dem – zwei getrennte, gegenphasig anzusteuernde Pumpsysteme, jeweils gebildet aus Druckkammer, Kolben und Elektromagnet-Anordnung sowie am Einlass und am Auslass vorgesehenen Rückschlagventilen.
Bremsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüchen 15–21, bei dem – die Elektromagnet-Anordnung zwischen dem Ständer und dem Anker einen vorzugsweise quer zur Bewegungsrichtung des Ankers orientierten Arbeitsluftspalt aufweist.
Bremsaggregat nach einem vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine Hydraulikpumpenanordnung (200) zum unter Druck setzen von Hydraulikfluid vorgesehen ist, die – eine Druckkammer (202) mit wenigstens einem Fluideinlass (204) und wenigstens einem Fluidauslass (205) aufweist, – an dem Fluideinlass und dem Fluidauslass jeweils ein Rückschlagventil (180) hat, einen Exzenterantrieb, der auf einen in die Druckkammer (202) ragenden Kolben (210) wirkt, der zumindest in eine von zwei Endstellungen bewegbar ist, wobei in der einen Endstellung ein minimales Volumen von der Druckkammer (202) und dem Kolben (210) begrenzt ist, und in der anderen Endstellung ein maximales Volumen von der Druckkammer (202) und dem Kolben (210) begrenzt ist.
Bremsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – an wenigstens einer Seite des Aggregatskörpers (110) ein Anschlussblock (170) mit hydraulischen Anschlüssen (172...176) für die hydraulischen Verbindungsleitungen vorgesehen ist.
Bremsaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem – der Anschlussblock hydraulisch schwimmend an dem Aggregatskörper angeordnet ist.
Bremsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – an einer dem Anschlussblock gegenüberliegenden Seite des Aggregatskörpers (110) ein elektrischer Steckverbinder (190) angeordnet ist.
Bremsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – in den hydraulischen Verbindungsleitungen (112) durch wenigstens eine Platte des Aggregatskörpers (110) reichende Durchbrüche vorgesehen sind, in denen Filter (262) eingesetzt sind.
Bremsaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem – die Filter als poröse Sinterblöcke in den Durchbrüchen befestigt sind.
Bremsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – in dem Aggregatskörper (110) wenigstens eine der hydraulischen Verbindungsleitungen ein Öffnung (270) aufweist, durch die ein Kraft- oder Drucksensor (272) in hydraulischer Verbindung mit dem in der jeweiligen Verbindungsleitung steht, wobei der Drucksensor (272) gehäuselos ist und an einer Platte des Aggregatskörpers (110) druckfest angelötet ist.
Bremsaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem – der Drucksensor (272) durch die Öffnung (270) den Absolutdruck erfasst.