DE102007020804A1

DE102007020804A1 - Fahrzeughydraulikaggregat insbesondere für Bremsanlagen

Info

Publication number: DE102007020804A1
Application number: DE102007020804A
Authority: DE
Inventors: Michael Kutzner; Jürgen Riedel
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2008-11-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeughydraulikaggregate 1 für Bremsanlagen, mit einem Elektromotor zum Antrieb von einer Radialkolbenpumpe mit radial gerichtet oszillierenden Pumpenkolben 6, 7, 8, 9 und einem Aufnahmekörper 4 für weitere elektrohydraulische Bauteile, wie insbesondere elektrohydraulische Ventile 10-21, Kanäle, Druckmittelspeicher 22, 23 oder Ähnlichem, und umfassend eine Elektronikeinheit (ECU), welche zur elektrischen Ansteuerung vom Elektromotor sowie zur elektrischen Ansteuerung der elektrohydraulischen Ventile 10-21 vorgesehen ist und elektrisch mit Teilen von diesen verbunden ist. Zur Miniaturisierung des Fahrzeughydraulikaggregates ist vorgesehen, dass zwischen Elektromotor und Pumpenkolben 6-9 ein hohler, motorgetriebener Pumpenrotor 3 vorgesehen ist, welcher eine nach radial innen weisende Steuerkontur 5 zur Beaufschlagung durch Pumpenkolben 10-21 aufweist, und dass der Pumpenrotor 3 den Aufnahmekörper 4 radial außen umgreift, welcher die Pumpenkolben 6-9, Verdrängungsräume, Kanäle und/oder elektrohydraulischen Ventile 10-21 aufnimmt.

Description

Bekannte Fahrzeughydraulikaggregate für Bremsanlagen weisen üblicherweise einen mechanisch kommutierten Elektromotor auf, der als eigenständiges Baumodul an eine Hydraulikeinheit (HCU, Aufnahmekörper) für elektrohydraulische Bauteile – wie insbesondere elektrohydraulische Ventile – angeflanscht ist, und zum Antrieb einer Radialkolbenpumpe, umfassend zwei einander gegenüber liegende Pumpenkolben, dient. In diesem Zusammenhang ist typischerweise jeweils eine Kolbenpumpe jeweils einem Bremskreis der Fahrzeugbremsanlage zugeordnet. Auf einer, dem Elektromotor gegenüber liegenden, Seite ist an der Hydraulikeinheit eine Elektronikeinheit (ECU, Regeleinheit) befestigt, welche zur elektrischen Ansteuerung vom Elektromotor sowie der elektrohydraulischen Ventile dient. Vereinfacht ausgedrückt sind die verschiedenen Module in mehreren Ebenen gewissermaßen übereinander geschichtet angeordnet, was erfordert, das jedes Modul als eigenständig handhabbare Baueinheit mit einem Gehäuse und mit mechanischen und elektrischen Schnittstellen zum Anschluss an ein oder mehrere Nachbarmodule ausgerüstet ist. Ein derartig gestaltetes Aggregat geht exemplarisch aus der DE 43 20 001 A1 hervor.
Um eine kleine, leichtgewichtige Bauform zu ermöglichen, ist bei einem Aggregat gemäß EP 0 728 645 A2 vorgesehen, ECU und HCU neben einander anzuordnen. Ein Rotor von einem Elektromotor ist zentral innerhalb einer Ausnehmung von der HCU angeordnet. Die ECU verschließt den Elektromotor, und Kohlebürsten zur elektrischen Versorgung des Elektromotors sind auf einer Platine von dem elektrischen Regler befestigt. Durch diese Maßnahmen soll eine kleine, leichtgewichtige und einfache Struktur erzielt werden, und elektrische Stromleitungen können eingespart werden.
Aus der EP 853 727 B1 ist es zur Begrenzung radialer Abmessungen des Aggregates bekannt, dass ein Stator eines Elektromotors topfförmig ausgebildet ist, und dass ein Wandbereich dieses Statortopfes einen Außenumfang von einem Pumpengehäuse umfasst.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeughydraulikaggregat mit einer Radialkolbenpumpe in abgeänderter Bauweise vorzuschlagen, das eine weitergehende Miniaturisierung ermöglicht.
Die Aufgabe wird mit Hilfe einer Radialkolbenpumpe gelöst, bei der zwischen Elektromotor und Pumpenkolben ein hohler, motorgetriebener Pumpenrotor versehen ist, welcher eine nach radial innen weisende Steuerkontur zur Beaufschlagung der Pumpenkolben aufweist, und dass der Rotor den Aufnahmekörper radial außen umgreift, welcher die Pumpenkolben, Verdrängungsräume, Kanäle und/oder elektrohydraulisch steuerbaren Ventile aufnimmt. Im Unterschied zu bekannten Exzentergetrieben von Fahrzeughydraulikaggregaten wird eine Pumpenläuferanordnung vorgeschlagen, welche das rotatorisch festgelegte Pumpengehäuse mit dessen hydraulisch wirksamen Bauelementen von außen umgreift. Erfindungsgemäß wird von einfachen, wellenfesten Exzenteranordnungen Abstand genommen.
Der Pumpenrotor ist drehfest mit einem Rotor des Elektromotors verbunden, der bevorzugt Permanentmagneten trägt. Radial außerhalb des Rotors befinden sich statisch festgelegte Wicklungen, die ein Bestandteil der ECU sind. Durch die radial äußere Anordnung der Wicklungen kann deren Wärmeentwicklung im Betrieb effektiv an die Umgebung abgegeben werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat die Steuerkontur eine periodisch-sinusförmige Formgebung zur Zwangssteuerung der Pumpenkolben. Das Fördervolumen der Pumpenkolben wird durch den konkreten Verlauf der Steuerkontur, wie insbesondere durch deren Steigung, sowie durch die Antriebsdrehzahl vom Pumpenrotor bestimmt.
In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerkontur so ausgebildet, dass pro Umdrehung an jedem Pumpenkolben mehrere Phasenwechsel vollzogen werden, so dass jeder Pumpenkolben je Antriebsdrehung mehrfach wechselnde Ansaug- und Ausschubbewegungen ausführt. Durch die Übersetzung wird es ermöglicht, die Laufruhe des Aggregates zu erhöhen, weil mit vergleichsweise geringen Drehzahlen des Elektromotors hohe Drücke und Förderströme erzielt werden können.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Aufnahmekörper rotationssymmetrisch ausgebildet, und nimmt in entsprechenden Aufnahmebohrungen mehrere stromlos offene und stromlos geschlossene Ventile auf. Die Aufnahmebohrungen für die Ventile sind auf einer oder auf mehreren Stirnseiten vom Pumpengehäuse sowie rechtwinklig zu Aufnahmebohrungen für die Pumpenkolben angeordnet. Die Aufnahmebohrungen der Pumpenkolben sind gegenüber der Steuerkontur platziert.
Einzelheiten der Erfindung gehen aus nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. In der Zeichnung ist ein Fahrzeughydraulikaggregat im Schnitt gezeigt.
Fahrzeughydraulikaggregate 1 finden insbesondere für elektronisch geregelte Fahrzeugbremsanlagen Verwendung. Ein derartiges Fahrzeughydraulikaggregat 1 – nachstehend kurz Aggregat – verfügt über einen Elektromotor mit einem Stator 2 und einem Rotor. Der Stator 2 umfasst Wicklungen, während der Rotor Permanentmagnete trägt, und drehfest mit einem Pumpenrotor 3 gekoppelt ist. Zwischen Rotor und Stator 2 sind Lagermittel vorgesehen, um einen definierten Luftspalt zwischen diesen Bauteilen zu garantieren.
Wie aus der Figur zu ersehen ist, verfügt das Aggregat im Querschnitt über eine kreisrunde Grundform. Pumpenrotor 3 und ein Aufnahmekörper (HCU) 4 wie auch der Stator 2 des Elektromotors sind im Querschnitt kreis – oder zumindest kreisringförmig.
Beginnend von radial außen ist der Stator 2 vorgesehen, welcher, zumindest in einem Bereich jenseits der Schnittebene, elektrische Wicklungen des Elektromotors trägt. Durch diese Anordnung sind wesentliche elektrische Bauelemente, wie insbesondere ein Statorblechpaket und die elektrischen Wicklungen des Elektromotors besonders nahe an einer elektronischen Regeleinheit (ECU) angesiedelt, so dass die elektrische Verbindung zur ECU sehr kurz gehalten werden kann. Der Raumbedarf für eine Kabeldurchführung innerhalb vom Aufnahmekörper 4 kann entfallen. Weiterhin erhält der Elektromotor durch diese Bauweise einen verhältnismäßig großen Durchmesser, wodurch das zur Verfügung gestellte Drehmoment gesteigert wird.
Radial innerhalb des Stators 2 ist der kreisringförmige Pumpenrotor 3 vorgesehen, der als wesentliches Element zur Bereitstellung von einem Getriebe dient. Zu diesem Zweck weist eine nach radial innen weisende Wandungsseite eine Steuerkontur 5 zur Beaufschlagung von Pumpenkolben 6, 7, 8, 9 auf. Zur Darstellung der Steuerkontur 5 dient eine kurvenscheibenartig gekrümmte Innenwandung vom hohlzylindrischen Pumpenrotor 3. Die Innenwandung ist unregelmäßig oder regelmäßig, bevorzugt periodisch wie insbesondere sinusförmig geformt. Die Steuerkontur 5 ist weiterhin mit Vorteil derart ausgebildet, dass pro Pumpenrotorumdrehung je Pumpenkolben 6, 7, 8, 9 mehrere Phasenwechsel vollzogen werden, so dass jeder Pumpenkolben 6, 7, 8, 9 pro Pumpenrotorumdrehung zwangsläufig mehrfach wechselnde Ansaug- und Ausschubbewegungen ausführt. Folglich wird es nach Art einer getrieblichen Übersetzung ermöglicht, auf der Grundlage einer vergleichsweise geringen Drehzahl des Elektromotors, dennoch eine hohe Oszillationsfrequenz der Pumpenkolben 6, 7, 8, 9 hervorzurufen. Mit anderen Worten gelingt es mit Hilfe von dem beschriebenen Getriebe, anhand vergleichsweise geringem Aufwand eine Übersetzung zu ermöglichen, wobei das Übersetzungsverhältnis anhand der Kurvengeometrie vorgebbar ist.
Entsprechend den Grundsätzen der Getriebelehre folgt das genannte Übersetzungsverhältnis einem linearen oder nichtlinearen Zusammenhang. Zur weiteren Beeinflussung des Förderverhalten der Radialkolbenpumpe dient daher die konkrete Formgebung wie insbesondere Kurvengradienten an der Steuerkontur 5 selbst, wodurch auch nichtlineare getriebekinematische Bewegungsumwandlungen ermöglicht werden können.
Radial innerhalb von dem Pumpenrotor 3 befindet sich der zylindrisch-kreisförmige Aufnahmekörper 4 zur Aufnahme von den elektrohydraulisch wirksamen Bauteilen wie insbesondere elektrohydraulischen Ventilen 10–21, den Pumpenkolben 6–9, Verdrängungsräume, Kanäle, Druckmittelspeicher 22, 23, Drucksensoren und ähnlichem mehr vorgesehen. Zu diesem Zweck sind in dem Aufnahmekörper 4 entsprechende Aufnahmebohrungen vorgesehen. Die elektrohydraulischen Ventile 10–22 sind prinzipiell vom stromlos geschlossenen oder vom stromlos offenen Typ, und deren Aufnahmebohrungen sind auf einer Stirnseite des Aufnahmekörpers 4 rechtwinklig zu Aufnahmebohrungen für die Pumpenkolben 6–9 angesiedelt. Wie zu ersehen ist, beaufschlagen die federvorgespannten Pumpenkolben 6–9 die Steuerkontur 5 von radial innen. Zu diesem Zweck sind die Aufnahmebohrungen der Pumpenkolben 6–9 gegenüber der Steuerkontur 5 angeordnet.
Auf einer den Aufnahmebohrungen für die Ventile 10–21 gegenüberliegenden Stirnseite des Aufnahmekörpers 4 befinden sich Anschlussbohrungen für Leitungen, die zu Radbremsen führen, sowie Anschlussbohrungen für Leitungen die zu einem Bremsbetätigungsaggregat (Hauptzylinder) führen.

1: Fahrzeughydraulikaggregat
2: Stator
3: Pumpenrotor
4: Aufnahmekörper
5: Steuerkontur
6: Pumpenkolben
7: Pumpenkolben
8: Pumpenkolben
9: Pumpenkolben
10–21: elektrohydraulisches Ventil
22: Druckmittelspeicher
23: Druckmittelspeicher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4320001 A1 [0001]
- EP 0728645 A2 [0002]
- EP 853727 B1 [0003]

Claims

Fahrzeughydraulikaggregate für Bremsanlagen, mit einem Elektromotor zum Antrieb von einer Radialkolbenpumpe mit radial gerichtet oszillierenden Pumpenkolben (6, 7, 8, 9), und einem Aufnahmekörper (4) für weitere elektrohydraulische Bauteile, wie insbesondere elektrohydraulische Ventile (10–21), Kanäle, Druckmittelspeicher (22, 23) oder ähnlichem, und umfassend eine Elektronikeinheit (ECU), welche zur elektrischen Ansteuerung vom Elektromotor sowie zur elektrischen Ansteuerung der elektrohydraulischen Ventile (10–21) vorgesehen ist, und elektrisch mit Teilen von diesen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Elektromotor und Pumpenkolben (6, 7, 8, 9) ein hohler, motorgetriebener Pumpenrotor (3) vorgesehen ist, welcher eine nach radial innen weisende Steuerkontur (5) zur Beaufschlagung durch die Pumpenkolben (6, 7, 8, 9) aufweist, und dass der Pumpenrotor (3) den Aufnahmekörper (4) radial außen umgreift, welcher die Pumpenkolben (6, 7, 8, 9), Verdrängungsräume, Kanäle und/oder elektrohydraulische Ventile (10–21) aufnimmt.
Fahrzeughydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenrotor (3) drehfest mit einem Rotor des Elektromotors verbunden ist, und dass der Rotor Permanentmagneten trägt.
Fahrzeughydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass radial außerhalb des Rotors ein Stator (2) des Elektromotors vorgesehen ist, und dass der Stator (2) elektrische Wicklungen trägt.
Fahrzeughydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkontur (5) als kurvenscheibenartig gekrümmte Innenwandung vom hohlzylindrischen Pumpenrotor (3) ausgebildet ist, und eine unregelmäßige oder regelmäßige, eine periodische wie insbesondere sinusförmig geformte Formgebung aufweist.
Fahrzeughydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkontur (5) derart gestaltet ist, dass eine einzige Umdrehung des Pumpenrotors (3) mehrere Bewegungsrichtungswechsel jedes Pumpenkolbens (6, 7, 8, 9) hervorruft.
Fahrzeughydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekörper (4) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Fahrzeughydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekörper (4) zwei gegenüberliegende Stirnseiten aufweist, und dass auf einer der Stirnseiten die Aufnahmebohrungen für die elektrohydraulischen Ventile (10–21) angeordnet sind, und dass auf der anderen, gegenüber liegenden Stirnseite Aufnahmebohrungen für Leitungen zur Verbindung mit Radbremsen und/oder Aufnahmebohrungen zur Verbindung mit einem Bremsbetätigungsaggregat vorgesehen sind.