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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Pumpengehäuse zum Aufnehmen von Hydraulikkomponenten und einer Speicherkammer zum Speichern von Bremsfluid, die sich längs einer Speicherkammerachse erstreckt, die axial an das Pumpengehäuse angelegt ist und die dabei mittels eines Dichtelements an dem Pumpengehäuse abgedichtet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines derartigen Hydraulikaggregats in einer Fahrzeugbremsanlage.
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In Fahrzeugbremsanlagen werden Hydraulikaggregate eingesetzt, um in zugehörigen Bremskreisen einen geregelten Bremsdruck mittels eines Bremsfluids zur Verfügung stellen zu können. Zum Regeln des Bremsdrucks umfasst das Hydraulikaggregat ein Pumpengehäuse, in dem verschiedene Hydraulikkomponenten aufgenommen sind. Derartige Hydraulikkomponenten sind zum Beispiel Kolbenpumpen mit einer Motorwelle zum Antreiben der Kolbenpumpen. Ferner ist eine Speicherkammer vorgesehen, mittels derer das Bremsfluid bei Bedarf zwischengespeichert werden kann. Das Bremsfluid wird dabei aus Radbremszylindern rückgeführt oder aus einem Hauptspeicher der Fahrzeugbremsanlage zugeführt, beispielsweise bei Fahrzeugbremsanlagen mit Antiblockiersystem (ABS) und Elektronischem Stabilitäts-Programm (ESP).
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Herkömmlicherweise ist die Speicherkammer im Pumpengehäuse integriert mittels einer Bohrung, in der ein zugehöriger Speicherkolben hin- und herverschiebbar gelagert ist. Dementsprechend ist das Pumpengehäuse hinsichtlich seiner Dicke dazu angepasst, die Bohrung für die Speicherkammer aufnehmen zu können und damit abhängig von der Ausdehnung des Speicherkolbens. Diese Abhängigkeit wird in neueren Entwicklungen dadurch vermieden, dass die Speicherkammer als externe Baueinheit an dem Pumpengehäuse angebracht ist, wie beispielsweise in
DE10305310 B4 beschrieben. Die Speicherkammer ist dabei an das Pumpengehäuse außen an gelegt und mittels eines Dichtelements abgedichtet.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Pumpengehäuse zum Aufnehmen von Hydraulikkomponenten und einer Speicherkammer zum Speichern von Bremsfluid, die sich längs einer Speicherkammerachse erstreckt, die axial an das Pumpengehäuse angelegt ist und die dabei mittels eines, insbesondere ringförmigen bzw. scheibenförmigen Dichtelements an dem Pumpengehäuse abgedichtet ist, geschaffen. Dabei weist das Dichtelement eine erste radiale Ausdehnung und eine davon verschiedene zweite radiale Ausdehnung auf.
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Das Dichtelement muss, um abdichtend wirken zu können, in seiner gesamten umfänglichen Erstreckung sowohl an der Speicherkammer als auch an dem Pumpengehäuse anliegen. Das Pumpengehäuse weist eine entlang der Speicherkammerachse gerichtetes Längenmaß und ein dazu jeweils annähernd rechtwinkliges Breitenmaß und Dickenmaß auf. Das Dickenmaß und das Breitenmaß bilden eine Fläche, die als Dichtungsauflage für das Dichtelement dient. Das Dichtelement ist erfindungsgemäß mittels der ersten radialen Ausdehnung und der davon verschiedenen zweiten radialen Ausdehnung in seiner Erstreckung quer zur Speicherkammerachse mit einem Dickenmaß gestaltet, das unterschiedlich zu seinem Breitenmaß ist. Derart gestaltet, kann das Pumpengehäuse entsprechend in seinem Dicken- und Breitenmaß, je nach zur Verfügung stehendem Bauraum, vorteilhaft variiert werden. Das Pumpengehäuse ist in einer Richtung besonders dünn und platzsparend gestaltbar, sodass weniger Bauraum in einem Fahrzeug verbraucht wird. Dieser Bauraumvorteil steht im Gegensatz zu herkömmlichen Hydraulikaggregaten, in denen die Speicherkammer als externe Baueinheit mittels eines radial kreisförmigen Dichtelements an dem Pumpengehäuse abgedichtet ist. Dies bedeutet, dass das Dichtelement immer die gleiche radiale Ausdehnung aufweist und das Pumpengehäuse entsprechend mindestens so dick und breit sein muss. Damit sind weniger Variationsmöglichkeiten beim Bau einer zugehörigen Fahrzeugbremsanlage gegeben.
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Bevorzugt ist ein Hydraulikaggregat geschaffen, bei dem sich die erste radiale Ausdehnung in Richtung des Dickenmaßes des Pumpengehäuses erstreckt und dabei kleiner ist als die zweite radiale Ausdehnung. Damit bestimmt die erste radiale Ausdehnung die Dicke des Pumpengehäuses. Mit dem erfindungsgemäß gestalteten Dichtungselement ist material- und kostensparend mit geringerem Bauraumverbrauch ein besonders dünnes Pumpengehäuse verwendbar. Auch ist in der zweiten radialen Ausdehnung des Dichtungselements vorteilhaft Platz für weitere Bauelemente.
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Ferner ist vorzugsweise ein Hydraulikaggregat mit mindestens zwei Durchlässen innerhalb des Dichtelements zwischen der Speicherkammer und dem Pumpengehäuse geschaffen. Die mindestens zwei Durchlässe sind dabei in Richtung der zweiten radialen Ausdehnung angeordnet, die größer als die erste radiale Ausdehnung ist. Insbesondere ist neben einer zentralen Durchlassbohrung in radial äußerer Richtung zumindest eine weitere Durchlassbohrung vorgesehen, deren Durchmesser bevorzugt kleiner ist als der Durchmesser der zentralen Durchlassbohrung. Vorteilhaft ist damit die von dem Dichtelement mit dessen radialer Ausdehnung umschlossene Fläche an dem Pumpengehäuse besonders gut ausgenützt. Die mindestens zwei Durchlässe dienen bevorzugt der hydraulischen Versorgung mit Bremsfluid bzw. Druckmittel, insbesondere als ein Einlass und ein Auslass.
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Weiterhin ist in vorteilhafter Weise ein Hydraulikaggregat geschaffen, bei dem zusätzlich zur ersten und zweiten radialen Ausdehnung weitere verschiedene radiale Ausdehnungen des Dichtelements vorliegen. Derart gestaltet, ist mit dem erfindungsgemäßen Dichtelement ein Dichtelement geschaffen, das bedarfsgerecht an eingeschlossene Bauteile, insbesondere Durchlässe und/oder anliegende Bauteile, insbesondere an das Pumpengehäuse, besonders gut angepasst ist. Vorteilhaft ist eine sehr hohe Flexibilität beim Herstellen und Zusammenfügen von Fahrzeugbauteilen erreicht.
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Bevorzugt ist mit der ersten radialen Ausdehnung und der zweiten radialen Ausdehnung eine ovale Form des Dichtelements gebildet, insbesondere eine Ellipse.
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Damit ist ein erfindungsgemäßes Dichtelement mit rundlicher, konvexer radialer Außenkontor geschaffen, das keine Ecken und Kanten aufweist. Ein derartiges Dichtelement ist einfach in der Herstellung und verschleißarm im Betrieb.
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Alternativ ist mit der ersten radialen Ausdehnung und der zweiten radialen Ausdehnung vorteilhaft eine annähernd rechteckige Form des Dichtelements gebildet, insbesondere mit abgerundeten Ecken. Die abgerundeten Ecken ermöglichen eine einfache Herstellung und eine leichte Montage. Darüber hinaus ist mit der rechteckigen Form des Dichtelements bei einer vorgegebenen ersten radialen Ausdehnung und einer vorgegebenen zweiten radialen Ausdehnung eine maximal große radiale Flächenausdehnung erreicht. Innerhalb dieser Flächenausdehnung können bevorzugt weitere Funktionselemente, insbesondere Durchlässe aufgenommen sein.
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Ferner ist das Dichtelement bevorzugt mit Kunststoff gebildet. Kunststoff ist besonders gut formbar bzw. gießbar und besitzt gute abdichtende Eigenschaften. Besonders bevorzugt ist der Kunststoff ein Elastomer, insbesondere ein thermoplastischer Elastomer, mit besonders guten abdichtenden Eigenschaften. Ganz besonders bevorzugt ist das Dichtelement aus Silikon, insbesondere als Dichtmassenraupe gebildet. Derart gebildet, kann eine besonders gute Anpassung an die benötigte radiale Ausdehnung des Dichtelements erzielt werden.
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Des Weiteren ist vorzugsweise ein Hydraulikaggregat mit einem Speicherkammerdeckel geschaffen, bei dem das Dichtelement und der Speicherkammerdeckel als Mehr-Komponenten-Spritzteil mit Kunststoff gebildet sind. Ein mit dem Speicherkammerdeckel einstückiges Dichtelement hat eine besonders gute Dichtwirkung zwischen Speicherkammer und Dichtelement. Zudem ist eine Montage an das Pumpengehäuse besonders einfach.
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Alternativ oder zusätzlich ist das Dichtelement vorteilhafterweise mit Metall gebildet. Metall stabilisiert das Dichtelement. Metallische Dichtpartner werden z.B. mittels Montagekraft irreversibel zu einer besonders stabilen Verbindung verpresst.
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Die Erfindung ist entsprechend ferner auf eine Verwendung eines derartigen erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats in einer Fahrzeugbremsanlage gerichtet.
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Damit wird Bauraum in der Fahrzeugbremsanlage, insbesondere mittels eines dünneren Pumpengehäuses gespart. Insgesamt ist erfindungsgemäß vorteilhaft eine kleinere und leichtere Fahrzeugbremsanlage im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugbremsanlagen geschaffen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Teilquerschnitt einer ersten Variante eines Hydraulikaggregats gemäß dem Stand der Technik,
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2 den Schnitt II des Hydraulikaggregats gemäß 1,
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3 einen Teilquerschnitt einer zweiten Variante eines Hydraulikaggregats gemäß dem Stand der Technik,
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4 den Schnitt IV des Hydraulikaggregats gemäß 3,
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5 einen Schnitt gemäß 4 eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats und
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6 einen Schnitt gemäß 4 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats.
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In 1 und 2 ist ein herkömmliches Hydraulikaggregat 10 dargestellt, das einen Hydraulikblock als Pumpengehäuse 12 umfasst, der mehrere Bohrungen 14 aufweist. Die Bohrungen 14 dienen als Leitungen oder zum Aufnehmen von verschiedenen Hydraulikelementen, die vorliegend nicht weiter dargestellt sind. Näher dargestellt sind zwei Bohrungen 16, in denen jeweils eine becherförmige, kreiszylindrische Speicherkammer 18 aufgenommen ist. Zur Aufnahme dieser Speicherkammer 18 weist das Pumpengehäuse 12 ein Dickenmaß 19 auf, das mindestens so groß ist wie ein Durchmesser 20 der Speicherkammer 18 zuzüglich zweimal einer Wandstärke 22 des Pumpengehäuses 12 (2). Der Durchmesser 20 der Speicherkammer 18 ist seinerseits größenabhängig von dem Durchmesser eines zugehörigen Speicherkolbens 24. Der Speicherkolben 24 bzw. der Durchmesser 20 der Speicherkammer 18 beeinflussen damit das Dickenmaß 19 des Pumpengehäuses 12.
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Ferner weist das Pumpengehäuse 12 ein Breitenmaß 26 und ein Längenmaß 27 auf, die zusammen mit dem Dickenmaß 19 die Größe und den Bauraumbedarf des Hydraulikaggregats 10 bestimmen.
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3 und 4 zeigen ein weiteres bekanntes Hydraulikaggregat 10, bei dem die Speicherkammer 18 entlang ihrer Längserstreckung eine Speicherkammerachse 28 aufweist und als externes Bauteil außenseitig axial am Pumpengehäuse 12 angebracht ist. Zum Abdichten ist dort zwischen der Speicherkammer 18 und dem Pumpengehäuse 12 ein kreisförmiger Dichtring (O-Ring) als Dichtelement 30 vorgesehen (4). Damit weist das Dichtelement 30 in alle radialen Richtungen die gleiche radiale Ausdehnung 31 auf, wodurch eine kreisförmige Außenkontur des Dichtelements 30 gebildet ist. Das Dichtelement 30 muss mit seiner gesamten Außenkontur an dem Pumpengehäuse 12 aufliegen, um abdichtend wirken zu können. Deswegen bestimmt die Außenkontor des Dichtelements 30 und damit dessen radiale Ausdehnung 31 das Dickenmaß 19 und das Breitenmaß 26 des Pumpengehäuses 12. Bei gleicher radialer Ausdehnung 31 wird mindestens ein Dickenmaß 19 benötigt, das gleich groß dem Breitenmaß 26 ist.
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Innerhalb des Dichtelements 30 befinden sich zentral ein erster Durchlass 32 und daneben ein zweiter, kleinerer Durchlass 34 zum bedarfsgerechten Durchlassen von Bremsfluid in die und aus der Speicherkammer 12 während des Bremsbetriebs.
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Zum bedarfsgerechten Durchlassen und damit zum Zwischenspeichern von Bremsfluid umfasst die Speicherkammer 12 ferner einen becherförmigen, kreiszylindrischen Speicherzylinder 36, in dem ein Speicherkolben 24 verschiebbar gelagert ist. Der Speicherkolben 24 ist dabei innenseitig am Speicherzylinder 36 mittels einer am Speicherkolben 24 ortsfest angeordneten Kolbendichtung 38 fluiddicht, aber zugleich verschiebbar abgedichtet. Eine Kolbenfeder 40 drängt den derart verschiebbar gelagerten Speicherkolben 24 in die Becherform des Speicherzylinders 36 hinein, wodurch in dessen Innerem ein Druckraum zum Zwischenspeichern von Bremsfluid unter Druck gebildet ist.
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In der dem Speicherkolben 24 gegenüberliegenden Bodenfläche der Becherform des Speicherzylinders 36 ist der erste Durchlass 32 vorgesehen, in dem ein nicht weiter dargestelltes Ventil ausgebildet ist. Mittels dieses Ventils kann wahlweise Bremsfluid in das Innere des Speicherzylinders 36 eingelassen werden. Das Bremsfluid wird eingelassen, sobald sich dessen Volumen im Speicherzylinder 36 so weit verkleinert und sich dadurch der Speicherkolben 24 so weit in den Speicherzylinder 36 hineinbewegt hat, bis das Ventil geöffnet wird. Es strömt Bremsfluid in die Speicherkammer 12 hinein. Je nach Bremssituation strömt Bremsfluid durch den zweiten Durchlass 34 ebenfalls in den Speicherzylinder 36 hinein oder aus dem Speicherzylinder hinaus.
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Zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats 10 sind in den 5 und 6 veranschaulicht. Dazu ist jeweils ein radialer Schnitt eines Dichtelements 30 dargestellt, das erfindungsgemäß eine kleinere erste radiale Ausdehnung 42 und eine größere zweite radiale Ausdehnung 44 aufweist. Die größere zweite radiale Ausdehnung 44 erstreckt sich in Richtung des Breitenmaßes 26 und die kleinere erste radiale Ausdehnung 42 in Richtung des Dickenmaßes 19 des Pumpengehäuses 12. Mit einem derartigen Dichtelement 30 kann das jeweils zugehörige Pumpengehäuse 12 in seinem Dickenmaß 19 erheblich dünner gestaltet sein, als bei den oben beschriebenen, bekannten Hydraulikaggregaten 10 (1 bis 4). Trotzdem kann sowohl der erste Durchlass 32 als auch der zweite Durchlass 34 strömungstechnisch sinnvoll innerhalb der größeren zweiten radialen Ausdehnung 44 des Dichtelements 30 untergebracht und damit nach außen hin abgedichtet dichtet sein. Mit dem derart dünneren Pumpengehäuse 12 ist es möglich ein besonders leichtes Hydraulikaggregat 10 zu schaffen, das zudem weniger Bauraum in einer Fahrzeugbremsanlage verbraucht.
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Das Dichtelement 30 weist im Ausführungsbeispiel gemäß 5 erfindungsgemäß eine ovale, annähernd elliptische Form auf, während das Dichtelement 30 im Ausführungsbeispiel gemäß 6 eine annähernd rechteckige Form mit abgerundeten Kanten bildet. Derart gestaltet, liegen vorteilhaft keine Ecken und Kanten vor, sodass auf das Dichtelement 30 wirkende Kräfte, insbesondere Verformungskräfte gleichmäßig verteilt werden. Ein besonders verschleißarmes Dichtelement 30 ist gebildet. Ferner ist mit der annähernd rechteckigen Form des Dichtelements 30 bei gleichem erforderlichen Dickenmaß 19 des Pumpengehäuses 12 ein maximal große umschlossene bzw. nach außen hin abgedichtete Fläche geschaffen. In dieser Fläche können die Durchlässe 32 und 34 sowie bei Bedarf auch weitere Funktionselemente gut positioniert werden.
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Das Dichtelement 30 aus einem Elastomer gebildet und wird bei der Montage einfach zwischen Speicherkammer 18 und Pumpengehäuse 12 eingelegt.
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Alternativ ist das Dichtelement 30 aus Silikon als Dichtmasseraupe gebildet, sodass dessen Form besonders flexibel an die Form des Pumpengehäuses 12 und der Durchlässe 32 und 34 angepasst werden kann.
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Ferner ist das Dichtelement 30 in einer alternativen und nicht weiter dargestellten Variante zusammen mit einem Deckel der Speicherkammer 18 als Mehr-Komponenten-Spritzteil gebildet, das abdichtend am Pumpengehäuse 12 angebracht werden kann. Damit ist eine besonders einfache Montage ermöglicht und zugleich eine besonders zuverlässige Dichtwirkung erzielt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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