-
Die
Erfindung geht aus von einer Mehrkolbenpumpe entsprechend der Gattung
des Anspruchs 1. Eine derartige Mehrkolbenpumpe ist beispielsweise
aus der US-Anmeldung Nr. 64 46 435 B1 bereits bekannt. Diese Mehrkolbenpumpe
umfasst einen Pumpenantrieb aus einer drehbar gelagerten Welle und
einem einzelnen, drehfest darauf angeordneten Exzenter. Dieser Exzenter
treibt eine Anordnung aus insgesamt sechs Kolbenpumpen an, die radial
um den Pumpenantrieb herum in einer gemeinsamen Ebene des Pumpengehäuses angeordnet
sind. Die Kolben der verschiedenen Kolbenpumpen führen dabei
eine Hin- und Herbewegung aus und sind zur Verbesserung des Ansaugverhaltens
als Stufenkolben ausgebildet. Die verschiedenen Kolbenpumpen sind hydraulisch
zu zwei Pumpeneinheiten zusammengeschaltet. Beide Pumpeneinheiten
sind saugseitig miteinander wirkverbunden, dienen jedoch zwei voneinander
getrennten Bremskreisen einer Fahrzeugbremsanlage als Druckerzeuger.
Die einzelnen zu einer Pumpeneinheit zusammengeschlossenen Kolbenpumpen
sind sternförmig
angeordnet und weisen jeweils einen Drehwinkelabstand von 120° zueinander
auf. Darüber
hinaus ist die erste Pumpeneinheit gegenüber der zweiten Pumpeneinheit
um 30° Drehwinkel
phasenversetzt. Keine der Kolbenpumpen befindet sich damit in Gegenphase
zu einer der anderen Kolbenpumpen.
-
Auf
Grund dieser geometrischen Anordnung der Kolbenpumpen im Pumpengehäuse wird
erreicht, dass sich die Ansaugvolumenströme der verschiedenen Kolbenpumpen
teilweise überschneiden und
dass damit der gesamte Ansaugvolumenstrom der Mehrkolbenpumpe mit
einer geringeren Amplitude um einen Mittelwert schwankt als beispielsweise bei einer
Mehrkolbenpumpe mit 6×60°-Anordnung der
Kolbenpumpen. Mit anderen Worten tritt eine geringere Druckpulsation
auf der Saugseite der Mehrkolbenpumpe auf. Diese Druckpulsation
kann unerwünschterweise über einen
Hauptbremszylinder der Fahrzeugbremsanlage auf das Bremspedal zurückwirken
und vom Fahrer wahrgenommen werden.
-
Die
erläuterte
hydraulische Zusammenschaltung der verschiedenen Kolbenpumpen zu
zwei getrennten Pumpeneinheiten erfolgt mittels Verbindungskanälen im Pumpengehäuse. Diese
Verbindungskanäle
sind beim bekannten Stand der Technik bauraumbedingt in mehreren
Gehäuseebenen
ausgebildet, welche von der Gehäuseebene
der Kolbenpumpen beabstandet sind. Dies wirkt sich negativ auf das
Bauvolumen des Pumpengehäuses
aus. Zudem macht es die Anordnung der Kolbenpumpen im Pumpengehäuse erforderlich,
die Verbindungskanäle
aus einer relativ großen
Anzahl einzelner, in verschiedenen Raumrichtungen verlaufenden Teilbohrungen auszubilden.
Damit ergeben sich ein verhältnismäßig großer Zerspanungsaufwand
für das
Pumpengehäuse,
verschlechterte Standzeiten der Zerspanungswerkzeuge und mehrfache
Umspannvorgänge
während
des Bearbeitungsprozesses. In Nachfolgearbeitsgängen müssen die Teilbohrungen teilweise
zur Umgebung hin wieder verschlossen werden. Neben dem Montageaufwand
besteht dabei die potentielle Gefahr von Undichtigkeiten.
-
Desweiteren
erschwert die bekannte Anordnung eine gewünschte Gruppierung der einzelnen Kolbenpumpen
innerhalb des Pumpengehäuses
und schränkt
damit die Flexibilität
bei der konstruktiven Auslegung des Pumpengehäuses ein. Abgesehen davon verringern
Verbindungsbohrungen, die relativ lang und dabei mehrfach umgelenkt
sind die Dynamik eines Druckaufbaus im Bremssystem und begünstigen
die Ansammlung unerwünschter
Gasblasen.
-
Vor
diesem Hintergrund bestand die der vorliegenden Erfindung zugrunde
liegende Aufgabe darin, eine Mehrkolbenpumpe vorzuschlagen, welche bei
unverändert
gutem Pulsationsverhalten fertigungstechnisch einfacher herstellbar
ist und ein geringeres Bauvolumen beansprucht. Diese Aufgabe löst eine
Mehrkolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Vorteile der Erfindung
-
Gegenüber oben
genanntem Stand der Technik weist ein Gegenstand mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 den Vorteil auf, dass die geometrische Lage der einzelnen
Kolbenpumpen im wesentlichen unabhängig von deren hydraulischer
Funktion gewählt
werden kann. Die Verbindungskanäle
der einzelnen Kolbenpumpen können
nunmehr in dem Bereich des Pumpengehäuses angeordnet werden, der
von den beiden Schnittebenen in denen die Kolbenpumpen liegen, begrenzt
ist. Dies erfordert weniger Umlenkungen und weniger Verbohrungsaufwand.
Es wird eine hydraulisch direktere Anbindung der verschiedenen Kolbenpumpen
erreicht, was sich insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen
in verkürzten
Druckaufbauzeiten des Bremssystems auswirkt. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung
der Mehrkolbenpumpe können
die Kolbenpumpen bei optimaler hydraulischer Funktion (geringe Pulsation
auf der Saugseite) in Abhängigkeit
des Anwendungsfalls flexibler geometrisch angeordnet werden. Beispielsweise
lassen sich die Kolbenpumpen einer Pumpeneinheit auf einer erste
Seite des Pumpengehäuses
und die Kolbenpumpen der zweiten Pumpeneinheit auf einer gegenüberliegenden
zweiten Seite des Pumpengehäuses
platzieren, was die notwendigen hydraulischen Verbindungsbohrungen der
zusammengeschlossenen Kolbenpumpen einer Pumpeneinheit weiter verkürzt. Auch
die Anzahl der von einem Exzenter beaufschlagten Kolbenpumpen ist
variabel. Zudem ist es möglich,
die verwendeten Exzenter mit unterschiedlichen Exzentrizitäten auszulegen
und speziellen Bestimmungen innerhalb des Bremssystems zuzuordnen.
Schließlich
sind die Komponenten der beiden Bremskreise räumlich gut trennbar voneinander
anordenbar und lassen sich dadurch im Sinne ihrer Betriebsfestigkeit
spezifischer dimensionieren und absichern.
-
Durch
die erfindungsgemäßen Merkmale
ergeben sich einfachere Fertigungs- und Montageprozesse, was die
Taktzeiten bei der Zerspanung des Pumpengehäuses und bei der Montage der
Mehrkolbenpumpe deutlich verkürzt.
Für die
Zerspanung reichen einfache, rechtwinklige Anschläge oder
Gegenflächen
am Pumpengehäuse
aus. Damit sind diese Prozesse sicherer beherrschbar. Schließlich lässt sich
durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
das Pumpengehäuse
kompakter darstellen, also Bauraum einsparen.
-
Weitere
Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen
oder der nachfolgenden Beschreibung.
-
Zeichnung
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Pumpengehäuses einer
Mehrkolbenpumpe;
-
2 schematisch
vereinfacht, einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Pumpenantrieb dieser Mehrkolbenpumpe in der Seitenansicht;
-
3 den
Pumpenantrieb in der Vorderansicht und
-
4 in
einer teilschematisierten Darstellung die geometrische Anordnung,
die hydraulische Verschaltung und den Aufbau der einzelnen Kolbenpumpen
der Mehrkolbenpumpe innerhalb des Pumpengehäuses.
-
Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
-
Das
in der
1 dargestellte Pumpengehäuse
10 besteht aus
einem massiven, im Wesentlichen quaderförmigen Block
12, der
vorzugsweise strangpresstechnisch aus einem Nichteisenmaterial hergestellt
ist. In einem spanenden Nachbearbeitungsprozess werden Aufnahmen
(beispielsweise
28,
34) für verschiedene, nachfolgend
erläuterte Komponenten
zur Steuerung eines elektrohydraulischen Fahrzeugbremssystems sowie
Verbindungskanäle
(beispielsweise
32,
33,
36,
37),
welche diese Aufnahmen hydraulisch miteinander verbinden, in das
Pumpengehäuse
10 eingebracht.
Das nachfolgend erläuterte
Bohrbild des Pumpengehäuses
10 stellt
eine mechanische Umsetzung des aus der
US 64 46 435 B1 bekannten
hydraulischen Schaltschemas für
eine elektrohydraulische Fahrzeugbremse dar. Hinsichtlich der Funktionsweise
dieser elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlage wird auf diese Druckschrift
verwiesen. Die Erfindung ist auf eine fertigungstechnisch besonders
vorteilhafte Anordnung dieser Aufnahmen
28,
34 und
Druckmittelkanäle
32,
33,
36,
37 innerhalb
des Pumpengehäuses
10 gerichtet,
welche sich auf Grund von erfindungsgemäßen Weiterbildungen, insbesondere
des Pumpenantriebs, ergibt.
-
Das
Pumpengehäuse 10 ist
in der 1 in Einbaulage gezeichnet. Es weist eine ebene
Rückseite 14 sowie
eine an ihrem oberen und an ihrem unteren Ende über die gesamte Blockbreite
rechtwinklig zur Rückseite 14 hin
abgesetzte Vorderseite 16 auf. Die Rückseite 14 dient zur
Befestigung eines in der 1 nicht dargestellten elektronischen
Steuergeräts,
welches diese Rückseite 14 im
Wesentlichen überdeckt.
Mit dem Steuergerät
werden Elektromagnetventile in Abhängigkeit von den Schlupfverhältnissen
an den verschiedenen Rädern
des Fahrzeugs angesteuert. Auch diese Elektromagnetventile sind nicht
eingezeichnet, jedoch zeigt die 1 die verschiedenen
Ventilaufnahmeräume 34a-m dieser Elektromagnetventile.
Diese Ventilaufnahmeräume 34a-m sind
als abgestufte Sacklochbohrungen ausgeführt und erstrecken sich in
waagerechter Ausrichtung von der Rückseite 14 her in
das Innere des Pumpengehäuses 10 hinein.
-
Die
abgesetzte Vorderseite 16 dient zur Befestigung eines Antriebsmotors 22 (2).
Als Antriebsmotor 22 dient ein konventioneller Elektromotor,
dessen elektrische Ansteuerung ebenfalls durch das Steuergerät erfolgt.
Zur Kontaktierung des Antriebsmotors 22 ist nach 1 im
Pumpengehäuse 10 eine
von der Vorderseite ausgehende und auf der Rückseite ausmündende Durchgangsbohrung 18 vorhanden,
durch welche dessen in der 1 nicht sichtbaren
elektrischen Kontakte zum Steuergerät hindurchgeführt sind.
Der Antriebsmotor 22 hat einen im Wesentlichen kreisrunden
Querschnitt, welcher einen Großteil
des nicht abgestuften Teils der Vorderseite des Pumpengehäuses einnimmt.
Die Umfangsfläche
des Antriebsmotors 22 ist in der 1 durch einen
gestrichelten Kreis K angedeutet. Im Zentrum dieses Kreises K mündet eine
sacklochartige Ausnehmung 20 aus, welche sich senkrecht
zur Zeichenebene in das Innere des Pumpengehäuses 10 hinein erstreckt
und im Innendurchmesser abgesetzt ist. Diese sacklochartige Ausnehmung 20 bildet
im komplettierten Zustand des Pumpengehäuses 10 die Aufnahme
für einen
Pumpenantrieb.
-
Diesen
Pumpenantrieb zeigt 2 schematisch vereinfacht. Er
besteht aus dem erwähnten
Antriebsmotor 22 und einer davon angetriebenen Motorwelle 24.
Diese Motorwelle 24 treibt erfindungsgemäß zwei,
in axialem Abstand zueinander angeordnete Exzenter 26a, 26b einer
Exzentereinheit zu einer Rotationsbewegung an. Wie 3 zeigt,
sind die Exzenter 26a, 26b um einen bestimmten
Drehwinkel α gegeneinander
verdreht auf der gemeinsamen Antriebswelle 24 drehfest
verankert. Beim Ausführungsbeispiel
beträgt
dieser Drehwinkel α exemplarisch 150°. Beide Exzenter 26a,b weisen
beispielhaft gleich große
Exzentrizitäten
auf, bei Bedarf ist es jedoch vorstellbar unterschiedliche Exzentrizitäten vorzusehen.
Es ist davon auszugehen, dass die Antriebswelle 24 an ihrem
freien Ende in einem Wellenlager (nicht gezeichnet) gelagert ist,
das im durchmesserkleineren Endabschnitt der sacklochartigen Ausnehmung 20 des
Pumpenantriebs aufnehmbar ist (1).
-
Im
Pumpengehäuse 10 nach 1 sind
radial um diese sacklochartige Ausnehmung 20 des Pumpenantriebs
herum insgesamt sechs Aufnahmen 28a-f für Kolbenpumpen in das Pumpengehäuse 10 durch
Bohrarbeitsgänge
eingebracht. Diese Aufnahmen 28a-f münden in die sacklochartige
Ausnehmung 20 des Pumpenantriebs ein. Beispielhaft sind die
drei Aufnahmen 28a,b,c sternförmig in einer ersten, der Vorderseite 16 zugewandten
Schnittebene E1 (siehe auch 4) durch
das Pumpengehäuse 10 angeordnet,
während
sich die Aufnahmen 28d,e,f ebenfalls in sternförmiger Anordnung,
in einer, der Rückseite 14 des
Pumpengehäuses 10 zugewandten
zweiten Schnittebene E2 (siehe auch 4) durch
das Pumpengehäuse 10 befinden.
Der axiale Abstand der beiden Schnittebenen E1, E2 entspricht im
Wesentlichen dem axialen Abstand der beiden Exzenter 26a,b auf
der Antriebswelle 24. Demnach werden die in einer gemeinsamen
Schnittebene E1 oder E2 liegenden Kolbenpumpen 28a,b,c oder 28d,e,f von
jeweils einem der beiden Exzenter 26a,b des Pumpenantriebs
betätigt.
-
Die
aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
eingezeichneten Längsachsen
der, gemäß 1 in
der ersten Schnittebene E1 liegenden Aufnahmen 28a,b,c weisen
zueinander im Uhrzeigersinn betrachtet Drehwinkelabstände von
120°-150°-90° (siehe 4,
oben) auf. Die Drehwinkelabstände
der Längsachsen
der Aufnahmen 28d,e,f der zweiten Schnittebene E2 betragen,
ebenfalls betrachtet im Uhrzeigersinn 90°-150°-120° (siehe 4 unten).
In jeder Ebene E1, E2 ist genau eine Aufnahme 28a, 28d senkrecht
ausgerichtet, befindet sich also in der 12-Uhr-Position. Damit ergibt
sich eine geometrische Anordnung, bei der vier 28a,c,d,e der
insgesamt sechs Aufnahmen 28a-f rechtwinklig zueinander
platziert sind, während
lediglich zwei verbleibende Aufnahmen 28b und 28f mit
einem Drehwinkelabstand von jeweils 30° in bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn zu
einer Waagerechten W durch die beiden Aufnahmen 28c, 28e ausgerichtet
sind. Die beiden, senkrecht zum oberen Absatz der Vorderseite hin
ausmündenden
Aufnahmen 28a, 28d liegen fluchtend hintereinander.
Eine derartige Anordnung der Aufnahmen 28a-f ist fertigungstechnisch
besonders einfach umsetzbar, da lediglich zwei Aufnahmen 28b und 28f für Kolbenpumpen
nicht parallel zu einer Senkrechten oder einer Waagerechten durch
das Pumpengehäuse 10 verlaufen.
Dies erspart aufwendige Umspannvorgänge bei der spanenden Bearbeitung
des Pumpengehäuses 10.
-
In
die Aufnahmen 28a-f werden bevorzugt Stufenkolbenpumpen
herkömmlich
bekannter Bauart eingesetzt. Deren Kolben ragen in die Ausnehmung 20 des
Pumpenantriebs abschnittsweise hinein und werden dort durch die
Exzenter 26a, 26b zu einer Hin- und Herbewegung
angetrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht zwangsweise auf Kolbenpumpen
mit Stufenkolben eingeschränkt,
sondern ist auch auf konventionelle Kolbenpumpen mit nicht abgestuften Pumpenkolben
anwendbar.
-
Beispielhaft
sind jeweils drei Aufnahmen 28a,b,e bzw. 28c,d,f für derartige
Kolbenpumpen zu insgesamt zwei Pumpeneinheiten 30a, 30b hydraulisch
verschaltet. Die Aufnahmen 28a,b,e der Kolbenpumpen der
ersten Pumpeneinheit 30a befinden sich im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 in
der rechten Hälfte
und die Aufnahmen 28c,d,f der Kolbenpumpen der zweiten
Pumpeneinheit 30b befinden sich in der linken Hälfte des
Pumpengehäuses 10.
Die jeweils drei Aufnahmen 28a,b,e oder 28c,d,f sind
auf die beiden Schnittebenen E1 und E2 des Pumpengehäuses 10 verteilt
angeordnet. Wie erwähnt
liegen die Aufnahmen 28a,b,c in der Schnittebene E1 und
die Aufnahmen 28,d,e,f in der Schnittebene E2. Dazu sind
diverse, unten im Detail bezeichnete, Verbindungskanäle im Pumpengehäuse 10 vorgesehen,
welche die Niederdruckseiten oder die Hochdruckseiten der Kolbenpumpen
miteinander verbinden. Die Verbindungskanäle verlaufen erfindungsgemäß in dem
von den beiden Schnittebenen E1 und E2 begrenzten Bereich des Pumpengehäuses 10.
-
Die
Niederdruckseiten der Kolbenpumpen befinden sich jeweils im Bereich
des der Ausnehmung 20 für
den Pumpenantrieb zugewandten Endes der Aufnahmen 28a-f.
Zunächst
wird der Verlauf der Niederdruckverbindungskanäle der ersten Pumpeneinheit 30a beschrieben.
Ein erster Niederdruckverbindungskanal 32a geht von der
Stirnfläche
des in 1 oberen rechtwinkligen Absatzes auf der Vorderseite 16 des
Pumpengehäuses 10 aus,
erstreckt sich in der Schnittebene E1 vertikal in Längsrichtung des
Pumpengehäuses 10 und
endet in der diagonal im Pumpengehäuse 10 angeordneten
Aufnahme 28b für
eine erste Kolbenpumpe dieser ersten Pumpeneinheit 30a.
Ein zweiter Niederdruckverbindungskanal 32b beginnt an
der gemäß 1 rechten
Außenseite
des Pumpengehäuses 10,
verläuft
quer zum ersten Niederdruckverbindungskanal 32a ebenfalls in
der ersten Schnittebene E1, schneidet diesen ersten Niederdruckverbindungskanal 32a und
endet in der zum oberen Absatz der Vorderseite 16 hin ausmündenden
Aufnahme 28a für
eine zweite Kolbenpumpe der ersten Pumpeneinheit 30a. Beide
Niederdruckverbindungskanäle 32a,b sind
an den Außenseiten
des Pumpengehäuses 10 im
Durchmesser erweitert und sind in diesem Bereich zur Umgebung hin druckmitteldicht
verschlossen. Ein dritter Niederdruckverbindungskanal 32c beginnt
an einer Bodenfläche
eines sacklochförmigen
Ventilaufnahmeraums 34k auf der Rückseite 14 des Pumpengehäuses 10, verläuft senkrecht
zu den Schnittebenen E1 und E2 durch das Pumpengehäuse 10 in
Richtung der Vorderseite 16, durchdringt auf diesem Weg
die Aufnahme 28e für
eine dritte Kolbenpumpe der ersten Pumpeneinheit 30a und
mündet
direkt in den ersten Niederdruckverbindungskanal 32a ein.
-
Der
erwähnte
Ventilaufnahmeraum 34k ist zur Aufnahme eines sogenannten
Hochdruckschaltventils vorgesehen, welches eine Druckmittelverbindung
von einem an das Pumpengehäuse 10 anzuschließenden Hauptbremszylinder
der Fahrzeugbremsanlage zur Saugseite der Pumpeneinheit 30a steuert.
-
Die
Hochdruckseiten der Kolbenpumpen befinden sich an den von der Ausnehmung 20 für den Pumpenantrieb
abgewandten Enden der Aufnahmen 28a-f für die Kolbenpumpen. Auch diese
Hochdruckseiten der Kolbenpumpen einer Pumpeneinheit 30a,b sind
durch Hochdruckverbindungskanäle 36a-e miteinander
gekoppelt. Diese Hochdruckverbindungskanäle 36a-e sind im wesentlichen
in dem, von den beiden Schnittebenen E1 und E2 durch das Pumpengehäuse 10 begrenzten
Bereich des Pumpengehäuses 10 angeordnet.
Ein erster, nach außen verschlossener
Hochdruckverbindungskanal 36a beginnt gemäß 1 an
der rechten Außenseite
des Pumpengehäuses 10 und
verläuft
in der ersten Schnittebene E1 bis in die Aufnahme 28a der
zweiten Kolbenpumpe der ersten Pumpeneinheit 30a. Ein zweiter
Hochdruckverbindungskanal 36b ist senkrecht zu diesem ersten
Hochdruckverbindungskanal 36a zur Rückseite des Pumpengehäuses hin
versetzt angeordnet, beginnt am oberen rechtwinkligen Absatz der
Vorderseite 16 des Pumpengehäuses 10, schneidet
die Aufnahme 28e der dritten Kolbenpumpe und endet auf
Höhe eines
Ventilaufnahmeraums 34m sacklochartig im Inneren des Pumpengehäuses 10.
Auch dieser zweite Hochdruckverbindungskanal 36b ist zur
Umgebung hin verschlossen.
-
In
den Ventilaufnahmeraum 34m wird später ein sogenanntes Umschaltventil
eingebaut, welches eine Druckmittelverbindung von dem an das Pumpengehäuse 10 anzuschließenden Hauptbremszylinder
zu einer ebenfalls anzuschließenden
Radbremse trennt.
-
Vom
Boden dieses Ventilaufnahmeraums 34m geht ein dritter Hochdruckverbindungskanal 36c aus,
der, nachdem er den zweiten Hochdruckverbindungskanal 36b angeschnitten
hat, in die Aufnahme 28b der ersten Kolbenpumpe einmündet. Ein
vierter Hochdruckverbindungskanal 36d verläuft in der
zweiten Schnittebene E2 parallel zum ersten Hochdruckverbindungskanal 36a und
verbindet die Ventilaufnahmeräume 34c,d miteinander.
Diese beiden Ventilaufnahmeräume 34c,d sind
für elektromagnetisch betätigbare
Druckaufbauventile vorgesehen, welche den Druckaufbau in einer an
das Pumpengehäuse 10 anzuschließenden Radbremse
steuern. Mittels eines fünften
Hochdruckverbindungskanals 36e, der vom Boden eines Ventilaufnahmeraums 34d ausgeht
und senkrecht zu den Schnittebenen E1, E2 durch das Pumpengehäuse 10 verlaufend
den zweiten Hochdruckverbindungskanal 36b anschneidet,
wird eine Verbindung zwischen dem ersten, zweiten und vierten Hochdruckverbindungskanal 36a,b,d hergestellt.
-
Im
Falle der zweiten Pumpeneinheit 30b geht ein erster Niederdruckverbindungskanal 33a von
der Stirnfläche
des in 1 oberen rechtwinkligen Absatzes auf der Vorderseite 16 des
Pumpengehäuses 10 aus,
erstreckt sich vertikal in Längsrichtung
des Pumpengehäuses 10 und
endet in der diagonal im Pumpengehäuse 10 angeordneten
Aufnahme 28f für
die erste Kolbenpumpe dieser zweiten Pumpeneinheit 30b.
Ein zweiter Niederdruckverbindungskanal 33b beginnt an
der gemäß 1 linken Außenseite
des Pumpengehäuses 10,
verläuft
quer zum ersten Niederdruckverbindungskanal 33a, durchdringt
diesen und endet in der zum oberen Absatz der Vorderseite 16 hin
ausmündenden
Aufnahme 28d für
eine zweite Kolbenpumpe der zweiten Pumpeneinheit 30b.
Beide Niederdruckverbindungskanäle 33a, 33b sind
an den Außenseiten
des Pumpengehäuses 10 im
Durchmesser erweitert und sind in diesem Bereich zur Umgebung hin
druckmitteldicht verschlossen. Ein dritter Niederdruckverbindungskanal 33c beginnt
an einer Bodenfläche
des sacklochförmigen
Ventilaufnahmeraums 34i auf der Rückseite 14 des Pumpengehäuses 10,
verläuft
senkrecht zu den Schnittebenen E1 und E2 durch das Pumpengehäuse 10 in
Richtung der Vorderseite 16,1 durchdringt den
ersten Niederdruckverbindungskanal 33a und mündet direkt
in die Aufnahme 28c für
die dritte Kolbenpumpe dieser Pumpeneinheit 30b ein.
-
Der
erwähnte
Ventilaufnahmeraum 34i ist zur Aufnahme eines zweiten Hochdruckschaltventils vorgesehen,
welches eine Druckmittelverbindung von einem an das Pumpengehäuse 10 anzuschließenden Hauptbremszylinder
der Fahrzeugbremsanlage zur Saugseite der zweiten Pumpeneinheit 30b steuert.
-
Auch
die Hochdruckseiten der Kolbenpumpen der zweiten Pumpeneinheit 30b sind
mittels Hochdruckverbindungskanälen 37,
die innerhalb des von den beiden Schnittebenen E1 und E2 begrenzten Bereichs
des Pumpengehäuses 10 ausgebildet
sind, hydraulisch miteinander gekoppelt. Ein erster, nach außen verschlossener
Hochdruckverbindungskanal 37a beginnt gemäß 1 an
der linken Außenseite des
Pumpengehäuses 10 und
verläuft
in der zweiten Schnittebene E2 bis in die Aufnahme 28d für eine Kolbenpumpe
der zweiten Pumpeneinheit 30b. Ein zweiter Hochdruckverbindungskanal 37b ist
senkrecht zu diesem ersten Hochdruckverbindungskanal 37a ausgerichtet
und befindet sich in der ersten Schnittebene E1. Er beginnt am oberen
rechtwinkligen Absatz der Vorderseite 16 des Pumpengehäuses 10,
schneidet die Aufnahme 28c der Kolbenpumpe dieser Pumpeneinheit 30b und
endet auf Höhe
eines weiteren Ventilaufnahmeraums 34l sacklochartig im
Inneren des Pumpengehäuses 10.
Auch dieser zweite Hochdruckverbindungskanal 37b ist zur
Umgebung hin verschlossen.
-
In
den Ventilaufnahmeraum 34l wird später ein weiteres sogenanntes
Umschaltventil eingebaut, welches eine Druckmittelverbindung von
dem an das Pumpengehäuse 10 anzuschließenden Hauptbremszylinder
zu einer ebenfalls anzuschließenden
Radbremse trennt.
-
Vom
Boden dieses Ventilaufnahmeraums 34l geht ein dritter druckseitiger
Hochdruckverbindungskanal 37c aus, der, nachdem er die
Aufnahme 28f durchdrungen hat, den zweiten Hochdruckverbindungskanal 37b anschneidet
und dann sacklochartig im Inneren des Pumpengehäuses 10 endet. Der
erste Hochdruckverbindungskanal 37a verbindet die Ventilaufnahmeräume 34a,b miteinander.
Diese beiden Ventilaufnahmeräume 34a,b sind
für elektromagnetisch
betätigbare
Druckaufbauventile vorgesehen, welche den Druckaufbau in einer an
das Pumpengehäuse 10 anzuschließenden Radbremse
steuern. Mittels eines weiteren Hochdruckverbindungskanals 37d,
der vom Boden des Ventilaufnahmeraums 34a ausgeht wird
eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Hochdruckverbindungskanal 37a,b hergestellt.
Dieser Hochdruckverbindungskanal 37d verläuft senkrecht
zu den Schnittebenen E1 und E2 durch das Pumpengehäuse 10,
schneidet den ersten Hochdruckverbindungskanal 37a und
anschließend
den zweiten Hochdruckverbindungskanal 37b und endet sacklochartig
im Inneren des Pumpengehäuses 10.
-
An
der in 1 nach oben weisenden Außenseite des Pumpengehäuses 10 sind
insgesamt vier Hydraulikanschlüsse 38a-d vorhanden,
welche über
vertikal ausgerichtete Stichbohrungen 40a-d mit den darunter
liegenden Ventilaufnahmeräumen 34a-d der
Druckaufbauventile verbunden sind. An diese Hydraulikanschlüsse 38a-d sind
Bremsleitungen anschließbar,
die zu jeweils einer Radbremse einer Fahrzeugbremsanlage führen.
-
Ferner
sind an dem, durch den oberen Absatz zurückgesetzten Bereich der Vorderseite 16 des Pumpengehäuses zwei
Hauptbremszylinderanschlüsse 42a,b zu
erkennen. An diese beiden Anschlüsse 42a,b ist
ein externer Hauptbremszylinder anschließbar, über den der Fahrer eines Fahrzeugs seinen
Bremswunsch vorgibt.
-
Ein
in seinem Aufbau an sich bekannter Hauptbremszylinder weist zwei
voneinander getrennte Bremskreise (4, Position
I,II) auf, so dass für jeden
Bremskreis I,II ein eigener Anschluss 42a, 42b am
Pumpengehäuse 10 vorhanden
ist. Von jedem dieser Hauptbremszylinderanschlüsse 42a, 42b ausgehend,
führt ein
vertikaler Kanal 44a,b mittelbar zu an der unteren Stirnseite
des Pumpengehäuses 10 ausgebildeten
Einbauräumen 46a,b für Niederdruckspeicher.
Auf ihren Wegen durch das Pumpengehäuse 10 durchdringen
die Kanäle 44a,b die
Ventilaufnahmen 34i und 34k der Hochdruckschaltventile. Sacklochartige
Kanäle 44c und 44d,
die von der linken beziehungsweise rechten Außenseite des Pumpengehäuses 10 ausgehen
und senkrecht zu den Kanälen 44a,b ausgerichtet
sind, stellen eine Druckmittelverbindung zwischen den Ventileinbauräumen 34l und 34m und
diesen vertikal verlaufenden Kanälen 44a und 44b her.
Auch diese Kanäle 44c,d sind
zur Umgebung hin verschlossen. Sie verlaufen zusammen mit den Kanälen 44a und 44b in
einer weiteren gemeinsamen Schnittebene des Pumpengehäuses 10.
Letztere ist zeichnerisch in 1 nicht
angedeutet, da sie außerhalb
des von den beiden Schnittebenen E1 und E2 begrenzten und für die Erfindung maßgeblichen
Bereichs des Pumpengehäuses 10 liegt.
Besagte Schnittebene ist relativ zur Schnittebene E2 noch weiter
zur Rückseite 14 des
Pumpengehäuses 10 hin
versetzt.
-
Die
Einbauräume 46a,b sind über jeweils
einen zweiten, parallel zu den vertikalen Kanälen 44a,b versetzten
Zusatzkanal 48a,b mit den waagerecht in der zweiten Schnittebene
E2 liegenden Aufnahmen 28c,e der jeweils dritten Kolbenpumpe
der Pumpeneinheiten 30a,b verbunden und zwar im Speziellen mit
dem Niederdruckbereich dieser Kolbenpumpen.
-
Schließlich sind
auf der Rückseite
des Pumpengehäuses
unmittelbar unterhalb der Ventilaufnahmeräume 34a-d der Druckaufbauventile
noch zusätzliche
Ventilaufnahmeräume 34e-h für Druckabbauventile
vorhanden. Auch diese Ventilaufnahmeräume 34e-h sind im
Bereich ihres im Inneren des Pumpengehäuses 10 liegenden
Endes mittels waagerecht geführten
und von der rechten und linken Außenseite des Pumpengehäuses 10 ausgehenden Stichkanälen 50a,b miteinander
gekoppelt. Die Stichkanäle 50a,b wiederum
sind durch durchgehende Vertikalkanäle 52a,b in der zweiten
Schnittebene E2 mit den Einbauräumen 46a,b der
Niederdruckspeicher verbunden. Eine Kanalverbindung in Form einer kurzen
Stichbohrung 54 stellt eine Hydraulikanbindung der Ventileinbauräume 34a und 34d an
die Ventileinbauräume 34e, 34h der
Druckaufbauventile her.
-
Die
Druckabbauventile steuern den Druckabbau in den ihnen zugeordneten
Radbremsen des Fahrzeugs.
-
Wie
bereits erwähnt,
wird diese beschriebene Anordnung der beiden Pumpeneinheiten
30a,b im Wesentlichen
dadurch ermöglicht,
dass der Pumpenantrieb durch zwei axial beabstandete Exzenter
26a,b erfolgt.
In Kombination damit sind die beiden Pumpeneinheiten
30a,b gegeneinander
verdreht. Darüber
hinaus ist wenigstens eine Kolbenpumpe in jeweils einer anderen
Schnittebene E1, E2 angeordnet, als die übrigen Kolbenpumpen derselben
Pumpeneinheit
30a,b. Obwohl es geometrisch nicht den Anschein
hat, sind damit im beschriebenen Pumpengehäuse
10 die verschiedenen
Aufnahmen
28a-f der Kolbenpumpen einer Pumpeneinheit
30a,b hydraulisch
betrachtet im Abstand von 120° Drehwinkel
angeordnet. Zudem sind die beiden Pumpeneinheiten
30a,b gegeneinander
um 30° verdreht.
Diesbezüglich
stimmt die beschriebene Anordnung also mit der im Stand der Technik
(
US 64 46 435 B1 )
als besonders pulsationsarm beschriebenen Mehrkolbenpumpe überein.
Allerdings erlauben die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
eine wesentlich breitere Varianz bei der konstruktiven Anpassung
des Pumpengehäuses
10 an
die jeweiligen Bedingungen des vorliegenden Einsatzfalles.
-
Zur
nochmaligen Verdeutlichung dieser geometrischen und hydraulischen
Verhältnisse
zeigt 4 eine elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage 56 mit
einer Fremdkraft betätigten
Betriebbremse 58 und einer Muskelkraft betätigten Hilfsbremse 60. Die
Betriebsbremse 58 umfasst einen mit einem Vorratsbehälter 62 für Druckmittel
versehenen Hauptbremszylinder 64 für zwei Bremskreise I,II, eine Mehrkolbenpumpe 66 mit
zwei Pumpeneinheiten 30a,b aus exemplarisch jeweils drei
Kolbenpumpen und insgesamt vier Radbremsen 68a-d. Diese
Radbremsen 68a-d sind jeweils paarweise mit einer der beiden
Pumpeneinheiten 30a,b verbunden. Jeder Radbremse 68a-d ist
eine sogenannte Druckmodulationseinrichtung 70a-d vorgeschaltet.
Letztere besteht aus jeweils einem, im Zusammenhang mit der Beschreibung
von 1 bereits erwähnten
Druckaufbau- und Druckabbauventil (nicht dargestellt). Um das Druckniveau
in den einzelnen Radbremsen 68a-d zu regeln, sind diese
Ventile elektronisch ansteuerbar. Das Druckaufbauventil wird dabei
von einer Offen- in eine Schließstellung
verbracht, das Druckabbauventil entsprechend umgekehrt.
-
Die
Hilfsbremse 60 besteht aus direkten Druckmittelverbindungen
zwischen einem Kreis I,II des Hauptbremszylinders 64 und
denjenigen Radbremsen 68a,b oder 68c,d, die diesem
Kreis I,II zugeordnet sind. In diese Druckmittelverbindungen ist jeweils
ein sogenanntes Umschaltventil 72a,b geschaltet, welches
bei funktionstüchtiger
Betriebsbremse 58 geschlossen ist und damit diese Hilfsbremse 60 hydraulisch
deaktiviert. Im Fehlerfall erfolgt eine elektrische Ansteuerung
der Umschaltventile 72a,b so, dass diese in ihre Öffnungsstellung
umgeschaltet werden. Nunmehr besteht eine durchgehende Verbindung
zwischen dem Hauptbremszylinder 64 und den einzelnen Radbremsen 68a-d.
Der Fahrer ist damit im Fehlerfall in der Lage das mit einer derartigen
Bremsanlage 56 ausgestattete Fahrzeug durch Muskelkraft
abzubremsen. Der Hauptbremszylinder 64 ist dazu über ein
Bremspedal 74 betätigbar.
-
Bei
funktionstüchtiger
Betriebsbremse 58 erfolgt die Bereitstellung des Bremsdrucks
nicht durch die Muskelkraft des Fahrers, sondern durch Fremdkraft
in Form einer elektrisch angetriebenen Mehrkolbenpumpe 66.
Wie in Zusammenhang mit 1 bereits erwähnt, hat
die Mehrkolbenpumpe 66 insgesamt sechs Kolbenpumpen 76a-f.
Deren Kolben 78a-f sind als Stufenkolben ausgeführt. Stufenkolben sind,
ihrer Bezeichnung entsprechend, im Außendurchmesser einmal abgestuft.
Damit begrenzen ein Stufenkolben in seinem zugeordneten Zylinder
zwei voneinander getrennte Druckkammern 80a,b. Diese Druckkammern 80a,b verändern ihr
Volumen in Gegenphase zueinander. Mit anderen Worten, vergrößert sich
das Volumen der einen Druckkammer 80a, während das
der zugeordneten andere Druckkammer 80b sich verkleinert.
Beide Druckkammern 80a,b haben unterschiedlich große Volumen
und stehen über
ein zwischengeschaltetes Rückschlagventil 82 miteinander
in Verbindung. Dieses Rückschlagventil 82 sperrt,
sobald in der volumengrößeren Druckkammer 80a ein
Druckaufbau erfolgt. Derartige Stufenkolbenpumpen sind an sich bekannt,
weshalb im Folgenden nicht weiter auf ihre Funktion detailliert
eingegangen werden muss. Stufenkolbenpumpen zeichnen sich dadurch
aus, dass sie saugseitig ein wesentlich verbessertes Pulsationsverhalten
aufweisen, als konventionelle Kolbenpumpen mit nicht abgestuften
Kolben.
-
4 verdeutlicht
nochmals die räumliche Anordnung
und die hydraulische Verschaltung der insgesamt sechs Kolbenpumpen 76a-f.
Dazu sind die beiden Schnittebenen E1 und E2 durch das Pumpengehäuse in 4 untereinanderliegend
gezeichnet. In der, der Vorderseite 16 des Pumpengehäuses 10 zugewandten
ersten Schnittebene E1 befinden sich die Kolbenpumpen 76a,b,c während in
der dazu axial beabstandeten und der Rückseite 14 des Pumpengehäuses 10 zugewandten
zweiten Schnittebene E2 die Kolbenpumpen 76d,e,f angeordnet
sind. Die Kolbenpumpen 76a,b,c haben Drehwinkelabstände von
120°-150°-90° im Uhrzeigersinn
betrachtet zueinander, wobei die Kolbenpumpe 76a senkrecht ausgerichtet
ist, das heißt
sich in 12-Uhr-Position befindet. Demgegenüber weisen die Kolbenpumpen 76d,e,f Drehwinkelabstände von
90°-150°-120° (betrachtet
im Uhrzeigersinn) zueinander auf. Die Kolbenpumpe 76d befindet
sich ebenfalls in der 12 Uhr Position und liegt damit fluchtend
zur Kolbenpumpe 76a (siehe 1). Ein
in der ersten Schnittebene E1 rotierender Exzenter 26a ist
in einer Momentanposition gezeichnet, in der sich seine maximale
Exzentrizität
bei etwa 60° im
Uhrzeigersinn zur 12-Uhr-Position befindet. Demgegenüber liegt
die maximale Exzentrizität
des in der zweiten Schnittebene E2 angeordneten und mit dem ersten
Exzenter 26a drehfest gekoppelten zweiten Exzenters 26b 90° entgegen dem
Uhrzeigersinn von der 12-Uhr-Position. Mit anderen Worten sind die
beiden Exzenter 26a,b um einen Drehwinkel α von insgesamt
150° gegeneinander
verdreht. Im Ausführungsbeispiel
nach 4 haben die beiden Exzenter 26a,b gleich
große
Exzentrizitäten.
-
Hydraulisch
betrachtet sind die Kolbenpumpen 76a,b aus der ersten Schnittebene
E1 mit der Kolbenpumpe 76e aus der zweiten Schnittebene
E2 zur ersten Pumpeneinheit 30a verbunden. Die zweite Pumpeneinheit 30b umfasst
die Kolbenpumpe 76c aus der ersten Schnittebene E1 und
die Kolbenpumpen 76d und 76f aus der zweiten Schnittebene
E2. Die Kolbenpumpen 76a,b,e der ersten Pumpeneinheit 30a liegen
somit in der nach 3 rechts und die der zweiten
Pumpeneinheit 30b links. Mit der beschriebenen Anordnung
ist demnach eine Gruppierung der miteinander verschalteten Kolbenpumpen 76a-f innerhalb
des Pumpengehäuses 10 möglich. Die
erläuterte
hydraulische Verschaltung erfolgt durch die in 4 schematisch
und in 1 konstruktiv beschriebenen Verbindungskanäle 32, 33, 36, 37.
Es sind Niederdruckverbindungskanäle 32, 33 von
Hochdruckverbindungskanälen 36, 37 zu
unterscheiden. Die Niederdruckverbindungskanäle 32, 33 verbinden
die dem Exzenter 26a,b zugewandten Niederdruckseiten der
jeweils miteinander verschalteten Kolbenpumpen miteinander und die
Hochdruckverbindungskanäle 36, 37 entsprechend
die vom Exzenter 26a,b abgewandt liegenden Hochdruckseiten.
Die Hochdruckseiten der Kolbenpumpen sind jeweils durch ein Rückschlagventil 84a-f abgesichert,
das verhindert, dass bereits gefördertes Druckmittel
bei Umkehrung der Bewegungsrichtung des Kolbens 78a-f wieder
zurück
in die Druckkammer 80a strömen kann. Der 4 ist
zudem entnehmbar, dass die Kolben 78a-f durch Federn 86a-f in
Richtung des zugeordneten Exzenters 26a,b beaufschlagt
sind. Damit wird die Anlage der Kolben 78a-f am Exzenter 26a,b gewährleistet.
Die erste Pumpeneinheit 30a versorgt die mit VL und HR
bezeichneten Radbremsen 68a,b mit Druckmittel und die zweite Pumpeneinheit 30b die
mit VR und HL bezeichneten Radbremsen 68c,d. Abschließend bleibt
noch auf die Rücklaufleitungen 88a,b hinzuweisen,
die ausgehend von den Druckmodulationseinrichtungen 70a-d beim
Druckabbau anfallendes Druckmittel zum Vorratsbehälter 62 hin
zurück
führen.
Der Einfachheit halber ist die Fahrzeugbremsanlage nach 4 als sogenanntes
offenes System gezeichnet. Die Erfindung ist jedoch alternativ auch
auf geschlossene Bremssysteme mit integrierten Niederdruckspeichern
anwendbar.
-
Selbstverständlich sind Änderungen
oder Ergänzungen
gegenüber
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
möglich,
ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Dieser Grundgedanke wird
darin gesehen, die Kolbenpumpen 76a-f einer Pumpeneinheit 30a,b in
verschiedenen Ebenen des Pumpengehäuses 10 anzuordnen,
was die Einführung
eines zweiten Exzenters 26a,b beim Pumpenantrieb bedingt
und darüber
hinaus die beiden Pumpeneinheiten 30a,b, das bedeutet die
Exzenter 26a,b mitsamt den zugeordneten drehwinkelversetzten Aufnahmen 28a-f der
Kolbenpumpen gegeneinander zu verdrehen. Zusätzlich erfolgt die Anordnung
der Kolbenpumpen 76a-f einer Pumpeneinheit 30a,b in verschiedenen
Schnittebenen E1 und E2 des Pumpengehäuses 10. Dies geschieht
vor dem Hintergrund Vorteile hinsichtlich der Herstellbarkeit und
des Bauvolumens zu nutzen, ohne Nachteile hinsichtlich der Pulsationsarmut
einer Mehrkolbenpumpe in Kauf zu nehmen. Dabei ist es nicht zwangsweise
erforderlich, dass beide Exzenter 26a,b die selbe Exzentrizität aufweisen
oder dass beide Exzenter 26a,b, wie beschrieben, die selbe
Anzahl von Kolbenpumpen antreiben müssen. Auch die Werteangaben
bezüglich
bestehender Drehwinkelabstände
zwischen den Pumpeneinheiten 30a,b einerseits und den einzelnen
Kolbenpumpen einer Pumpeneinheit 30a,b andererseits sind
variierbar, falls beispielsweise nicht die Pulsationsarmut der Mehrkolbenpumpe
sondern deren Bauvolumen oder deren einfache Herstellbarkeit bei
ihrer konstruktiven Auslegung im Vordergrund stehen.