Fahrzeugbremsanlage

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikblock für ein Hydraulikaggregat einer hyd raulischen Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des An spruchs 1.

Stand der Technik

Die internationale Patentanmeldung WO 2013/023 953 A1 offenbart ein Hydrau likaggregat für eine schlupfgeregelte, hydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbrems- anlage. Das Hydraulikaggregat weist einen Hydraulikblock auf, in dem eine Hauptbremszylinderbohrung angebracht ist, in der ein Hauptbremszylinderkolben zu einer Muskelkraftbetätigung der Fahrzeugbremsanlage axial verschiebbar aufgenommen ist. Der Hauptbremszylinderkolben lässt sich über eine Pedal stange, die gelenkig mit dem Hauptbremszylinderkolben und mit einem Fuß bremspedal verbunden ist, in der Hauptbremszylinderbohrung verschieben. Zu einer Fremdkraftbetätigung der Fahrzeugbremsanlage weist der Hydraulikblock eine Fremdkraftzylinderbohrung auf, in der ein Fremdkraftkolben mit einem Elekt romotor über ein Schraubgetriebe verschiebbar ist.

Offenbarung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Hydraulikblock mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist für ein Hydraulikaggregat einer hydraulischen, insbesondere schlupfgeregelten Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Schlupfregelungen sind insbe sondere eine Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikrege lung/elektronisches Stabilitätsprogramm, wofür die Abkürzungen ABS, ASR und/oder FDR/ESP gebräuchlich sind. Letztere werden umgangssprachlich auch als "Schleuderschutzregelungen“ bezeichnet. Schlupfregelungen sind bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Der Hydraulikblock dient einer mechanischen Befestigung und hydraulischen Verschaltung hydraulischer Bauelemente der Fahrzeugbremsanlage bzw. ihrer Bremsdruckregelung und/oder Schlupfregelung. Solche hydraulischen Bauele mente sind unter anderem Magnetventile, Rückschlagventile, Hydrospeicher, Dämpferkammern und Drucksensoren. Die hydraulischen Bauelemente sind in Aufnahmen im Hydraulikblock befestigt, die meist als zylindrische Durchgangs oder Sacklöcher, teilweise mit Durchmesserstufungen, ausgebildet sind. "Ver schaltung" bedeutet, dass die Aufnahmen bzw. die in ihnen befestigten hydrauli schen Bauelemente durch Leitungen im Hydraulikblock entsprechend einem hyd raulischen Schaltplan der Fahrzeugbremsanlage bzw. ihrer Schlupfregelung ver bunden sind. Die Leitungen sind typischerweise im Hydraulikblock gebohrt.

Bestückt mit den hydraulischen Bauelementen der Fahrzeugbremsanlage bzw. ihrer Schlupfregelung bildet der Hydraulikblock ein Hydraulikaggregat, wobei "bestückt“ bedeutet, dass die hydraulischen Bauelemente in den für sie jeweils vorgesehenen Aufnahmen des Hydraulikblocks befestigt sind.

Über Bremsleitungen sind oder werden hydraulische Radbremsen der Fahrzeug bremsanlage an den Hydraulikblock angeschlossen.

Für eine Fremdkraftbedtätigung der Fahrzeugbremsanlage weist der erfindungs gemäße Hydraulikblock eine Fremdkraftzylinderbohrung auf, in der ein Fremd kraftkolben axial verschieblich aufgenommen ist. Die Fremdkraftzylinderbohrung wird vielfach auch als Plungerzylinder und der Fremdkraftkolben als Plungerkol ben bezeichnet. Zur Erzeugung eines Bremsdrucks ist der Fremdkraftkolben mit einem Fremdkraftantrieb, der beispielsweise einen Elektromotor und einen Ge windetrieb aufweist, in der Fremdkraftzylinderbohrung verschiebbar. Zur axial verschieblichen Führung des Fremdkraftkolbens weist die Fremdkraftzylinder bohrung einen Führungsabschnitt auf, der sich über einen Teil einer axialen Län ge der Fremdkraftzylinderbohrung erstreckt und den Fremdkraftkolben radial führt. Insbesondere weist die Fremdkraftzylinderbohrung im Führungsabschnitt den gleichen Durchmesser wie der Fremdkraftkolben auf. Im Führungsabschnitt kann die Fremdkraftzylinderbohrung auch einen geringfügig größeren Durch messer als der Fremdkraftkolben aufweisen, der notwendig ist, damit der Fremd kraftkolben ohne zu klemmen axial verschiebbar ist. Außerhalb des Führungsab schnitts weist die Fremdkraftzylinderbohrung einen größeren Durchmesser auf, so dass der Fremdkraftkolben dort vorzugsweise nicht an einer Umfangsfläche der Fremdkraftzylinderbohrung anliegt.

Der Fremdkraftkolben ist mit einer Kolbendichtung, insbesondere einem Dicht ring, in der Fremdkraftzylinderbohrung abgedichtet. Der Führungsabschnitt der Fremdkraftzylinderbohrung für den Fremdkraftkolben befindet sich erfindungs gemäß auf einer Druckseite der Kolbendichtung. Die Druckseite ist die Seite, auf der der Fremd kraftkolben bei seiner Verschiebung in der Fremdkraftzylinderboh rung einen Bremsdruck zur Betätigung der Fahrzeugbremsanlage erzeugt. Der Führungsabschnitt erstreckt sich also von der Kolbendichtung in einen Arbeits raum der Fremdkraftzylinderbohrung, den der Fremdkraftkolben an einer Seite begrenzt und dessen Volumen der Fremdkraftkolben bei seiner Verschiebung zur Bremsbetätigung verkleinert, um Bremsflüssigkeit aus dem Arbeitsraum in Rich tung hydraulischer Radbremsen zu verdrängen. Der Führungsabschnitt der Fremdkraftzylinderbohrung für den Fremd kraftkolben kann an der Kolbendich tung enden oder sich auf einer der Druckseite gegenüberliegenden Seite über die Kolbendichtung hinweg beispielsweise bis zu einer zweiten Kolbendichtung erstrecken.

Erfindungsgemäß weist der Hydraulikblock einen Bremsflüssigkeitskanal in der Umfangsfläche Fremdkraftzylinderbohrung im Führungsabschnitt auf der Druck seite des Fremdkraftkolbens auf, der bis zur Kolbendichtung reicht. Der Brems flüssigkeitskanal ist beispielsweise eine Rille oder eine Nut im Führungsabschnitt der Fremdkraftzylinderbohrung und kann beispielsweise achsparallel oder schraubenlinienförmig verlaufen. Durch den Bremsflüssigkeitskanal gelangt Bremsflüssigkeit aus dem Arbeitsraum der Fremdkraftzylinderbohrung zur Kol bendichtung um diese zu schmieren. Durch den Bremsflüssigkeitskanal kommu niziert der Arbeitsraum der Fremdkraftzylinderbohrung mit einer Bremsflüssig keitsleitung, die innerhalb des Führungsabschnitts in die Fremdkraftzylinderboh rung mündet. Durch die Bremsflüssigkeitsleitung kommuniziert der Arbeitsraum der Fremdkraftzylinderbohrung beispielsweise mit einem Bremsflüssigkeitsvor ratsbehälter und/oder mit den Radbremsen.

Hier als „Bohrungen“ bezeichnete Löcher im Hydraulikblock wie beispielsweise die Fremdkraftzylinderbohrung oder eine Hauptbremszylinderbohrung können auch anders als durch Bohren hergestellt sein. Die abhängigen Ansprüche haben Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestal tungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Erfindung zum Gegen stand.

Sämtliche in der Beschreibung und der Zeichnung offenbarten Merkmale können einzeln für sich oder in grundsätzlich beliebiger Kombination bei Ausführungs formen der Erfindung verwirklicht sein. Ausführungen der Erfindung, die nicht al le, sondern nur ein oder mehrere Merkmale eines Anspruchs oder einer Ausfüh rungsform der Erfindung aufweisen, sind grundsätzlich möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Schnitt eines er findungsgemäßen Hydraulikblocks axial durch eine Fremdkraftzylinderbohrung.

Ausführungsform der Erfindung

Das in Figur 1 dargestellte, erfindungsgemäße Hydraulikaggregat 1 ist zu einer Bremsdruckerzeugung in einer hydraulischen, eine Schlupfregelung aufweisen den Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Solche Schlupfregelungen sind beispielsweise Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikrege lungen/elektronische Stabilitätsprogramme, für die die Abkürzungen ABS, ASR, FDR/ESP gebräuchlich sind.

Das erfindungsgemäße Hydraulikaggregat 1 weist einen Hydraulikblock 2 auf, der einer mechanischen Befestigung und hydraulischen Verschaltung hydrauli scher und anderer Bauelemente der Schlupfregelung wie Magnetventile, Rück schlagventile, Hydrospeicher und Dämpferkammern dient. Die Bauelemente sind an und in dem Hydraulikblock 1 angeordnet und durch eine nicht gezeichnete Verbohrung des Hydraulikblocks 2 entsprechend einem hydraulischen Schaltplan der Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage und der Schlupfregelung hydraulisch mit einander verbunden. Zwei Magnetventile 3 sind beispielhaft als Schaltzeichen dargestellt.

In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist der Hydraulikblock 2 ein quaderförmiger, flacher Metallblock aus beispielsweise einer Aluminiumlegierung, der mit Bohrungen zur Aufnahme der Bauelemente der Schlupfregelung versehen und entsprechend dem hydraulischen Schaltplan der Fahrzeugbremsanlage und der Schlupfregelung verbohrt ist.

Der Hydraulikblock 2 weist eine Fremdkraftzylinderbohrung 4 auf, in der ein Fremdkraftkolben 5 axial verschiebbar aufgenommen ist. Die Fremdkraftzylin derbohrung 4 erstreckt sich quer durch den Hydraulikblock 2 und ist an einem Ende offen. An einem anderen, geschlossenen Ende auf einer gegenüberliegen den Seite des Hydraulikblocks 2 weist der Hydraulikblock 2 eine nach außen ab stehenden, mit dem Hydraulikblock 2 einstückige, zur Fremdkraftzylinderbohrung

4 koaxiale, zylindrische, napfförmige Ausformung 7 auf, die die Fremdkraftzylin derbohrung 4 axial verlängert. Zu einer axial verschieblichen Führung des Fremdkraftkolbens 5 weist die Fremdkraftzylinderbohrung 4 einen Führungsab schnitt 6 auf, der sich in axialer Richtung über einen Teil einer Länge der Fremd kraftzylinderbohrung 4 erstreckt und den Fremdkraftkolben 5 radial in der Fremd kraftzylinderbohrung 4 führt. Im Führungsabschnitt 6 weist die Fremdkraftzylin derbohrung 4 den gleichen Durchmesser wie der Fremdkraftkolben 5 auf. Im Führungsabschnitt 6 kann der Durchmesser der Fremdkraftzylinderbohrung 4 auch geringfügig um so viel größer sein, dass der Fremdkraftkolben 5 Spiel auf weist und ohne zu klemmen axial verschieblich ist. Axial beiderseits außerhalb des Führungsabschnitts 6 weist die Fremdkraftzylinderbohrung 4 einen größeren Durchmesser als der Fremdkraftkolben 5 auf, so dass ein den Fremd kraftkolben

5 umschließender Ringspalt 8 besteht.

Im Führungsabschnitt 6 weist die Fremdkraftzylinderbohrung 4 zwei axial beab- standete, umlaufende Dichtnuten auf, in denen jeweils eine Kolbendichtung 9, 10 angeordnet ist, die zwischen der Fremdkraftzylinderbohrung 4 und dem Fremd kraftkolben 5 abdichten. Die der Ausformung 7 zugewandte Kolbendichtung 9 kann auch als Hochdruckdichtung 9 und die dem offenen Ende der Fremdkraftzy linderbohrung 4 zugewandte Kolbendichtung 10 als Niederdruckdichtung 10 auf gefasst werden. Die beiden Kolbendichtungen 9, 10 sind Dichtringe aus einem Elastomer oder einem anderen, elastisch verformbaren Kunststoff oder anderen Werkstoff. Die Kolbendichtungen 9, 10 bestehen ausschließlich aus dem als Elastomer, sie weisen keine Stützringe, Stützstege oder andere Stützelemente oder dergleichen aus Metall oder beispielsweise einem verformungsfesten Kunststoff auf. Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Kolbendichtungen 9, 10 Lippendichtungen mit einer innen umlaufenden Dichtlippe, die dichtend an einem Außenumfang des Fremdkraftkolbens 5 anliegt. In Richtung des offenen Endes der Fremdkraftzylinderbohrung 4 endet der Füh rungsabschnitt 6 an der Niederdruckdichtung 10 oder setzt sich ein kurzes Stück von vorzugsweise nicht mehr als ein oder wenige Millimeter axial über die Nie derdruckdichtung 10 fort. In Richtung der Ausformung 7 setzt sich der Führungs abschnitt 6 um etwa eine Hälfte eines Abstands zwischen dem Fremdkraftkolben 5 in seiner gezeichneten, rückgezogenen Grundstellung von dem geschlossenen Ende der Fremdkraftzylinderbohrung 4 in der Ausformung 7 fort. Die rückgezo gene Grundstellung des Fremdkraftkolbens 5 ist dessen im Betrieb am weitesten vom geschlossenen Ende der Fremdkraftzylinderbohrung 4 entfernte Stellung. Die dem geschlossenen Ende zugewandte Seite des Fremdkraftkolbens 5 und der Hochdruckdichtung 9 sind deren Druckseiten, weil der Fremd kraftkolben 5 bei einer Verschiebung in die Ausformung 7 hinein einen Bremsdruck in der Aus formung 7 und damit in der Fremdkraftzylinderbohrung 4 erzeugt.

Auf der Druckseite des Fremdkraftkolbens 5 beziehungsweise der Hochdruck dichtung 9 weist der Führungsabschnitt 6 eine Rinne als Bremsflüssigkeitskanal 11 auf, die bis zum Fremdkraftkolben 5 in der rückgezogenen Grundstellung oder bis zur Hochdruckdichtung 9 reicht. Der Bremsflüssigkeitskanal 11 kann wie in der Zeichnung achsparallel oder beispielsweise auch wendelförmig verlaufen (nicht dargestellt). Es können mehrere Bremsflüssigkeitskanäle 11 über den Um fang verteilt vorhanden sein (nicht dargestellt).

Zwischen den beiden Kolbendichtungen 9, 10 weist die Fremdkraftzylinderboh rung 4 eine umlaufende Nut 12 auf, in die eine Bremsflüssigkeitsleitung 13 mün det, die zu einem nicht dargestellten, auf den Hydraulikblock 2 aufgesetzten Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter führt. Durch die Bremsflüssigkeitsleitung 13 und die Nut 12 gelangt Bremsflüssigkeit zur Schmierung des Fremdkraftkolbens 5 und der Kolbendichtungen 9, 10 auf den Umfang des Fremdkraftkolbens 5, der bei einer axialen Verschiebung in der Fremdkraftzylinderbohrung 4 die Brems flüssigkeit in axialer Richtung verteilt, so dass der Fremdkraftkolben 5 im Füh rungsabschnitt 6 der Fremdkraftzylinderbohrung 4 und die Kolbendichtungen 9, 10 geschmiert werden.

Unmittelbar an dem druckseitigen Ende des Fremdkraftkolbens 5 in der rückge zogenen Grundstellung weist die Fremdkraftzylinderbohrung 4 eine weitere, um laufende Nut 14 auf, die sich über einen begrenzten Umfangsabschnitt erstreckt und in die ebenfalls eine Bremsflüssigkeitsleitung 15 mündet, durch die über Magnetventile 3 nicht dargestellte, hydraulische Radbremsen, die durch Brems leitungen an den Hydraulikblock 2 angeschlossen sind, an die Fremdkraftzylin derbohrung 4 angeschlossen sind. Durch Verschieben des Fremdkraftkolbens 5 in Richtung des geschlossenen Endes lässt sich ein Bremsdruck in der Fremd kraftzylinderbohrung 4 zu einer Betätigung der Radbremsen erzeugen. Durch den Bremsflüssigkeitskanal 11, der den Führungsabschnitt 6 der Fremdkraftzy linderbohrung 4 bis zu der Nut 14 durchsetzt, kommuniziert die Nut 14 und die in sie münden Bremsflüssigkeitsleitung 15 auch bei verschobenem Fremdkraftkol ben 5 mit der Fremdkraftzylinderbohrung 4 zwischen dem Fremd kraftkolben 5 und dem geschlossenen Ende der Fremdkraftzylinderbohrung 4, weil der Brems flüssigkeitskanal 11 bis in einen durchmessergrößeren Teil der Fremdkraftzylin derbohrung 4 zwischen dem Führungsabschnitt 6 und dem geschlossenen Ende der Fremdkraftzylinderbohrung 4 reicht.

Wie in Figur 1 zu sehen dichtet die Hochdruckdichtung 9 auch in der rückgezo genen Grundstellung des Fremdkraftkolbens 5 an diesem ab, es gibt keine Ver schiebestellung des Fremdkraftkolbens 5, in der die Hochdruckdichtung 9 nicht am Fremdkraftkolben 5 abdichtet. Dadurch wird ein Tothub vermieden, bei seiner Verschiebung in der Fremdkraftzylinderbohrung 4 verdrängt der Fremdkraftkol ben 5 ausgehend von seiner rückgezogenen Grundstellung von Anfang an Bremsflüssigkeit aus der Fremdkraftzylinderbohrung 4.

Zum Verschieben des Fremdkraftkolbens 5 in der Fremdkraftzylinderbohrung 4 zur Erzeugung eines Bremsdrucks mit Fremdkraft weist das Hydraulikaggregat 1 einen Elektromotor 16 auf, der den Fremdkraftkolben 5 über ein Planetengetriebe 17 als Untersetzungsgetriebe und einen Kugelgewindetrieb 18 in der Fremdkraft zylinderbohrung 4 verschiebt. Der Kugelgewindetrieb 18 kann allgemein auch als Schraubgetriebe oder als Rotation-/Translations-Umsetzungsgetriebe aufgefasst werden. Der Kugelgewindetrieb 18 ist koaxial zum Fremdkraftkolben 5 und zur Fremdkraftzylinderbohrung 4 teilweise in dem Fremd kraftkolben 5 angeordnet, der zu diesem Zweck als Hohlkolben ausgeführt ist. Der Kugelgewindetrieb 18 ist mit einem Kugellager 19 drehbar gelagert, das mit einem rohrförmigen Lagerhal ter 20 aussen am Hydraulikblock 2 angeordnet ist. Das Planetengetriebe 17 ist ebenfalls koaxial zur Fremdkraftzylinderbohrung 4 und zum Fremdkraftkolben 5 zwischen dem Kugelgewindetrieb 18 und dem Elektromotor 16 angeordnet. Der Elektromotor 16 weist ein Motorgehäuse 21 auf, das ebenfalls koaxial zur Fremdkraftzylinderbohrung 4 und zum Fremdkraftkolben 5 außen am Hydraulik- block 2 angeschraubt ist. Der Elektromotor 16, das Planetengetriebe 17 und der Kugelgewindetrieb 18 bilden einen elektromechanischen Fremdkraftantrieb 22, mit dem der Fremd kraftkolben 5 zur Erzeugung des Bremsdrucks für die Fahr zeugbremsanlage mit Fremdkraft in der Fremdkraftzylinderbohrung 4 axial ver schiebbar ist. Zusammen mit der Fremdkraftzylinderbohrung 4, und dem Fremd kraftkolben 5 bildet der Fremdkraftantrieb 22 einen Fremdkraftbremsdruckerzeu ger 23 des erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats 1. Eine andere als die elekt romechanische Erzeugung des Bremsdrucks mit Fremdkraft schließt die Erfin dung nicht aus.

In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung weist der Hydraulikblock 2 eine Hauptbremszylinderbohrung 24 auf, in der ein nicht darge stellter Hauptbremszylinderkolben anordenbar ist, der mechanisch über eine Kolbenstange mit einem nicht dargestellten Fußbremspedal oder einem Hand bremshebel in der Hauptbremszylinderbohrung 24 verschiebbar ist. Des Weite ren weist der Hydraulikblock 2 eine Simulatorzylinderbohrung 25 für einen nicht dargestellten, beispielsweise federbeaufschlagten Simulatorkolben auf. Aus der Hauptbremszylinderbohrung 24 ist Bremsflüssigkeit in die Simulatorzylinderboh rung 25 verdrängbar, um bei einer Fremdkraftbetätigung der Fahrzeugbremsan lage den Hauptbremszylinderkolben in der Hauptbremszylinderbohrung 24 ver schieben zu können. Außer mit dem Fremdkraftbremsdruckerzeuger 23 lässt sich die Fahrzeugbremsanlage auch mit Muskelkraft durch Verschieben des Hauptbremszylinderkolbens in der Hauptbremszylinderbohrung 24 betätigen, was insbesondere bei einer Störung oder einem Ausfall des Fremdkraftbrems druckerzeugers 23 vorgesehen ist.

Die Fremdkraftzylinderbohrung 4, die Hauptbremszylinderbohrung 24 und/oder die Simulatorzylinderbohrung 25 können auch anders als durch Bohren herge stellt sein.

Die Fremdkraftzylinderbohrung 4 beziehungsweise der Fremdkraftbremsdrucker zeuger 23 ist durch ein beziehungsweise zwei hydraulisch parallel geschaltete Trennventile 26 und mit den Trennventilen 26 hydraulisch in Reihe geschaltete, nicht dargestellte Einlassventile mit den hydraulischen Radbremsen verbunden. Außerdem ist die Fremdkraftzylinderbohrung 4 beziehungsweise der Fremdkraft bremsdruckerzeuger 23 durch die Trennventile 26 und mit diesen hydraulisch in Reihe geschaltete Ansaugventile 27 an die Hauptbremszylinderbohrung 24 oder den nicht dargestellten Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter angeschlossen. In min destens ein Trennventil 26 ist ein Differenzdruckventil 28 integriert, das einen Maximaldruck in der Fremdkraftzylinderbohrung 4 begrenzt. Dadurch wird ein unzulässig hoher Druck in der Fremdkraftzylinderbohrung 4 beispielsweise auch im Falle einer thermischen Ausdehnung der Bremsflüssigkeit in der Fremdkraft zylinderbohrung 4 ohne Verschiebung des Fremdkraftkolbens 5 verhindert.

Die Trennventile 26 und die Ansaugventile 27 sind Magnetventile 3 der Schlupf regelung der Fahrzeugbremsanlage, mit denen der Hydraulikblock 2 bestückt ist. Die Trennventile 26 und die Ansaugventile 27 sind 2/2-Wege-Magnetventile, wo- bei die Trennventile 26 in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossen und die

Ansaugventile 27 in ihren stromlosen Grundstellungen offen sind. In mindestens eines der Trennventile 26 ist wie geschrieben das Differenzdruckventil 28 inte griert.