DE10013269A1 - Radialkolbenpumpe mit durch eine Dichtlippe gebildetes Ventil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe für geregelte Bremssysteme und/oder Stabilisierungssysteme für Fahrzeuge. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, eine für die Massenfertigung geeignete einfach und preiswert herstellbare Radialkolbenpumpe anzugeben. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, mit Dichtlippen (12) versehene Manschetten (11) als Ventile einzusetzen, wobei die Dichtlippen (12) direkt auf die Außenfläche der Laufbuchse (6) einwirken und somit keine spezielle Bohrungen zur Darstellung von Ventilsitzen benötigen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe zur Förderung von Druckmitteln. Derartige Pumpen werden beispielsweise für geregelte Bremssysteme wie ABS, EPS oder Traction Control be­ nötigt. Durch die wachsende Verbreitung derartiger Bremssyste­ me und Dynamikregelsysteme für Kraftfahrzeuge sind auch die Forderungen an die einfache Herstellbarkeit und die Verringe­ rung der Herstellungskosten stark gewachsen.

Aus der internationalen Anmeldung PCT/EP 99/00866 (Veröffentlichungs-Nr. WO 99/42725) ist eine Radialkolbenpumpe mit einer Laufbuchse (sog. Patrone) bekannt geworden, die in den genannten geregelten Systemen Verwendung findet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Pumpe zu verein­ fachen und kostengünstiger auszugestalten. Die vorliegende Er­ findung geht daher aus von einer Radialkolbenpumpe der sich aus dem Oberbegriff des kennzeichnenden Teils ergebenden Gat­ tung. Die Aufgabe wird gelöst durch die sich aus dem kenn­ zeichnenden Teil des Hauptanspruchs ergebende Merkmalskombina­ tion. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, zumindest eins der Ventile stark zu vereinfachen, indem die äußere glat­ te Oberfläche des Außenumfangs der Laufbuchse gleichzeitig als Ventilsitz dient. Spezielle Bohrungen für den Ventilsitz sind somit nicht notwendig. Vielmehr wird das Druckmittel im Be­ reich der Außenfläche der Laufbuchse entlang geführt und die Flußrichtung durch das gegenüber der Außenfläche der Laufbuchse wirksame Ventil gesteuert.

Eine besonders einfache Ausgestaltung eines derartigen Ventils ergibt sich aus der Merkmalskombination nach Anspruch 2. Da­ nach ist eine Ringdichtung vorgesehen, welche die Außenkontur der Laufbuchse umgibt und deren nach innen gerichtete Dicht­ lippe an der ringförmigen Außenfläche der Laufbuchse anliegt. Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich durch die Verwendung der Merkmale nach Anspruch 4. Danach wird das durch die Dichtlippe gebildete Ventil als Druckventil verwendet. Das bedeutet, dass der Dichtring mit seiner Dichtlippe derart in den Strömungsweg des Druckmittels längs des Außenumfangs der Laufbuchse eingeschaltet ist, dass das durch den sich verklei­ nernden Arbeitsraum in seinem Druck erhöhende Druckmittel die als Druckventil wirkende Dichtlippe passieren kann, während in umgekehrter Richtung, also bei durch die entsprechende Kolben­ bewegung sich vergrößernden Arbeitsraum die Dichtlippe des Dichtrings ein Zufluss von Druckmittel aus dem Saugraum in den Arbeitsraum verhindert.

Das Prinzip der Erfindung lässt sich sowohl für mit Dichtungen gegenüber der Zylinderwand versehenen Kolben als auch bei glatten Kolben (sog. Plungerkolben) anwenden. Dabei wird der Aufbau der Pumpe besonders einfach, wenn das in Anspruch 5 be­ schriebene Prinzip angewendet wird. Danach ist der Kolben, der beispielsweise durch im Handel erhältliche Kugellagernadeln oder durch Abschneiden einzelner Stücke von einem Draht gebil­ det sein kann, glatt durchgezogen. Um die Baulänge der Pumpe zu vermindern, empfiehlt es sich dabei, über einen Druckmit­ telkanal in Längsrichtung der Laufbuchse den Arbeitsraum mit dem dem Exzenter zugewandten Ende der Laufbuchse zu verbinden, so dass der Strömungsweg des Druckmittels die dem Exzenter zu­ gewandte Unterkante der Laufbuchse passiert. Von dort aus kann sie über die gesamte ringförmige Fläche der Laufbuchse oder auch über einen speziellen in die Außenfläche der Laufbuchse eingearbeiteten Kanal zu der an der Laufbuchse angeordneten Dichtlippe gelangen und diese ggf. passieren.

Die Pumpe lässt sich noch dadurch weiter vereinfachen, indem man die Merkmale nach Anspruch 6 zusätzlich anwendet. Danach wird der geschlossene Boden der Laufbuchse gleichzeitig als Ventilsitz verwendet, indem er eine Durchgangsbohrung erhält, gegen den unter Vorspannung eine Kugel einwirkt. Die die Kugel vorspannende kleine Feder kann sich an dem Boden eines Käfigs abstützen, der in den Innenraum der Laufbuchse durch Reib­ schluss oder eine andere Verbindungsmöglichkeit festgehalten ist. Da in diesem Falle die Kugel gegen die Innenfläche des Bodens der Laufbuchse gedrückt wird, öffnet sie bei einem Un­ terdruck gegenüber den den Boden umgebenden Außenraum, so dass hier ein Saugventil gebildet wird. Der Käfig kann gleichzeitig auch noch als Filter wirksam sein, welcher in den Strömungsweg des Druckmittels eingeschaltet ist. Zusätzlich kann der Käfig eine ringförmige Ansatzfläche besitzen, an der sich eine Rück­ holfeder abstützt, welche den Kolben insbesondere bei der Ein­ wärtsbewegung der Exzenterfläche in Kontakt mit der Exzenter­ fläche hält. Das geschieht während des Saugtakts der Pumpe.

Auf diese Weise erhält die Laufbuchse nicht nur eine äußerst einfache Form, sondern sie besitzt auch zwei mit ihr zu einer Einheit verbundene Ventile. Die Laufbuchse kann in das Pumpen­ gehäuse unverlierbar eingefügt sein, beispielsweise durch Ver­ clinchen oder Verstemmen. Da die erfindungsgemäße Pumpe einen hohen Druck aufbaut, muss sie dementsprechend für große Pum­ penkräfte ausgelegt sein. Dies führt zu Geräuschbildungen, die insbesondere bei zur Stabilisierung des Fahrzeugs (ESP) anlau­ fenden Pumpen, also ohne einen für den Fahrer des Fahrzeugs erkennbaren Auslösevorgang, Geräusche verursacht, die zur Ir­ ritation des Fahrers führen können. Um hier Abhilfe zu schaf­ fen, wird vielfach in den Strömungsweg des Druckmittels eine Dämpfungskammer eingefügt. Eine besonders einfache Maßnahme zur Gewinnung einer derartigen Dämpfungskammer ergibt sich aus der Merkmalskombination nach Anspruch 8. Danach wird der ober­ halb des Bodens der Laufbuchse befindliche Raum durch einen mit dem Gehäuse unlösbar verbundenen Deckel (beispielsweise durch Verstemmen oder Verclinchen) gebildet. Dieser Raum schließt sich unmittelbar an das oben beschriebene Saugventil an, so dass hier durch einfache Maßnahmen eine erhebliche Ge­ räuschreduzierung erreicht wird. Das weiter oben schon be­ schriebene Druckventil in Form von Dichtlippen eines Dich­ trings neigt ohnedies nicht zur Geräuschbildung und bietet so­ mit neben seiner preiswerten Herstellung noch einen weiteren großen Vorteil.

Im Rahmen der Erfindung besteht entsprechend Anspruch 9 aber auch die Möglichkeit, für das zweite Ventil beispielsweise in Form eines Saugventils, die Dichtlippen eines Dichtringes zu verwenden, der dann im Bereich des dem Exzenter abgewandten Bodens in der Laufbuchse sitzt. Auch so lässt sich eine Ge­ räuschreduzierung und einfachere Herstellung der Pumpe errei­ chen.

Für die Erfindung wesentlich ist, dass gemäß der erfinderi­ schen Merkmale die Laufbuchse sehr einfach ausgestaltet sein kann und sich somit als einfaches Pressteil, Schlagteil oder Gussteil herstellen lässt, beispielsweise indem ein entspre­ chender Zylinder in die Form der Laufbuchse gepresst wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1-11 eine entsprechende Anzahl von zum Teil nur wenig voneinander abweichenden Ausführungsbeispielen.

Die nachfolgenden Erläuterungen nehmen jeweils nur zu den Ab­ weichungen Stellung. Im übrigen wird auf die Beschreibung der Wirkungsweise der in der o. g. internationalen Patentanmeldung beschriebenen Pumpe Bezug genommen.

Fig. 1 zeigt in geschnittener Darstellung einen Ausschnitt durch die erfindungsgemäße Pumpe. In dem aus einem weichen und leicht bearbeitbaren Material, beispielsweise Aluminium gebil­ deten Pumpengehäuse 1 ist ein Exzenter gelagert, wie er bei­ spielsweise in der DE-OS 196 32 167.0 beschrieben ist. Der Ex­ zenter 2 treibt einen Pumpenkolben 3 radial nach außen (in Fig. 1 nach unten). Das Rückholen kann in an sich bekannter Weise durch eine mit dem Exzenter gekoppelte Klaue 4 erfolgen oder aber auch, wie in Fig. 5 gezeigt, durch eine Rückstellfe­ der 5.

Durch den Kolben 3 und eine mit dem Gehäuse 1 verstemmte Lauf­ buchse 6 wird ein Arbeitsraum 7 der Pumpe gebildet, der durch die Bewegung des Pumpenkolbens 3 periodisch seine Ausdehnung ändert und damit in diesem Raum ein Überdruck bzw. Unterdruck periodisch erzeugt.

Für die Erfindung ist es nun wichtig, dass die Laufbuchse 6 eine sehr einfache Ausgestaltung besitzt, die als einfaches Schlagteil hergestellt sein kann. Der als Plungerkolben 3 aus­ gestaltete Kolben ist durch eine Dichtung 8 gegenüber dem Ex­ zenterraum abgedichtet. Je nach den Druckverhältnissen im Ar­ beitsraum werden über entsprechende Ventile ein Saugkanal 9 bzw. ein Druckkanal 10 mit dem Arbeitsraum 7 verbunden. Dabei ist das Druckventil 11 durch die Dichtlippe 12 eines Dicht­ rings 13 gebildet, wobei die Dichtlippe mit ihrer Dichtkante an der glatten Außenfläche 15 der Laufbuchse 6 anliegt. Der Arbeitsraum 7 ist mit dem Druckventil 11 über eine Längsnut 16 in der inneren Mantelfläche der Laufbuchse verbunden. Die Nut kann auch noch um das untere Ende 14 der Laufbuchse 6 herumge­ führt und in die Außenfläche der Laufbuchse 6 bis hin in den Bereich der Dichtung 11 eingearbeitet sein. Um das Ventil 11 zu stützen, ist ein Stützring 15 vorgesehen, der die als Ven­ til ausgestaltete Manschettendichtung 11 in ihrer Lage hält und die Manschette in ihrer Position sichert und das Umklappen der Dichtungslippe 12 verhindert. Die Längsnut 16 kann, wie weiter unten noch beschrieben wird, auch durch eine entspre­ chende Nut in dem Kolben gebildet werden. Die Patrone 6 ist in das Pumpengehäuse 1 eingestemmt, wobei sich durch den Stemm­ vorgang die dargestellten Hinterschneidungen 17 ergeben. Die Dichtung 8 setzt sich aus einem O-Ring 18 und einem Stützring 19 zusammen. Da die Kolbenfläche durch den O-Ring 18 in die Zylinderbohrung des Pumpengehäuses eingelegten abgedichtet wird ergeben sich für die Oberfläche der Kolbenführung durch die Innenfläche der Laufbuchse nur geringe Anforderungen. Der Kolben 3 ist wie oben schon erläutert glatt ausgeführt und hat nur einen Einstich für einen als Rückholklaue wirkenden Kop­ pelring. In das in Fig. 1 untere Ende im Innenraum der Lauf­ buchse 6 ist ein Blechkäfig 20 eingepresst, an dessen einen Ende eine Ventilfeder 21 abstützt, die mit ihrem anderen Ende eine Kugel als Ventilelement gegen einen Ventilsitz vorspannt. Der Ventilsitz ist durch die gerundete Kante 22 einer Durch­ gangsbohrung 23 durch den Boden 24 der Laufbuchse 6 gebildet. Statt der Kugel 25 kann aber auch ein anderer Ventilkörper bzw. ein anderes Ventilelement verwendet werden. Der Käfig selbst kann als Filter ausgestaltet sein, welcher in den Strö­ mungsweg des Druckmittels eingefügt sein kann, welcher von dem Saugkanal 9 in den Arbeitsraum 7 läuft.

Oberhalb des Bodens 24 der Laufbuchse 6 ist ein Dämpfungsraum 26 mittels eines eingestemmten Deckels 27 abgeschlossen. Vor­ teilhaft ist hierbei, dass sowohl die Aufnahmebohrung für die Laufbuchse selbst als auch die Öffnung für den Dämpfungsraum 26 durch einen einzigen Bohrvorgang in das Gehäuse 1 herge­ stellt werden kann.

Die Ausgestaltung nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen der nach Fig. 1, jedoch wird die Druckventilmanschette 28 mittels eines Blechtopfes 29 und einer Vorspannfeder 30 in ihrer Posi­ tion gehalten. Die wesentliche Abweichung der Ausgestaltung nach Fig. 3 gegenüber den vorangegangenen Figuren besteht aus folgenden Merkmalen: Das Saugventil 21, 22, mit dem Käfig 31 in Fig. 1 ist in Fig. 3 durch eine Manschette 32 mit Dichtlip­ pen 33 ersetzt, die sich über eine Stützscheibe 34 mit Filter 36 an dem Deckel 27 abstützt. Der glatte Kolben 3 wird durch eine Rückholfeder im Eingriff mit dem Exzenter 2 gehalten, wo­ bei sich die Rückholfeder über einen Federtopf 35 an der Dichtmanschette 32 abstützt, um die Feder auszurichten und gleichzeitig für einen Schutz der Dichtmanschette gegenüber den Federkräften zu sorgen.

In Fig. 5 erfolgt die Abstützung der Saugventilmanschette 32 über eine in die Laufbuchse 6 eingestemmte Scheibe 37. Die Rückstellfeder 5 ist zum Federtopf 35 hin konisch verengt. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die Rückholklaue, wie weiter oben schon beschrieben, durch die an ihren Enden etwas eingezogene Rückstellfeder 5 ersetzt.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist die als Patrone ausgestaltete Laufbuchse 6 als Drehteil gefertigt, um eine hinreichend glatte Fläche für die am Kolben 3 befestigte Dich­ tung 38 zu schaffen. Bei der Dichtung 38 ist wiederum ein O-Ring mit einer Stützscheibe versehen. Der Weg zwischen dem Ar­ beitsraum 7 und dem Druckkanal 10 erfolgt über eine Querboh­ rung 39 durch die hohlzylinderförmige Seitenfläche der Lauf­ buchse 6.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist die Kolbendichtung 38 des Kolbens 3 an das in Fig. 7 untere Ende des Kolbens ver­ legt. Die Laufbuchse 6 besitzt am Umfang verteilte Längsnuten entsprechend der Längsnut 16 gemäß Fig. 1. Die Laufbuchse 6 kann hierbei wieder als Schlagteil angefertigt werden im Ge­ gensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 6, wo die Laufbuchse als Drehteil ausgestaltet ist.

Fig. 8 entspricht weitgehend der Ausführungsform nach Fig. 1, nur dass der Kolben hier mit über seinen Umfang im Abstand an­ geordneten Längsnuten 40 versehen ist, die anstelle der Längs­ nut 16 in Fig. 1 treten. In Fig. 9 sind in Fig. 9b Ausgestal­ tungsmöglichkeiten für die Längsnuten 40 im Kolben 3 der Aus­ gestaltung nach Fig. 9a dargestellt. Entsprechendes gilt für die Fig. 10b und 11b der Ausführungsbeispiele nach Fig. 10a und 11a.

Claims (9)

1. Radialkolbenpumpe zur Förderung von Druckmittel, bei der vorzugsweise der Kolben (3) in einer das Pumpengehäuse (1) eingesetzten Laufbuchse (6) geführt ist mit mindestens ei­ nem im Bereich der Laufbuchse in den Strömungsweg des Druckmittels eingeschalteten Ventil (11), dadurch gekenn­ zeichnet, dass die glatte Außenfläche der Laufbuchse (6) als Ventilsitz dient.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ventilkörper die Dichtlippe (1) eines Dichtrings (42) dient.

3. Radialkolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (42) mit seiner Dichtlippe (12) ringförmig an der äußeren Mantel­ fläche der Laufbuchse (6) anliegt.

4. Radialkolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (12) ge­ genüber der Flussrichtung des Druckmittels derart angeord­ net ist, dass sie als Druckventil für die Pumpe wirksam ist.

5. Radialkolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) ein glatt durchgezogener Zylinder, insbesondere Plungerkolben ist, und dass in die innere Mantelfläche der Laufbuchse (6) als Druckmittelkanal (16) mindestens eine Längsnut eingearbei­ tet ist, welche den Arbeitsraum (7) des Pumpenzylinders mit dem über das Ventil führenden Druckmittelweg des Druckmittels verbindet.

6. Radialkolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass das dem an sich bekann­ ten Arbeitsraum (7) der Laufbuchse (6) zugewandte Ende der Laufbuchse mit einem zweiten Ventil (21-23) versehen ist und dass in dem dem Arbeitsraum zugewandten Boden (24) der Laufbuchse (6) eine Durchgangsbohrung (23) eingefügt ist, deren umlaufende gerundete Innenkante (22) den Ventilsitz für einen kugelförmigen Ventilkörper (25) bildet.

7. Radialkolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper mittels einer Spiralfeder (30) vorgespannt ist, die sich an dem Boden eines mit Reibschluss an der inneren Mantelfläche gehaltenen Blechkäfigs (31) abstützt.

8. Radialkolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum oberhalb des Bodens (24) der Laufbuchse durch einen verstemmten Deckel (27) verschlossen ist und die so gebildete Kammer (26) als Dämpfungskammer für den Druckmittelfluss dient.

9. Radialkolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventil (21 bis 25) durch die ringförmigen Dichtlippen (33) eines ela­ stischen Ventilkörpers (32) gebildet sind, wobei eine den Kolben (3) rückstellende Rückholfeder (5)sich vorzugsweise über eine Stützplatte an dem Ventilkörper (32) abstützt.