DE10112618A1 - Kolbenpumpe - Google Patents
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Abstract
Bei bisher verwendeten Kolbenpumpen für Bremsanlagen gab es häufig Geräuschprobleme wegen Druckpulsationen. DOLLAR A Bei der hier vorgeschlagenen Kolbenpumpe für Bremsanlagen wird im Bereich des Auslaßventils (24) eine effektiv gut wirkende Pulsationsglättungseinrichtung (40) vorgesehen. Dadurch entstehen wesentlich weniger Geräusche und die Dauerhaltbarkeit der Kolbenpumpe (1) ist wesentlich besser. DOLLAR A Die Kolbenpumpe wird im wesentlichen bei schlupfgeregelten Bremsanlagen bei Kraftfahrzeugen verwendet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Die Kolbenpumpe ist insbesondere für eine
hydraulische, schlupfgeregelte Fahrzeugbremsanlage vorgesehen.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 42 26 646 A1 zeigt eine
hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einer Pumpe, bei der
stromabwärts hinter einem Auslaßrückschlagventil der Pumpe ein
Druckdämpfer vorgesehen ist. Damit der in der Druckleitung
vorgesehene Druckdämpfer eine ausreichende Wirkung aufweist, muß
der Druckdämpfer entsprechend groß dimensioniert sein. Wegen dem
Druckdämpfer baut die bekannte Fahrzeugbremsanlage ziemlich
groß, und es ist ein erhöhter Herstellungsaufwand erforderlich.
Beim Betätigen des Bremspedals wird ein Teil des über den
Fahrerfuß verdrängten Druckmediums in den Druckdämpfer gedrückt.
Weil der Druckdämpfer für eine ausreichende Wirkung relativ groß
sein muß, muß bei einer Betätigung des Bremspedals relativ viel
Druckmedium verdrängt werden, was durch entsprechendes
Dimensionieren der an diesem Vorgang beteiligten Bauteile
berücksichtigt werden muß. Dadurch baut die bekannte Bremsanlage
ziemlich groß.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs
1 hat den Vorteil, daß die Pulsationsglättungseinrichtung die
ansonsten bei einer Kolbenpumpe entstehenden Druckpulsationen
und Druckwellen sehr wirkungsvoll beseitigt. Wegen der hohen
Wirksamkeit der Pulsationsglättungseinrichtung kann diese
ziemlich klein gebaut werden und trotzdem erhält man eine
ausreichende Wirkung. Weil die Pulsationsglättungseinrichtung
ziemlich klein gebaut werden kann, erhält man den Vorteil, daß
die Kolbenpumpe insgesamt ziemlich baut. Dies hat den Vorteil
einer insgesamt klein bauenden Fahrzeugbremsanlage. Weil die
Pulsationsglättungseinrichtung aufgrund ihrer guten Wirksamkeit
klein baut, insbesondere kann das Speichervolumen ziemlich klein
gehalten werden, ergibt sich der Vorteil, daß bei einer
Betätigung des Bremspedals von der Pulsationsglättungs
einrichtung höchstens ein unwesentlicher Teil des vom Fahrerfuß
unter Druck gesetzten Druckmediums aufgenommen wird, so daß von
der Pulsationsglättungseinrichtung praktisch keine negative
Auswirkung auf die Funktionsweise der Fahrzeugsbremsanlage
während einer Betätigung des Bremspedals hervorgerufen wird.
Weil die Pulsationsglättungseinrichtung ziemlich klein baut,
insbesondere, weil das Speichervolumen der Pulsationsglättungs
einrichtung ziemlich klein gehalten werden kann, ist es
vorteilhafterweise auch nicht erforderlich, daß stromabwärts
hinter der Pulsationsglättungseinrichtung ein Rückschlagventil
vorgesehen werden müßte. Aufgrund dieses nicht erforderlichen
Rückschlagventils erhält man den Vorteil, daß der Herstellungs
aufwand und die Baugröße der erfindungsgemäßen Fahrzeugbrems
anlage klein gehalten werden kann; und man erhält den Vorteil,
daß das nicht erforderlich zusätzliche Rückschlagventil auch
nicht defekt werden kann.
Wegen der guten Dämpfung der Druckschwingungen durch die
Pulsationsglättungseinrichtung erhält man den Vorteil, daß
wesentlich weniger Geräusche entstehen und die Dauerhaltbarkeit
der Kolbenpumpe ist wesentlich besser.
Die Zeichnung zeigt einen Ausschnitt eines Hydraulikblocks einer
schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlage im Bereich einer
Kolbenpumpe der Fahrzeugbremsanlage. Die Schnittebene verläuft
als Längsschnitt durch die Kolbenpumpe.
Die Fig. 1 bis 10 zeigen mehrere unterschiedliche, bevorzugt
ausgewählte, besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele.
Die Kolbenpumpe ist insbesondere als Pumpe in einer Bremsanlage
eines Fahrzeugs vorgesehen und wird beim Steuern des Drucks in
Radbremszylindern verwendet. Je nach Art der Bremsanlage werden
für derartige Bremsanlagen die Kurzbezeichnungen ABS bzw. ASR
bzw. FDR bzw. EHB verwendet. In der Bremsanlage dient die Pumpe
beispielsweise zum Rückfördern von Bremsflüssigkeit aus einem
Radbremszylinder oder aus mehreren Radbremszylindern in einen
Hauptbremszylinder (ABS) und/oder zum Fördern von Brems
flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in einen Radbremszylinder
oder in mehrere Radbremszylinder (ASR bzw. FDR bzw. EHB). Die
Pumpe wird beispielsweise bei einer Bremsanlage mit einer
Radschlupfregelung (ABS bzw. ASR) und/oder bei einer als Lenk
hilfe dienenden Bremsanlage (FDR) und/oder bei einer elektro
hydraulischen Bremsanlage (EHB) benötigt. Mit der Radschlupf
regelung (ABS bzw. ASR) kann beispielsweise ein Blockieren der
Räder des Fahrzeugs während eines Bremsvorgangs bei starkem
Druck auf das Bremspedal (ABS) und/oder ein Durchdrehen der
angetriebenen Räder des Fahrzeugs bei starkem Druck auf das
Gaspedal (ASR) verhindert werden. Bei einer als Lenkhilfe (FDR)
dienenden Bremsanlage wird unabhängig von einer Betätigung des
Bremspedals bzw. Gaspedals ein Bremsdruck in einem oder in
mehreren der Radbremszylinder aufgebaut, um beispielsweise ein
Ausbrechen des Fahrzeugs aus der vom Fahrer gewünschten Spur zu
verhindern. Die Pumpe kann auch bei einer elektrohydraulischen
Bremsanlage (EHB) verwendet werden, bei der die Pumpe die
Bremsflüssigkeit in den Radbremszylinder bzw. in die Radbrems
zylinder fördert, wenn ein elektrischer Bremspedalsensor eine
Betätigung des Bremspedals erfaßt oder bei der die Pumpe zum
Füllen eines Speichers der Bremsanlage dient.
Die Fig. 1 zeigt ein erstes, besonders vorteilhaftes, bevorzugt
ausgewähltes Ausführungsbeispiel.
Die Fig. 1 zeigt eine Kolbenpumpe 1. Die Kolbenpumpe 1 ist in
einem ausschnittweise geschnitten dargestellten Hydraulikblock
der Fahrzeugbremsanlage eingebaut. In dem Hydraulikblock können
mehrere Kolbenpumpen 1 eingebaut sein. Der Hydraulikblock bildet
ein Pumpengehäuse 2 der Kolbenpumpe 1. Die Kolbenpumpe 1 umfaßt
eine in das Pumpengehäuse 2 eingesetzte Laufbuchse 4, einen
Exzenter 6, einen Zulaufanschluß 8 und einen Abströmkanal 10.
Der Zulaufanschluß 8 und der Abströmkanal 10 verlaufen durch den
Hydraulikblock bzw. durch das Pumpengehäuse 2. Von dem
Abströmkanal 10 führen nicht dargestellte, sich verzweigende
Leitungen über nicht dargestellte Hydraulikventile zu einem
nicht dargestellten Hauptbremszylinder und zu nicht darge
stellten Radbremszylindern. In dem Pumpengehäuse 2 gibt es einen
Einbauraum 12. Die Laufbuchse 4 und ein Pumpenkolben 14 sind in
den Einbauraum 12 eingesetzt. Der Pumpenkolben 14 hat ein dem
Exzenter 6 zugewandtes Ende 14a und ein dem Exzenter 6 abge
wandtes Ende 14b. Der Pumpenkolben 14 wird über den Exzenter 6
abwechselnd aufeinanderfolgend zu einem Saughub und einem
Druckhub angetrieben.
Der in dem Pumpengehäuse 2 vorgesehene Einbauraum 12 wird nach
außen hin von einem Verschlußstück 16 abgeschlossen. Das
Verschlußstück 16 hat einen nach außen gewandten stirnseitigen
Verschlußstückboden 17. Die Laufbuchse 4 hat einen dem Ver
schlußstück 16 zugewandten stirnseitigen Laufbuchsenboden 18.
Eine sich an dem Laufbuchsenboden 18 und an dem Pumpenkolben 14
abstützende Rückstellfeder 19 hält das Ende 14a des Pumpen
kolbens 14 in Anlage an dem Exzenter 6. Zwischen dem Lauf
buchsenboden 18 und dem dem Exzenter 6 abgewandten Ende 14b des
Pumpenkolbens 14 gibt es einen sich während eines Saughubs
vergrößernden und sich während eines Druckhubs verkleinernden
Kompressionsraum 20.
Die Kolbenpumpe 1 hat ein Einlaßventil 22. Das Einlaßventil 22
hat einen Ventilsitz 22a, einen Schließkörper 22b und eine
Schließfeder 22c. Die Schließfeder 22c beaufschlagt den Schließ
körper 22b gegen den am Pumpenkolben 14 vorgesehenen Ventilsitz
22a.
Die Kolbenpumpe 1 hat ein Auslaßventil 24. Das Auslaßventil 24
hat einen Ventilsitz 24a, einen Schließkörper 24b, eine Schließ
feder 22c und ein Halteelement 24d. Die Schließfeder 24c beauf
schlagt den Schließkörper 24b gegen den gehäusefesten, bei
spielsweise am Laufbuchsenboden 18 vorgesehenen Ventilsitz 24a.
Ein Ende der Schließfeder 24c stützt sich an dem Schließkörper
24a und ein Ende der Schließfeder 24c stützt sich an dem
gehäusefesten Halteelement 24d ab. Das Halteelement 24d ist an
dem Laufbuchsenboden 18 der Laufbuchse 4 befestigt. Das Halte
element 24d dient neben dem Abstützen der Schließfeder 24c auch
zum Führen des Schließkörpers 24b. Das Halteelement 24d hat
mindestens einen ausreichend groß dimensionierten Durchlaß,
durch den das Druckmedium hindurch strömen kann.
Ein Zulaufdurchlaß 26 führt vom Zulaufanschluß 8 zum Einlaß
ventil 22. Ein Durchlaß 28 führt vom Kompressionsraum 20 durch
den Laufbuchsenboden 18 zum Auslaßventil 24. Der Ventilsitz 24a
umgibt den Durchlaß 28.
Auf der dem Durchlaß 28 abgewandten Seite des Schließkörpers 24b
gibt es einen Abströmraum 30. Oder anders ausgedrückt, der
Abströmraum 30 ist der Raum, der sich stromabwärts an den
Ventilsitz 24a anschließt. In dem ausgewählten Ausführungs
beispiel befindet sich der Abströmraum 30 zwischen dem
Laufbuchsenboden 18 und dem Verschlußstückboden 17 des Ver
schlußstücks 16. In dem Abströmraum 30 befinden sich die
Schließfeder 24c und das Halteelement 24d.
Innerhalb des Einbauraums 12 ist eine elastisch nachgiebige Wand
32 eingebaut. Die elastisch nachgiebige Wand 32 befindet sich
stromabwärts hinter dem Ventilsitz 24a unmittelbar im Bereich
des Auslaßventils 24. Der Außenumfang der elastisch nachgiebigen
Wand 32 ist innerhalb des Verschlußstücks 16 dicht und fest
eingebaut. Die nachgiebige Wand 32 wird von dem im Abströmraum
30 herrschenden Druck beaufschlagt. Auf der dem Abströmraum 30
abgewandten Seite der nachgiebigen Wand 32 gibt es einen Gegen
raum 36. Innerhalb des Gegenraums 36 ist beispielsweise ein Gas
dicht eingespannt. Es ist aber auch möglich, daß der Gegenraum
36 über eine Öffnung 38 mit der Atmosphäre verbunden ist.
In dem Abströmraum 30, unmittelbar im Bereich des Auslaßventils
24, ist ein kompressibler Körper 34 eingebaut. Der kompressible
Körper 34 wird einerseits von dem im Abströmraum 30 herrschenden
Druck beaufschlagt, und andererseits stützt sich der kom
pressible Körper 34 überwiegend an der nachgiebigen Wand 32 ab.
Der kompressible Körper 34 deckt die nachgiebige Wand 32 voll
flächig ab. Am seinem Außenumfang dient der kompressible Körper
34 zusätzlich zur Abdichtung zwischen dem Abströmraum 30 und dem
Gegenraum 36. Das Volumen des kompressiblen Körpers 34 ist so
ausreichend groß dimensioniert, daß bei niederfrequenten Druck
pulsationen in dem Abströmraum 30 sich das Volumen des kom
pressiblen Körpers 34 entsprechend den Druckpulsationen ändert,
so daß die Druckpulsationen durch den kompressiblen Körper 34
aufgefangen und dadurch geglättet werden. Der kompressible
Körper 34 ist vorzugsweise aus Gummi oder aus einem Elastomer
werkstoff hergestellt. Der kompressible Körper 34 hat
vorzugsweise in sich kleinste gasgefüllte Hohlräume integriert,
so daß bei Druckänderungen eine Volumenveränderung des
kompressiblen Körpers 34 stattfinden kann.
Der kompressible Körper 34 besteht aus einem solchen Werkstoff,
der ein druckabhängig veränderbares Volumen hat. Es wird ein
Werkstoff gewählt, der bei der Veränderung seines Volumens durch
innere Reibung einen Teil der Energie der Pulsationen
dissipiert.
Die nachgiebige Wand 32 ist vorzugsweise eine relativ dünne
plattenförmige Scheibe aus einem federnden Werkstoff, vorzugs
weise Federstahl. Die Elastizität und Nachgiebigkeit der
federnden, nachgiebigen Wand 32 ist so dimensioniert, daß bei
hochfrequenten Druckpulsationen in dem Abströmraum 30, bei einer
schlagartigen Druckerhöhung, die nachgiebige Wand 32 in Richtung
des Gegenraums 36 ausweicht, und bei hochfrequentem schlag
artigem Druckabsenken in dem Abströmraum 30 federt die nach
giebige Wand 32 zurück in Richtung des Abströmraums 30. Dadurch
wird erreicht, daß hochfrequente Druckpulsationen unmittelbar im
Bereich kurz hinter dem Ventilsitz 24a geglättet werden.
Der Abströmraum 30 ist über eine Drossel 39 mit dem Abströmkanal
10 verbunden. Die Drossel 39 ist im Bereich des Auslaßventils 24
nahe am Auslaßventil 24 angeordnet. Mit Hilfe der Drossel 39
wird erreicht, daß die im Bereich des Auslaßventils 24 auf
tretenden Druckpulsationen innerhalb des Abströmraums 30 auf die
nachgiebige Wand 32 und auf den kompressiblen Körper 34 konzen
triert einwirken. Durch die nachgiebige Wand 32 und durch den
kompressiblen Körper 34 werden Druckpulsationen am Entstehen
gehindert, unmittelbar dort wo die Pulsationen entstehen würden,
so daß sie sich nicht über die Drossel 39 hinaus in den
Abströmkanal 10 fortpflanzen können.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden
die Form des Abströmraums 30, die elastisch nachgiebige Wand 32,
der kompressible Körper 34, der Gegenraum 36 und die Drossel 39
im Zusammenspiel miteinander eine hochwirksame, effektive
Pulsationsglättungseinrichtung 40. Die Bauteile der Pulsations
glättungseinrichtung 40 sind vorzugsweise unmittelbar im Bereich
des Auslaßventils 24 angeordnet. Dadurch kann die hydraulische
Nachgiebigkeit der Pulsationsglättungseinrichtung 40 relativ
klein gehalten werden. Dies hat den Vorteil, daß trotz sehr
guter Pulsationsglättung das hydraulische System in dem
Abströmkanal 10 auch ohne Verwendung eines zusätzlichen Rück
schlagventils stromabwärts hinter der Pulsationsglättungs
einrichtung 40 ziemlich steif gehalten werden kann.
Durch Einbauen der Wand 32, des Körpers 34 und des Gegenraums 36
in das Verschlußstück 16 erhält man den Vorteil, daß insgesamt
wenig Bauteile benötigt werden und daß der Zusammenbau der
Kolbenpumpe 1 ohne Mehraufwand geschehen kann. Das Verschluß
stück 16 ist über eine an sich bekannte Bördelverbindung druck
dicht in den Einbauraum eingebaut. Das Verschlußstück 16 dichtet
den Hochdruckbereich der Kolbenpumpe 1 nach außen ab.
Die Fig. 2 zeigt ein weiteres, besonders vorteilhaftes,
bevorzugt ausgewähltes Ausführungsbeispiel.
In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit den
selben Bezugszeichen versehen. Sofern nichts Gegenteiliges er
wähnt bzw. in der Zeichnung dargestellt ist, gilt das anhand
eines der Figuren Erwähnte und Dargestellte auch bei den anderen
Figuren. Sofern sich aus den Erläuterungen nichts anderes er
gibt, sind die Einzelheiten der einzelnen Ausführungsbeispiele
und der verschiedenen Figuren miteinander kombinierbar.
Bei dem in der Fig. 2 bevorzugt dargestellten Ausführungs
beispiel ist ein Halteelement 42 in das Verschlußstück 16
eingepresst. Das Halteelement 42 hält die nachgiebige Wand 32 in
Anlage an einem an dem Verschlußstück 16 vorgesehenen Absatz 44.
Zwischen einer ringförmigen Stirnfläche 46 des Halteelements 42
und der nachgiebigen Wand 32 ist ein kompressibler Ringkörper 48
eingebaut. Der kompressible Ringkörper 48 dient zur Abdichtung
zwischen dem Abströmraum 30 und dem Gegenraum 36. Für den
Ringkörper 48 kann ein gleiches Material wie für den kom
pressiblen Körper 34 verwendet werden.
Bei niederfrequenten Druckpulsationen in dem Abströmraum 30 wird
der kompressible Ringkörper 48 bei Druckerhöhung radial nach
außen komprimiert und bei niederfrequenten Druckabsenkungen
federt der Ringkörper 48 radial nach innen zurück. Dadurch
werden niederfrequente Druckpulsationen unmittelbar in dem
Abströmraum 30 beseitigt oder zumindest erheblich gedämpft.
Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden
die Form des Abströmraums 30, die druckabhängig elastisch nach
giebige Wand 32, der kompressible Ringkörper 48, der Gegenraum
36 und die Drossel 39 im Zusammenspiel miteinander die hoch
wirksame, effektive Pulsationsglättungseinrichtung 40. Die
Bauteile der Pulsationsglättungseinrichtung 40 sind vorzugsweise
unmittelbar im Bereich des Auslaßventils 24 angeordnet.
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres, besonders vorteilhaftes,
bevorzugt ausgewähltes Ausführungsbeispiel.
Die nachgiebige Wand 32 kann beispielsweise, wie in der Fig. 2
gezeigt, aus einer einzigen federelastischen Platte bestehen.
Die nachgiebige Wand 32 kann aber auch vorzugsweise, wie in der
Fig. 3 dargestellt, aus einer ersten federelastischen Platte
32a und einer zweiten federelastischen Platte 32b zusammengesetzt
sein. Es ist aber auch möglich, das Ausführungsbeispiel
so abzuwandeln, daß die nachgiebige Wand 32 aus drei flach
aneinander anliegenden, vorzugsweise etwas zusammengepreßten
Platten oder aus vier oder aus mehr Platten zusammengesetzt ist.
Die hier mindestens zwei federelastischen Platten 32a, 32b sind
so zusammengesetzt, daß zwischen ihnen eine Reibeinrichtung 49
entsteht.
Bei hochfrequenten Druckpulsationen in dem Abströmraum 30 federt
die nachgiebige Wand 32 in Richtung des Gegenraums 36 bzw.
zurück in Richtung des Abströmraums 30. Dadurch entsteht eine
Durchbiegung der nachgiebigen Wand 32. Aufgrund dieser Durch
biegung verschieben sich die federelastischen Platten 32a und
32b gegeneinander. Dadurch entsteht zwischen den Platten 32a,
32b eine Relativbewegung und aufgrund der Reibung entsteht eine
Dämpfung. Dadurch ergibt sich eine besonders effektive Dämpfung
der hochfrequenten Druckpulsationen in dem Abströmraum 30.
Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden
die Form des Abströmraums 30, die elastisch nachgiebige Wand 32,
die Drossel 39, der Ringkörper 48, der Gegenraum 36 und die
Reibeinrichtung 49 im Zusammenspiel miteinander die hochwirk
same, effektive Pulsationsglättungseinrichtung 40. Die Bauteile
der Pulsationsglättungseinrichtung 40 sind vorzugsweise un
mittelbar im Bereich des Auslaßventils 24 angeordnet.
Es sei nebenbei darauf hingewiesen, daß die Reibeinrichtung 49
auch bei den in den anderen Figuren dargestellten Ausführungs
beispielen eingebaut werden kann. Insbesondere kann auch in den
Fig. 1, 2, 4, 6 und 7 die zwecks Bildung der Reibeinrichtung
49 vorgesehene elastisch nachgiebige Wand 32 aus mehreren
aneinander anliegenden und gegeneinander reibenden Platten
zusammengesetzt sein.
Die Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres,
bevorzugt ausgewähltes, besonders vorteilhaftes
Ausführungsbeispiel.
Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die
elastisch nachgiebige Wand 32 in etwa die Form eines Zylinder
hutes. Der Außenrand der elastisch nachgiebigen Wand 32 ist in
das Verschlußstück 16 eingepresst. Der Gegenraum 36 ist über
eine Verbindung 51 mit dem Abströmkanal 10 verbunden. Der Quer
schnitt der Verbindung 51 ist so dimensioniert, daß in dieser
Verbindung 51 der Druckmedium-Strom etwas gedrosselt wird. Die
Verbindung 51 hat eine Verbindungsdrossel 51a. Die Drossel
wirkung der Drossel 39 ist jedoch vorzugsweise wesentlich
stärker als die Drosselwirkung der Verbindungsdrossel 51a.
Bei Druckpulsationen in dem Abströmraum 30 ergibt sich eine
elastische Verformung der Wand 32. Bei der elastischen Ver
formung der Wand 32 wird ein Teil der Energie bei Druck
pulsationen von der nachgiebigen Wand 32 aufgefangen. Dadurch
werden die Druckpulsationen wesentlich geschwächt und können
sich nicht bzw. nur wesentlich geschwächt über die Drossel 39
hinaus in den Abströmkanal 10 fortpflanzen. Die bis zum Abström
kanal 10 gelangenden wesentlich geschwächten Druckpulsationen
wirken durch die Verbindung 51 bis zum Gegenraum 36. Aufgrund
der Weglänge und wegen der Drossel 39 sowie wegen der even
tuellen Verbindungsdrossel 51a in der Verbindung 51 gelangen die
Druckpulsationen phasenverschoben zu den Druckpulsationen im
Abströmraum 30 in den Gegenraum 36. Dadurch wird die elastische
Durchbiegung der nachgiebigen Wand 32 verstärkt, so daß sich,
aufgrund der gegenphasigen Druckpulsationen in dem Gegenraum 36,
ein besonders effektiver Abbau von Druckpulsationen im Abström
raum 30 ergibt. Dadurch werden die Druckpulsationen besonders
effektiv abgebaut und man erhält in dem Abströmkanal 10 einen
sehr gleichmäßigen Druckmedium-Strom.
Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden
die Form des Abströmraums 30, die elastisch nachgiebige Wand 32,
der Gegenraum 36, die Drossel 39 und die den Gegenraum 36 mit
dem Abströmkanal 10 verbindende Verbindung 51 im Zusammenspiel
miteinander die hochwirksame, effektive Pulsationsglättungs
einrichtung 40. Die Bauteile der Pulsationsglättungseinrichtung
40 sind vorzugsweise unmittelbar im Bereich des Auslaßventils 24
angeordnet.
Die Fig. 5 zeigt ein weiteres, ausgewähltes, besonders
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel.
Das Auslaßventils 24 hat auf der dem Durchlaß 28 abgewandten
Seite des Schließkörpers 24b einen rückwärtigen Ventilraum 53.
Bei dem in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der
kugelförmige Schließkörper 24b des Auslaßventils 24 an einer
Engstelle im Verschlußstück 16 in Öffnungsrichtung geführt. Die
Engstelle zwischen dem Schließkörper 24b und dem Verschlußstück
16 ist so eng, daß zwischen dem rückwärtigen Ventilraum 53 und
dem Abströmraum 30 höchstens eine unwesentliche, vernach
lässigbar kleine Strömungsverbindung besteht. Weil die Engstelle
den Abströmraum 30 gegenüber dem rückwärtigen Ventilraum 53
trennt, wird diese Engstelle nachfolgend als Trennstelle 52
bezeichnet.
Ein Durchlaß 50 verbindet den Abströmkanal 10 mit dem rück
wärtigen Ventilraum 53.
Bei dem bevorzugt ausgewählten Ausführungsbeispiel setzt sich
der Durchlaß 50 zusammen aus einer Längsnut 50a oder aus
mehreren Längsnuten 50a, aus einer Umfangsnut 50b und aus einem
Radialloch 50c oder aus mehreren Radiallöchern 50c. Die Umfangs
nut 50b ist über die mindestens eine Längsnut 50a mit dem Ab
strömkanal 10 und über das mindestens eine Radialloch 50c mit
dem rückwärtigen Ventilraum 53 verbunden. Bei einem Schwingen
des Schließkörpers 24b, was eventuell zu einer Druckpulsation im
Abströmraum 30 führen könnte, führt dazu, daß Druckmedium
zwischen dem rückwärtigen Ventilraum 53 und dem Abströmkanal 10
ausgetauscht wird. Dabei strömt das Druckmedium durch den mehr
fach abgewinkelten Durchlaß 50. Wegen diesen Abwinkelungen
ergibt sich ein vorteilhafter Widerstand, der dafür sorgt, daß
sich in dem rückwärtigen Ventilraum 53 einem Schwingen des
Schließkörpers 24b entgegengerichtete Druckschwingungen auf
bauen, die für ein effektives Dämpfen der Schwingungen des
Schließkörpers 24b sorgen. Dadurch, insbesondere auch in
Zusammenarbeit mit der Drossel 39 zwischen dem Abströmkanal 10
und dem Abströmraum 30, wird dafür gesorgt, daß eventuelle
Druckpulsationen wirkungsvoll gemindert werden, insbesondere daß
eventuelle Druckpulsationen nicht bis in den Abströmkanal 10
gelangen.
Zwischen dem Abströmraum 30 und dem Abströmkanal 10 wird vor
zugsweise die Drossel 39 vorgesehen, die zusätzlich zu einer
Glättung von Druckpulsationen beiträgt. Besonders pulsations
dämpfend wirkt die Drossel 39, wenn diese ziemlich dicht im
Bereich des Ventilsitzes 24a angeordnet ist.
Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden
die Form des Abströmraums 30, der rückwärtige Ventilraum 53, die
Drossel 39 und der Durchlaß 50 im Zusammenspiel miteinander die
hochwirksame, effektive Pulsationsglättungseinrichtung 40. Die
Bauteile der Pulsationsglättungseinrichtung 40 sind vorzugsweise
unmittelbar im Bereich des Auslaßventils 24 angeordnet.
Die Fig. 6 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes,
besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine
Druckdose 54 in das Innere des Verschlußstücks 16 und damit in
den Einbauraum 12 eingesetzt. Die bevorzugt dargestellte Druck
dose 54 besteht beispielhaft aus einer ersten Wand 54a und aus
einer zweiten Wand 54b. Die beiden Wände 54a, 54b sind an ihrem
Umfang druckdicht miteinander verbunden, vorzugsweise zusammen
geschweißt. Dadurch ist bei diesem Ausführungsbeispiel der
Gegenraum 36 zwischen den beiden Wänden 54a, 54b hermetisch nach
außen hin abgedichtet. In dem Gegenraum 36 befindet sich vor
zugsweise ein leicht kompremierbares Gas, beispielsweise Luft.
Die Druckdose 54 ist kostengünstig herstellbar und gewährleistet
dauerhaft ein dichtes Einschließen eines Gasvolumens.
Die dem Abströmraum 30 zugewandte erste Wand 54a bildet die
elastisch nachgiebige Wand 32. Wegen der elastisch nachgiebigen
Wand 32 vergrößert sich der Abströmraum 30 bei Druckpulsationen
während eines Druckanstiegs etwas, so daß der Druckanstieg
wesentlich weniger heftig ist, als wenn die elastisch nach
giebige Wand 32 nicht vorhanden wäre. Während eines Druckabfalls
federt die elastisch gespannte Wand 32 zurück in Richtung des
Abströmraums 30, so daß der Druckabfall in dem Abströmraum 30
nicht so heftig ist, wie wenn die elastisch nachgiebige Wand 32
nicht vorhanden wäre. Die Drossel 39 sorgt dafür, daß sich die
Druckschwingungen im wesentlichen auf den Abströmraum 30 be
schränken, wo aufgrund der elastisch nachgiebigen Wand 32 ein
effektives Glätten der Druckschwingungen erfolgt. Dadurch wird
erreicht, daß in dem Abströmkanal 10 eine Strömung mit effektiv
geglätteten Druckschwingungen vorhanden ist.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann, wie in der Fig. 2
dargestellt, eine Schwingungen zusätzlich dämpfende Reib
einrichtung vorgesehen werden, beispielsweise dadurch, daß man
die erste Wand 54a aus zwei aneinanderliegenden Platten
zusammensetzt.
Bei dem in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden
die Form des Abströmraums 30, die elastisch nachgiebige Wand 32,
der Gegenraum 36, die Drossel 39 und die Druckdose 54 im
Zusammenspiel miteinander die hochwirksame, effektive
Pulsationsglättungseinrichtung 40. Die Bauteile der Pulsations
glättungseinrichtung 40 sind vorzugsweise unmittelbar im Bereich
des Auslaßventils 24 angeordnet.
Die Fig. 7 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes,
besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel.
Die Fig. 7 unterscheidet sich gegenüber der Fig. 6 durch einen
kompressiblen, Schwingungen dämpfenden Körper 55.
Es hat sich gezeigt, daß durch Einbauen des kompressiblen
Körpers 55 in den Abströmraum 30 Druckpulsationen noch besser
geglättet werden. Besonders wirkungsvoll ist der kompressible
Körper 55, wenn dieser abströmseitig so nah wie möglich,
unmittelbar im Bereich des Auslaßventils 24 angeordnet ist.
Durch Einsetzten des in der Fig. 7 dargestellten, kompressiblen
Körpers 55 in den Abströmraum 30 erhält man eine zusätzliche
Kompressibilität im Abströmraum 30. Dadurch kann trotz
Einsetzens des kompressiblen Körpers 55 in den Abströmraum 30
die Baugröße insgesamt wesentlich kleiner gehalten werden als
ohne den kompressiblen Körper 55 bzw. man erhält eine wesentlich
bessere Glättung der Druckpulsationen.
Bei dem in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden
die Form des Abströmraums 30, die elastisch nachgiebige Wand 32,
der Gegenraum 36, die Drossel 39, die Druckdose 54 und der
kompressible Körper 55 im Zusammenspiel miteinander die hoch
wirksame, effektive Pulsationsglättungseinrichtung 40. Die
Bauteile der Pulsationsglättungseinrichtung 40 sind vorzugsweise
abströmseitig unmittelbar im Bereich des Auslaßventils 24
angeordnet.
Die Fig. 8 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes,
besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel.
Das in der Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht
bis auf die nachfolgend genannten Unterschiede weitgehend den in
den anderen Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen. Insbe
sondere aber entspricht die in der Fig. 8 gezeigte Kolbenpumpe
weitgehend der in der Fig. 5 dargestellten Kolbenpumpe.
Bei dem in der Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in
die Umfangsnut 50b des Durchlasses 50 eine nachgiebige Wand 56
dichtend eingesetzt. Aufgrund der elastischen Verformung der
nachgiebigen Wand 56, hervorgerufen durch Druckpulsationen in
dem rückwärtigen Ventilraum 53 aufgrund von Schwingungen des
Schließkörpers 24b ergibt sich eine Dämpfung der in dem rück
wärtigen Ventilraum 53 entstehenden Druckschwingungen. Dadurch
ergibt sich eine Beruhigung der Schwingungen des Schließkörpers
24b. Dadurch wird auch der durch das Auslaßventil 24 und durch
den Abströmraum 30 in den Abströmkanal 10 strömende Druckmedium-
Strom beruhigt, so daß insgesamt wesentlich weniger starke
Druckschwingungen auftreten.
Bei dem in der Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden
die Form des Abströmraums 30, die Drossel 39, der Durchlaß 50,
der rückwärtige Ventilraum 53 und die dämpfend nachgiebige Wand
56 im Zusammenspiel miteinander die hochwirksame, effektive
Pulsationsglättungseinrichtung 40. Die Bauteile der Pulsations
glättungseinrichtung 40 sind vorzugsweise abströmseitig
unmittelbar im Bereich des Auslaßventils 24 angeordnet.
Die Fig. 9 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes,
besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel.
Die in der Fig. 9 beispielhaft dargestellte Kolbenpumpe 1
entspricht bis auf die dargestellten Unterschiede im wesentlichen
der in den anderen Figuren beispielhaft gezeigten
Kolbenpumpen 1.
Bei dem in der Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in
den Einbauraum 12, zwischen dem Verschlußstückboden 17 und dem
Laufbuchsenboden 18, ein Einsatz 58 eingebaut.
Zwischen dem Abströmraum 30 und dem Abströmkanal 10 ist eine
Verwirbelungsdrosselung 60 vorgesehen. Das vom Auslaßventil 24
durch den Abströmraum 30 zum Abströmkanal 10 strömende Druck
medium muß durch die Verwirbelungsdrosselung 60 hindurch. Be
ginnend am Abströmraum 30, besteht die Verwirbelungsdrosselung
60 beispielsweise aus einer am Einsatz 58 vorgesehenen Radialnut
60a oder aus mehreren Radialnuten 60a, aus einer am Einsatz 58
angebrachten Umfangsnut 60b, aus einem im Einsatz 58 ange
brachten Längsloch 60c oder aus mehreren Längslöchern 60c, aus
einer zweiten Umfangsnut 60d, aus einem Radialkanal 60e oder aus
mehreren Radialkanälen 60e, aus einer dritten Umfangsnut 60f und
aus einem Längskanal 60g oder aus mehreren Längskanälen 60g. Die
mindestens eine Radialnut 60a und die Umfangsnut 60b befinden
sich auf der dem Laufbuchsenboden 18 zugewandten Stirnseite des
Einsatzes 58. Die zweite Umfangsnut 60d, der mindestens eine
Radialkanal 60e und die dritte Umfangsnut 60f befinden sich in
der dem Verschlußstückboden 17 zugewandten Stirnseite des
Einsatzes 58. Der mindestens eine Längskanal 60g ist vorzugs
weise an einer Innenumfangsfläche des Verschlußstücks 16
eingearbeitet. Die mindestens eine Radialnut 60a verbindet den
Abströmraum 30 mit der Umfangsnut 60b. Das mindestens eine
Längsloch 60c verbindet die beiden Umfangsnuten 60b, 60d mit
einander. Der mindestens eine Radialkanal 60e verbindet die
beiden Umfangsnuten 60d, 60f miteinander. Der mindestens eine
Längskanal 60g verbindet die dritte Umfangsnut 60f mit dem
Abströmkanal 10.
Aufgrund der vielfachen Umlenkung des durch die Verwirbelungs
drosselung 60 hindurchströmenden Druckmedium-Stroms und weil die
Verwirbelungsdrosselung 60 im Verlauf der Strömungsstrecke sehr
unterschiedliche Querschnitte hat, und dadurch der Druckmedium-
Strom mit sehr unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten und
Richtungen und plötzlichen Ablenkungen hindurchströmen muß,
ergibt sich insgesamt eine deutliche Verringerung von Pul
sationen innerhalb des vom Auslaßventil 24 in den Abströmkanal
10 strömenden Druckmediums-Stroms, bzw. es wird dafür gesorgt,
daß weitgehend keine Druckpulsationen entstehen können.
Die wesentlichen Teile der Verwirbelungsdrosselung 60 befinden
sich am leicht herstellbaren Einsatz 58 beziehungsweise im
leicht herstellbaren Einsatz 58. Dies hat den Vorteil, daß trotz
der Verwirbelungsdrosselung 60 an den übrigen Teilen der
Kolbenpumpe 1 keine aufwendigen Bearbeitungen notwendig sind.
Der rückwärtige Ventilraum 53 ist nur über die sehr wenig be
ziehungsweise praktisch kein Druckmedium durchlassende Trenn
stelle 52 mit dem Abströmraum 30 verbunden. Bei einem Schwingen
des Schließkörpers 24b entstehen in dem rückwärtigen Ventilraum
53 Druckschwingungen, die einem Schwingen des Schließkörpers 24b
unmittelbar entgegengerichtet sind. Dadurch entsteht eine deut
liche Beruhigung der Schwingungen des Schließkörpers 24b. Dies
führt zu einem wesentlichen Vergleichmäßigen der hydraulischen
Strömung aus dem Abströmraum 30 in den Abströmkanal 10.
Bei dem in der Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden
die Form des Abströmraums 30, der rückwärtige Ventilraum 53, die
Trennstelle 52 und die Verwirbelungsdrosselung 60 zusammen die
hochwirksame, effektive Pulsationsglättungseinrichtung 40. Die
Bauteile der Pulsationsglättungseinrichtung 40 sind vorzugsweise
abströmseitig unmittelbar im Bereich des Auslaßventils 24
angeordnet.
Die Fig. 10 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes,
besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel.
Bis auf die dargestellten oder nachfolgend erwähnten Unter
schiede entspricht die in den Fig. 10 dargestellte Kolbenpumpe
1 im wesentlichen den in den anderen Figuren dargestellten
Kolbenpumpen 1. Insbesondere entspricht die in der Fig. 10
gezeigte Kolbenpumpe 1 weitgehend der in der Fig. 9 gezeigten
Kolbenpumpe 1.
Bei dem in der Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die Umfangsnut 60d der Verwirbelungsdrosselung 60 radial nach
innen so weit aufgeweitet, daß die Umfangsnut 60d in den rück
wärtigen Ventilraum 53 übergeht. Dadurch wird erreicht, daß das
durch die Verwirbelungsdrosselung 60 hindurchströmende Druck
medium beruhigt wird und das teilweise beruhigte Druckmedium
wirkt in dem rückwärtigen Ventilraum 53 auf der dem Durchlaß 28
abgewandten Seite des Schließkörpers 24b, auf den Schließkörper
24. Durch den durch die Verwirbelungsdrosselung 60 teilweise
beruhigten Druckmediums-Strom ergibt sich eine wesentliche
Dämpfung der Schwingungen des Schließkörpers 24b. Beim Weiter
strömen des Druckmediums aus der Umfangsnut 60d in Richtung des
Abströmkanals 10 erfolgt dann eine weitere zusätzliche Be
ruhigung des Druckmedium-Stroms und ein weiterer Abbau von
Druckspitzen.
Bei dem in der Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden
die Form des Abströmraums 30, der rückwärtige Ventilraum 53, die
Trennstelle 52, die Verwirbelungsdrosselung 60 und das hydrau
lische Verbinden des rückwärtigen Ventilraums 53 mit der Ver
wirbelungsdrosselung 60 die hochwirksame, effektive Pulsations
glättungseinrichtung 40. Die Bauteile der Pulsationsglättungs
einrichtung 40 sind vorzugsweise abströmseitig unmittelbar im
Bereich des Auslaßventils 24 angeordnet.
Claims (17)
1. Kolbenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse (2) verschiebbar
gelagerten Pumpenkolben (14), mit einem Einlaßventil (22), mit
einem Auslaßventil (24) und mit einem zwischen dem Einlaßventil
(22) und dem Auslaßventil (24) in dem Pumpengehäuse (2)
vorgesehenen Kompressionsraum (20), der sich bei einem Saughub
des Pumpenkolbens (14) vergrößert und bei einem Druckhub des
Pumpenkolbens (14) verkleinert, dadurch gekennzeichnet, daß im
Bereich des Auslaßventils (24) eine Pulsationsglättungs
einrichtung (40) angeordnet ist.
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pulsationsglättungseinrichtung (40) räumlich unmittelbar im
Bereich des Auslaßventils (24) angeordnet ist.
3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Auslaßventil (24) einen Abströmraum (30) aufweist.
4. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine
nachgiebige Wand (32) den Abströmraum (30) begrenzt.
5. Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an
der nachgiebigen Wand (32) eine Reibeinrichtung (49) vorgesehen
ist. (Fig. 3)
6. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Abströmraum (30) ein kompressibler
Körper (34, 48, 55) vorgesehen ist. (Fig. 1, 2, 3, 7)
7. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Abströmraum (30) ein dämpfender
Körper (34, 48, 55) vorgesehen ist. (Fig. 1, 2, 3, 7)
8. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß stromabwärts hinter dem Abströmraum (30)
eine Drossel (39) vorgesehen ist.
9. Kolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Abströmkanal (10) der Kolbenpumpe (1) stromabwärts hinter der
Drossel (39) über eine Verbindung (51) mit einem sich an die
elastisch nachgiebige Wand (32) anschließenden Gegenraum (36)
verbundenen ist. (Fig. 4)
10. Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Abströmkanal (10) und dem Gegenraum (36) eine
Verbindungsdrossel (51a) angeordnet ist. (Fig. 4)
11. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (24) einen Schließkörper
(24b) und eine Zulaufseite (28) hat und daß sich auf einer der
Zulaufseite (28) angewandten Seite des Schließkörpers (24b) ein
rückwärtiger Ventilraum (53) befindet und daß zwischen dem
Abströmraum (30) und dem rückwärtigen Ventilraum (53) eine
Trennstelle (52) vorgesehen ist. (Fig. 5, 8, 9, 10)
12. Kolbenpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der rückwärtige Ventilraum (53) über einen Durchlaß (50) mit dem
Abströmkanal (10) kommuniziert. (Fig. 5, 8)
13. Kolbenpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in
dem Durchlaß (50) eine Drosselung vorgesehen ist.
14. Kolbenpumpe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Durchlaß (50) eine nachgiebige Wand
(56) vorgesehen ist. (Fig. 8)
15. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Abströmraum (30) und dem
Abströmkanal (10) eine Verwirbelungsdrosselung (60) angeordnet
ist. (Fig. 9, 10)
16. Kolbenpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
der rückwärtige Ventilraum (53) über mindestens einen Teil der
Verwirbelungsdrosselung (60) mit dem Abströmraum (30) verbunden
ist. (Fig. 10)
17. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Abströmraum (30) eine einen
kompressiblen Gegenraum (36) enthaltende Druckdose (54)
angeordnet ist. (Fig. 6, 7)
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