DE102005041982A1

DE102005041982A1 - Kolbenpumpe mit Taumelscheibenantrieb

Info

Publication number: DE102005041982A1
Application number: DE200510041982
Authority: DE
Inventors: Peter Ullmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2007-03-08
Also published as: WO2007028687A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, umfassend wenigstens ein Pumpenelement (2) mit einem in einem Zylinder (4) angeordneten Kolben (3), einen Antrieb (6) und eine Taumelscheibe (5), welche mit dem Antrieb (6) verbunden ist, um die Taumelscheibe (5) anzutreiben, wobei die Taumelscheibe (5) einen Kontaktbereich (5a) aufweist, welcher bei Rotation der Taumelscheibe seine Position in Axialrichtung (X-X) ändert, wobei der Kontaktbereich (5a) mit dem Kolben (3) des Pumpenelements (2) in Kontakt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit wenigstens einem Pumpenelement und einem Taumelscheibenantrieb, insbesondere für Bremsanlagen.

Kolbenpumpen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Bekannte Kolbenpumpen weisen zum Antrieb eines Pumpenkolbens üblicherweise einen Exzenter auf. Der Exzenter ist auf einer Antriebswelle angeordnet und mit dem Kolben verbunden. Durch die exzentrische Drehung des Exzenters wird die Hubbewegung des Kolbens realisiert. Aufgrund der Exzenterbewegung führt diese Art der Ansteuerung der Pumpenelemente jedoch zu relativ hohen Querkräften auf die beweglichen Pumpenkolben. Dadurch werden unerwünschte Verluste in den Kolbenpumpen erzeugt. Ferner führen diese Querkräfte zu einer unerwünschten Abnützung der Bauteile. Ein weiterer Nachteil der bekannten Exzenteransteuerung liegt darin, dass auch die Pumpenkolbengeschwindigkeit bzw. der Hub konstant ist. Weiterhin benötigen die bekannten Kolbenpumpen einen relativ großen Bauraum, da die Übertragung der rotatorischen Bewegung des Exzenters auf den Pumpenkolben über den Aussenumfang des Exzenters erfolgt.

Kolbenpumpen werden beispielsweise in Bremsanlagen von Fahrzeugen mit aktivem Druckaufbau verwendet. Hierbei sind jedoch insbesondere der notwendige Bauraum und das Gewicht von großer Relevanz. Ferner sind Geräuschentwicklungen der Kolbenpumpen bei einem Steuerungs- bzw. Regelungseingriff unerwünscht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sei einen sehr kleinen Bauraum einnimmt und kostengünstig herstellbar ist. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Kolbenpumpe eine signifikante Reduzierung der Querkräfte auf den Kolben auf. Weiterhin kann erfindungsgemäße eine Druckpulsation bei der Förderung und somit unerwünschte Druckaufbaugeräusche der Kolbenpumpe reduziert werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Pumpenelement der Kolbenpumpe mittels eines Taumelscheibenantriebs antreibbar ist. Der Kolben des Pumpenelements steht dabei mit einer Taumelscheibe in Verbindung, welche durch einen Antrieb angetrieben wird. Da während der Rotation der Taumelscheibe eine Kontaktstelle zwischen den Taumelscheibe und dem Kolben in Axialrichtung des Kolbens verändert wird, kann durch Rotation (Taumeln) der Taumelscheibe der Kolben einen Hub ausführen. Hierbei treten nur geringste Querkräfte auf den Kolben auf, so dass ein Verschleiß gering ist und die Lebensdauer der Kolbenpumpe deutlich verbessert ist. Somit kann auf einfache und kompakte Weise die taumelnde Roationsbewegung der Taumelscheibe in eine Axialbewegung des Kolbens umgewandelt werden.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Um einen besonders kompakten Aufbau bereitzustellen, ist die Taumelscheibe auf einer Ausgangswelle (Antriebswelle) des Antriebs angeordnet.

Vorzugsweise ist zwischen dem Antrieb und der Taumelscheibe ein Getriebe, insbesondere eine einfache Getriebestufe, angeordnet. Dies ermöglicht es, die Größe des Antriebs zu reduzieren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Taumelscheibe an einer Seitenfläche eine Verzahnung auf und ist mittels einer Stützscheibe antreibbar. Die Stützscheibe weist ebenfalls eine Verzahnung an ihrer Seitenfläche auf, welche sich mit der Verzahnung der Taumelscheibe in Eingriff befindet. Die Stützscheibe stellt dabei eine Abstützfunktion für die Taumelscheibe bereit und kann gleichzeitig als Anschlag in Axialrichtung der Taumelscheibe dienen. Besonders bevorzugt ist die Taumelscheibe dabei auf einer Antriebswelle der Stützscheibe gelagert.

Besonders bevorzugt ist der Antrieb, die Taumelscheibe und das Pumpenelement in einer Axialrichtung angeordnet. Dadurch ist es möglich, die Bauteile der Kolbenpumpe in Reihe anzuordnen, was einen besonders kompakten und schlanken Aufbau der Kolbenpumpe ermöglicht. Weiterhin können dadurch die Herstellungskosten reduziert werden, da insbesondere Bohrungen für den Kolben, insbesondere bei Mehrkolbensystemen, einfacher eingebracht werden können. Mit anderen Worten können die Kolben und die Taumelscheibe in Richtung der Motorachse angeordnet werden.

Vorzugsweise ist der Antrieb der Kolbenpumpe ein Elektromotor.

Weiter bevorzugt ist ein Lager einer Welle, auf welcher die Taumelscheibe angeordnet ist, sich in Axialrichtung der Kolbenpumpe auf Höhe des Pumpenelements angeordnet, um in Axialrichtung möglichst kleinbauend zu sein.

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe wird besonders bevorzugt in Bremsanlagen von Fahrzeugen verwendet. Hierbei wird die Kolbenpumpe vorzugsweise als Druckaufbaupumpe in einem oder mehreren Hydraulikkreisen einer Bremsanlage in Verbindung mit elektronischen Bremssystemen, wie z.B. ABS-, ESP-, TCS-, EHB- oder anderen Systemen mit aktivem hydraulischem Druckaufbau bzw. aktiver hydraulischer Druckreduzierung verwendet. Ferner ist auch eine Verwendung bei automatisierten Parkbremsen möglich.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer Kolbenpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
2 eine schematische Schnittansicht einer Kolbenpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kolbenpumpe 1 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Kolbenpumpe 1 zwei Pumpenelemente 2, welche in einem Gehäuse 14 parallel zueinander angeordnet sind. Ferner umfasst die Kolbenpumpe 1 einen Antrieb 6 zum Antreiben einer Welle 8 (Abtriebswelle). Der Antrieb 6 ist ein Elektromotor und die Welle 8 ist an einem Lager 13 im Gehäuse 14 und im Antrieb gelagert. Das Lager 13 ist dabei in Axilarichtung X-X der Kolbenpumpe auf Höhe der Pumpenelemente 2, ungefähr auf Höhe der Mitte der Kolben 3 der Pumpenelemente 2 angeordnet. Auf der Welle 8 ist ferner eine Taumelscheibe 5 angeordnet, welche sich gemeinsam mit der Welle 8 dreht. Wie in 1 gezeigt, weist die Taumelscheibe 5 einen Kontaktbereich 5a auf, welcher sich ringförmig entlang des äußeren Umfangs einer Seitenfläche der Taumelscheibe 5 erstreckt und sich mit jeweils einem Ende eines Kolbens 3 jedes Pumpenelements 2 in Kontakt befindet.
Jedes Pumpenelement 2 umfasst ferner einen Zylinder 4, in welchem ein Kolben 3 axial beweglich angeordnet ist, eine Ansaugöffnung 15, eine Auslassöffnung 16 und eine Rückstellfeder 17. Die Rückstellfeder 17 übt eine Rückstellkraft auf den Kolben 3 in Richtung der Taumelscheibe 5 aus, so dass sich das Ende des Kolbens 3 immer mit dem Kontaktbereich 5a der Taumelscheibe 5 in Kontakt befindet. Ferner sind in bekannter Weise Rückschlagventile 18 und 19 vorgesehen.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 1 ist dabei wie folgt. Wenn der Antrieb 6 betrieben wird, dreht sich die Welle 8 und damit gleichzeitig die darauf befestigte Taumelscheibe 5. Dadurch beschreibt die Taumelscheibe 5 eine Taumelbewegung, so dass die Drehbewegung der Taumelscheibe 5 über den Kontaktbereich 5a in eine Axialbewegung der Kolben 3 der Pumpenelemente 2 übertragen wird. Die Kolben 3 werden dabei gegen die Kraft der Rückstellfedern 17 bewegt. Wie aus 1 ersichtlich ist, sind die Pumpenelemente 2, die Taumelscheibe 5 und der Antrieb 6 in Axialrichtung X-X angeordnet. Dadurch kann ein sehr kompakter Aufbau realisiert werden. Weiterhin kann durch Gestaltung des Kontaktbereichs 5a eine Kolbengeschwindigkeit der Kolben 3 realisiert werden, welche an den Pumpenkolbenhub, d.h. die jeweilige Position des Kolbens im Pumpenelement 2, anpassbar ist. Dadurch kann eine einfache Steuerung der Kolbengeschwindigkeit realisiert werden. Dies ermöglicht es, Druckpulsationen und die damit verbundenen Pumpengeräusche deutlich zu reduzieren.
Die in 1 gezeigte Kolbenpumpe wird in einer Fahrzeugbremsanlage verwendet, welche einen aktiven Druckaufbau, z.B. durch ein ABS-, oder ein ESP- oder ein TCS-System aufweist. Mit der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe können dabei Bauraum und Gewicht derartiger Systeme reduziert werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 2 eine Kolbenpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied dazu ein Getriebe 7 zwischen dem Antrieb 6 und der Welle 8 vorgesehen ist. Das Getriebe 7 umfasst ein erste Zahnrad 7a, welches auf einer Abtriebswelle 20 des Antriebs 6 angeordnet ist, und ein zweites Zahnrad 7b, welches auf der Welle 8 angeordnet ist. Die Welle 8 ist dabei an Lagern 12 und 13 gelagert.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel ferner die Taumelscheibe nicht fest mit der Welle 8 verbunden, sondern lediglich auf dieser gelagert. Hierzu ist eine Durchgangsbohrung in der Taumelscheibe vorgesehen. Wie in 2 gezeigt, ist an einer Seitenfläche der Taumelscheibe 5 eine Verzahnung 11 angeordnet, welche mit einer Verzahnung 10 einer Stützscheibe 9 kämmt. Die Stützscheibe 9 ist auf der Welle 8 befestigt. Somit erfolgt die Übertragung der Antriebskraft des Antriebs 6 über die Abtriebswelle 20, das Getriebe 7, die Welle 8, die Stützscheibe 9, die Verzahnungen 10 und 11 auf die Taumelscheibe 5. Die Stützscheibe 9 dient dabei zum Abstützen der Taumelscheibe 5 in Axialrichtung X-X, so dass keine zusätzliche Axialkraft von der Taumelscheibe 5 auf die Kolben 3 übertragen werden kann. Ansonsten entspricht die Funktion des zweiten Ausführungsbeispiels dem des ersten Ausführungsbeispiel, so dass die rotierende taumelnde Bewegung der Taumelscheibe 5 über den Kontaktbereich 5 auf die Kolben 3 übertragen wird.
Das zweite Ausführungsbeispiel ermöglicht es durch die Verwendung des Getriebes 7, eine Größe des Antriebs 6 zu reduzieren. Hierbei wird lediglich eine einfache Getriebestufe verwendet.
Es sei angemerkt, dass ferner auch zusätzlich ein Stützschuh zwischen der Taumelscheibe 5 und dem Stützrad 9 für eine verbesserte Abstützung angeordnet sein kann.

Claims

Kolbenpumpe, umfassend wenigstens ein Pumpenelement (2) mit einem in einem Zylinder (4) angeordneten Kolben (3), einen Antrieb (6) und eine Taumelscheibe (5), welche mit dem Antrieb (6) verbunden ist, um die Taumelscheibe (5) anzutreiben, wobei die Taumelscheibe (5) einen Kontaktbereich (5a) aufweist, welcher bei Rotation der Taumelscheibe seine Position in Axialrichtung (X-X) ändert, wobei der Kontaktbereich (5a) mit dem Kolben (3) des Pumpenelements (2) in Kontakt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (5) auf einer Abtriebswelle (8) des Antriebs (6) angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Antrieb (6) und der Taumelscheibe (5) ein Getriebe (7) angeordnet ist.
Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (5) an einer Seitenfläche eine Verzahnung (11) aufweist und mittels einer Stützscheibe (9) antreibbar ist, welche eine Verzahnung (10) an einer ihrer Seitenflächen aufweist, die sich mit der Verzahnung (11) der Taumelscheibe (5) im Eingriff befindet.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (6), die Taumelscheibe (5) und wenigstens ein Pumpenelement (2) in einer Axialrichtung (X-X) ausgerichtet sind.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (6) ein Elektromotor ist.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lager (13) einer Welle (8), auf welcher die Taumelscheibe angeordnet ist, sich in Axialrichtung (X-X) auf Höhe des Pumpenelements (2) angeordnet ist.
Bremsanlage für ein Fahrzeug, umfassend eine Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage einen aktiven Druckaufbau bzw. eine aktive Druckreduzierung in Abhängigkeit von vorbestimmten Fahrsituationen ermöglicht.